劉乃震 王國勇 熊小林
( 1中國石油集團長城鉆探工程有限公司;2中國石油集團長城鉆探工程有限公司四川頁巖氣項目部 )
頁巖氣在全球范圍內(nèi)分布廣泛,且開發(fā)潛力巨大。進入21世紀,隨著水平井鉆井和水力壓裂技術(shù)進步,北美頁巖氣勘探開發(fā)進入了快車道,美國也一舉從能源進口國轉(zhuǎn)變成出口國,在全球范圍內(nèi)掀起一場頁巖氣革命[1-3]。中國在不同地質(zhì)層位、不同區(qū)域廣泛發(fā)育富有機質(zhì)泥頁巖,海相、陸相和海陸過渡相均有分布[4-7],國土資源部2012年發(fā)布數(shù)據(jù),中國陸域頁巖氣技術(shù)可采資源量為25.08×1012m3(不含青藏地區(qū))。
近幾年來的開發(fā)實踐表明,威遠頁巖氣地表和地下條件復(fù)雜,不能簡單地借鑒和復(fù)制北美的經(jīng)驗和模式。與北美商業(yè)化開發(fā)的頁巖氣區(qū)相比,威遠龍馬溪組頁巖具有埋藏深度大、構(gòu)造復(fù)雜、非均質(zhì)性強、水平應(yīng)力差大、儲量豐度低等特點[8-11]。面對資源品質(zhì)較低、儲層條件較差、技術(shù)應(yīng)用難度大等諸多難題,如何降低單井投資、提高單井產(chǎn)量是實現(xiàn)效益開發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)。威遠區(qū)塊于2009年開鉆中國第一口頁巖氣井威201井并壓裂獲氣,實現(xiàn)了中國頁巖氣開發(fā)的首次突破,2012年國家批準建立“長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)”,2014年正式啟動了威遠地區(qū)10×108m3頁巖氣示范區(qū)產(chǎn)能建設(shè),2016年完成頁巖氣產(chǎn)量近12×108m3,圓滿完成示范區(qū)建設(shè)。本文對威遠頁巖氣勘探開發(fā)過程中地質(zhì)工程一體化技術(shù)進行了系統(tǒng)總結(jié),建立了一體化模式,為川南海相頁巖氣高效開發(fā)提供經(jīng)驗借鑒。
威遠區(qū)塊北部為山地地貌,中南部大部分區(qū)域為丘陵地貌,地勢自北西向南東傾斜,海拔為300~800m,人口相對稠密,交通便捷,水資源豐富。受地形、公路、煤礦、城區(qū)、水源等因素制約,區(qū)內(nèi)井場選址困難,工廠化作業(yè)難度大;平臺鉆前工程量大,場站建設(shè)復(fù)雜、費用高。
威遠頁巖氣處在威遠背斜斜坡上,大型斷裂不發(fā)育,氣藏連續(xù);背斜頂部靠近剝蝕線,氣藏埋深范圍較大,從1500~4000m均有分布,頁巖地層相對古老、熱演化程度高、經(jīng)歷了多期次強烈的造山構(gòu)造運動,儲層地質(zhì)條件復(fù)雜,微斷層、微幅構(gòu)造、破碎帶、天然裂縫系統(tǒng)等不同程度發(fā)育,地層非均質(zhì)性很強,地應(yīng)力條件復(fù)雜多變。
1.2.1 構(gòu)造復(fù)雜
四川盆地志留系龍馬溪組泥頁巖沉積后,經(jīng)歷5次大的構(gòu)造運動,區(qū)域整體表現(xiàn)為由北西向南東方向傾斜的大型寬緩單斜構(gòu)造。地層整體較為平緩,大型斷裂不發(fā)育,傾角小,局部傾角大,微斷裂、微幅構(gòu)造發(fā)育[12-13],造成鉆井過程中井漏、卡鉆等復(fù)雜事故較多,甜點鉆遇較為困難,儲層改造難度大。
1.2.2 儲層非均質(zhì)性較強
威遠區(qū)塊頁巖儲層沉積時海平面升降頻繁,垂向上儲層物性、有機碳含量、含氣性、脆性礦物含量差異較大,非均質(zhì)性較強;受沉積時古構(gòu)造及后期多期構(gòu)造運動影響,平面上儲層物性、有機碳含量、礦物組成、裂縫分布特征等差異明顯。頁巖儲層非均質(zhì)性較強,致使存在縱向甜點和平面甜點,預(yù)測難度較大[14-15]。
1.2.3 儲層改造難度大
威遠區(qū)塊頁巖儲層大部分地區(qū)埋藏較深,壓力系數(shù)較高,壓裂施工壓力高,加砂難度大;儲層垂向上較強的非均質(zhì)性,影響了縫高,降低了儲層改造體積;經(jīng)過多期構(gòu)造運動后,天然裂縫和最大主應(yīng)力方向不一致,水平應(yīng)力差較大,阻礙了體積壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)的形成[16-17]。
威遠區(qū)塊地面及地下條件復(fù)雜,開發(fā)理念、方案設(shè)計均不能簡單借鑒和復(fù)制北美的經(jīng)驗和模式,需要在開發(fā)過程中不斷摸索、不斷創(chuàng)新。
1.3.1 甜點厘定
威遠頁巖氣田優(yōu)質(zhì)儲層為海相連續(xù)沉積,平面上,甜點預(yù)測不同于常規(guī)油氣藏,需要綜合評價裂縫發(fā)育、地應(yīng)力分布、脆性指數(shù)等儲層參數(shù),目前技術(shù)手段仍不能準確預(yù)測,需要在開發(fā)過程中不斷摸索、不斷創(chuàng)新??v向上,優(yōu)質(zhì)頁巖儲層厚度為40m左右,龍一11小層層理發(fā)育,含氣量較高,脆性指數(shù)較高,產(chǎn)能最高,但在鉆井過程中易發(fā)生掉塊、井漏等復(fù)雜情況;受頁巖層理影響,壓裂縱向縫延伸受限。面臨的技術(shù)難題:應(yīng)用三維地震資料預(yù)測平面甜點分布;根據(jù)工程技術(shù)條件厘定縱向地質(zhì)工程甜點。
1.3.2 深層大位移長水平段水平井鉆井
威遠區(qū)塊地面條件復(fù)雜,儲層埋深大部分超過3000m,地層傾角為5°~10°。采用平臺化井位部署,每平臺4~10口水平井,雙鉆機工廠化作業(yè)。水平井最大側(cè)向位移達到1000m,水平段長度為1500~2500m 。面臨的技術(shù)難題:縱向靶窗只有2~3m的三維井眼的地質(zhì)導(dǎo)向問題;旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù);油基鉆井液下的頁巖穩(wěn)定性;長水平段固井和過鉆桿測井等。
1.3.3 大規(guī)模水力加砂壓裂
目前水平井采用套管完井,要實現(xiàn)大規(guī)模體積壓裂,需采用電纜射孔泵送橋塞分段壓裂技術(shù),達到高排量、高液量、高支撐劑量、高裂縫靜壓力等施工參數(shù),以形成復(fù)雜縫網(wǎng),增大儲層改造體積。面臨的難題:施工設(shè)備要求高,單套車組達到5×104hp;低成本下的儲層體積改造;研究套損機理及預(yù)防措施。
按照“落實資源、評價產(chǎn)能、攻克技術(shù)、效益開發(fā)”的工作方針,通過持續(xù)地質(zhì)工程一體化探索與攻關(guān),基本明確了威遠頁巖氣田的地質(zhì)特征,落實了資源潛力與分布及高產(chǎn)主控因素,初步形成了頁巖氣勘探開發(fā)一體化技術(shù)、高效一體化管理模式[18-21],建成了國家級頁巖氣產(chǎn)業(yè)化示范區(qū),單井投資逐步降低,單井產(chǎn)量和估算最終采收量不斷提高,開發(fā)效果穩(wěn)步提升。
發(fā)揮中國石油集團長城鉆探工程有限公司(以下簡稱長城鉆探公司)多年開發(fā)蘇里格致密氣和煤層氣積累豐富經(jīng)驗及自身工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)的優(yōu)勢,威遠頁巖氣開發(fā)伊始組建了地質(zhì)工程一體化團隊,團隊決策者和成員都有豐富的非常規(guī)天然氣開發(fā)經(jīng)驗,主要包括長城鉆探公司技術(shù)主管部門、項目管理單位、地質(zhì)和工程研究單位、鉆井和壓裂服務(wù)等單位的各學(xué)科技術(shù)人員。針對開發(fā)中的關(guān)鍵問題不斷分析、總結(jié)、完善,最終達到降低單井投資、提高單井產(chǎn)量的目的。在甜點厘定過程中,地質(zhì)人員基本弄清儲層物性、裂縫發(fā)育、脆性指數(shù)等關(guān)鍵參數(shù),厘定平面和縱向地質(zhì)甜點;鉆井、壓裂相關(guān)人員根據(jù)儲層參數(shù)及施工經(jīng)驗厘定工程甜點,并通過生產(chǎn)實踐最終準確厘定甜點。在鉆井過程中,地質(zhì)人員根據(jù)區(qū)域地層及構(gòu)造情況,與工程人員討論,優(yōu)選井位部署方式、優(yōu)化鉆井工程設(shè)計;在地質(zhì)導(dǎo)向過程中,預(yù)測靶點深度、入靶角度及地層構(gòu)造趨勢,實鉆中,及時調(diào)整靶點深度及預(yù)測地層變化趨勢,工程人員根據(jù)地質(zhì)預(yù)報及時對軌跡進行控制,優(yōu)化軌跡設(shè)計,確保甜點鉆遇率及降低井下復(fù)雜情況。在壓裂過程中,地質(zhì)人員根據(jù)實鉆地質(zhì)資料,進行精細分段、分簇,并進行壓裂跟蹤;工程人員精心組織施工,分析各段施工情況,地質(zhì)、工程人員討論不同儲層參數(shù)條件下的施工情況,研究套損機理,優(yōu)化分段、分簇設(shè)計,達到有效改造各段以及降低套損風(fēng)險的目的。
2.2.1 甜點認識
頁巖氣甜點是指最佳的頁巖氣勘探與開發(fā)的區(qū)域或?qū)游?,其具有有機質(zhì)含量高、含氣性好、脆性礦物含量高(可壓性強)、裂縫發(fā)育、地應(yīng)力非均質(zhì)性弱等特征。甜點又分為以TOC、孔隙度、含氣性、壓力為主要參數(shù)的地質(zhì)甜點和以脆性指數(shù)、力學(xué)參數(shù)、裂縫、層理為主要參數(shù)的工程甜點。頁巖氣甜點預(yù)測須兼顧平面和縱向兩個方向(圖1),從頁巖層有機質(zhì)含量、含氣性、孔隙和裂縫發(fā)育、脆性指數(shù)和巖石力學(xué)等關(guān)鍵要素入手,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造研究以及裂縫預(yù)測,采用地質(zhì)工程一體化評價方法,充分考慮鉆井井下風(fēng)險、壓裂改造效果等設(shè)計要素,優(yōu)選出最佳勘探開發(fā)區(qū)域和層位[22-23]。通過甜點預(yù)測,優(yōu)化井位部署及鉆井設(shè)計,降低工廠化作業(yè)難度及井下風(fēng)險,提高甜點鉆遇率,實現(xiàn)單井持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。
圖1 頁巖氣目標甜點示意圖
2.2.2 甜點厘定
龍一1亞段位于龍馬溪組底部,厚度為40m左右,是鉆井及壓裂改造的目標層段。龍馬溪組頁巖沉積時期,經(jīng)歷多個沉積旋回,縱向上尤其是底部層理發(fā)育、非均質(zhì)性強。根據(jù)巖性、古生物、物性和電性等特征對該亞段進行小層細分,從上往下依次劃分為4層:龍一14、龍一13、龍一12、龍一11(表1)。對4個小層進行綜合地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、巖石礦物組成和裂縫發(fā)育特征等方面評價,各小層地質(zhì)參數(shù)差異較小,優(yōu)質(zhì)頁巖段均可視為地質(zhì)甜點。開發(fā)初期,忽視了工程甜點,水平井巷道位置設(shè)計在優(yōu)質(zhì)頁巖段中部偏下位置,鉆井風(fēng)險較小,期望通過壓裂改造溝通整個優(yōu)質(zhì)頁巖段,以實現(xiàn)上下部資源全部動用,但已投產(chǎn)井產(chǎn)量較低。針對存在的問題,從地質(zhì)、鉆井和壓裂專業(yè)出發(fā),全面分析頁巖儲層各項地質(zhì)參數(shù)和工程參數(shù),發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)頁巖儲層礦物成分、層理、裂縫發(fā)育等參數(shù)差異較大,工程甜點差異性明顯。通過靜態(tài)參數(shù)分析,確定龍一11小層為優(yōu)質(zhì)頁巖段甜點位置。進一步分析發(fā)現(xiàn),龍一11底部層理發(fā)育,非均質(zhì)性強,軌跡均在龍一11小層中下部的產(chǎn)量較高,但下部鉆井卡鉆和井漏情況頻發(fā),兼顧地質(zhì)甜點與工程甜點,確定龍一11中部為最佳縱向甜點層段(圖2)。優(yōu)化水平井箱體設(shè)計,井下復(fù)雜情況明顯降低,氣井產(chǎn)量進一步提高,開發(fā)效果穩(wěn)步提升。
表1 威X井優(yōu)質(zhì)頁巖段小層參數(shù)表
圖2 威遠頁巖氣縱向甜點示意圖
2.3.1 地質(zhì)導(dǎo)向思路
頁巖氣水平井成功實施的關(guān)鍵是準確的箱體設(shè)計及精準的軌跡控制。箱體縱向上處于深度大、局部傾角大,微斷裂、微幅構(gòu)造和天然裂縫發(fā)育的優(yōu)質(zhì)頁巖底部龍一11小層,加之井控程度低、空間三維井眼等因素制約,使得水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向?qū)嵤╇y度大[24-26]。
地質(zhì)導(dǎo)向是指執(zhí)行地質(zhì)工程設(shè)計、修正地質(zhì)模型、指導(dǎo)軌跡鉆進的過程,是提高儲層鉆遇率的有效手段,是地質(zhì)工程一體化的重要體現(xiàn)(圖3)。
圖3 頁巖氣地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)流程
通過強化精細地質(zhì)研究,并隨著開發(fā)的逐步深入,相關(guān)資料的不斷增加,以地震成果為依托建立了井區(qū)的多層位三維地質(zhì)模型,對地質(zhì)導(dǎo)向、軌跡優(yōu)化起指導(dǎo)作用。在實際工作中,結(jié)合最新資料逐步修正,提升解釋精度,降低地質(zhì)模型預(yù)測誤差,有效識別深度變化、微構(gòu)造、斷裂等,減小施工難度(圖4)。
圖4 威遠頁巖氣三維地質(zhì)模型(左)及地質(zhì)導(dǎo)向模型(右)
2.3.2 地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)與評價
入靶導(dǎo)向過程中,根據(jù)地質(zhì)模型預(yù)測靶點深度及入靶角度,軌跡設(shè)計人員設(shè)計合理的軌跡剖面。在井軌跡進入龍馬溪組地層后,依據(jù)自然伽馬曲線形態(tài)、巖性和巖屑顏色變化以及元素錄井曲線特征,精選出不同的標志界面,根據(jù)實鉆各界面深度,不斷修正靶點深度、優(yōu)化軌跡設(shè)計。針對入靶點提前或推遲,制定合理的軌跡調(diào)整方案,既要防止軌跡箱體底出,降低鉆遇率,又要避免井眼狗腿過大,施工困難。2016年完鉆的12口水平井靶點深度預(yù)測誤差基本控制在4m以內(nèi)(表2)。
龍一11小層非均質(zhì)性強,表現(xiàn)在自然伽馬及元素錄井曲線特征呈峰谷狀分布,精細刻畫自然伽馬、元素錄井曲線形態(tài),將龍一11小層劃分為上、中、下三部分。在水平段導(dǎo)向過程中,利用精細三維構(gòu)造地質(zhì)模型,預(yù)測地層傾角變化、微幅構(gòu)造發(fā)育情況,提前做出軌跡控制方案,控制全角變化率在3°以內(nèi)。根據(jù)實鉆自然伽馬曲線特征、元素錄井曲線差異、鉆時、氣測錄井等資料,判斷軌跡的縱向位置及計算地層視傾角,消除儀器盲區(qū)影響,準確判斷鉆頭位置。結(jié)合構(gòu)造模型預(yù)測結(jié)果,地質(zhì)與工程人員及時討論研究軌跡控制方案,確保軌跡平滑,降低施工風(fēng)險,提高鉆遇率,做到提前預(yù)判,適時微調(diào),實現(xiàn)水平段精準地質(zhì)導(dǎo)向。威202井區(qū)經(jīng)過3輪開發(fā),目標甜點鉆遇率分別為20%、60%和80%,對應(yīng)井平均測試產(chǎn)量分別為11.25×104m3/d、19.52×104m3/d和25.95×104m3/d(圖5)。
表2 威遠區(qū)塊已完鉆井靶點實鉆與預(yù)測對比
2.4.1 技術(shù)流程
鉆井是地質(zhì)工程一體化的重要環(huán)節(jié),是實現(xiàn)地質(zhì)目的的重要手段。通過加強地質(zhì)設(shè)計、地質(zhì)跟蹤與現(xiàn)場鉆井相結(jié)合,確保井身質(zhì)量,降低鉆井風(fēng)險[27-29],以提高甜點鉆遇率及井筒完整率(圖6)。
2.4.2 一體化鉆井技術(shù)
井位部署方式上,考慮地面條件、工廠化作業(yè)要求、儲量動用程度及經(jīng)濟效益等因素,優(yōu)化部署4~6口井單一傾斜平臺和少量6~8口井雙排對稱平臺,旨在降低施工難度、減少井下復(fù)雜、縮短鉆井周期。鉆井地質(zhì)設(shè)計上,在精細刻畫甜點基礎(chǔ)上,確定地質(zhì)工程甜點,明確目標靶體。地質(zhì)導(dǎo)向過程中,強化前期研究,建立地質(zhì)模型,避免大幅調(diào)整,盡量少調(diào)整、及時調(diào)整,保證軌跡平滑,降低工程風(fēng)險。及時進行地質(zhì)分析,對鉆井可能存在的地質(zhì)風(fēng)險進行提示并預(yù)警,保證施工順利。H6平臺上傾3口井,地質(zhì)預(yù)測必須穿越微構(gòu)造(小斷層)發(fā)育帶。根據(jù)鄰近的H2平臺上傾3口井實鉆情況、地質(zhì)模型和三維地震資料確定了微斷層位置、性質(zhì)和斷距大小,在兼顧施工安全與確保甜點鉆遇率的前提下,共同制定H6平臺水平段鉆進方案(圖7)。通過地質(zhì)鉆井一體化,H6平臺上傾3口井,效果凸顯:①鉆井工程質(zhì)量大幅提高,水平段長度均超過1500m;②甜點鉆遇率比H2平臺提高60個百分點;③平均測試產(chǎn)量為23.4×104m3/d,同比提高19.3×104m3/d。
圖6 地質(zhì)鉆井一體化作業(yè)工作流程
圖7 威遠202井區(qū)微斷層發(fā)育位置圖
2.5.1 設(shè)計思路
以提高單井產(chǎn)量為目標,結(jié)合地質(zhì)參數(shù)特征,有針對性、差異化地優(yōu)化壓裂設(shè)計[30-32],確保壓裂施工設(shè)計“一井一策,一段一法”,進而形成地質(zhì)工程一體化模式下的壓裂主體工藝技術(shù)(圖8)。
2.5.2 壓裂工藝技術(shù)與評價
圖8 地質(zhì)壓裂一體化作業(yè)工作流程
威204井區(qū)東北部位于構(gòu)造轉(zhuǎn)換部位,井深超過3500m,地震資料反映地下微裂縫、微斷層發(fā)育,平面非均質(zhì)性強,早期投產(chǎn)氣井產(chǎn)量差異明顯,易出砂、返排率高,多井未達到方案設(shè)計指標。從一體化角度,綜合分析,該區(qū)存在地質(zhì)工藝問題:①龍一11小層內(nèi)部軌跡鉆遇率低;②水平段方位與地應(yīng)力不完全匹配;③工藝設(shè)計針對性差;④井筒完整率低。針對上述問題,結(jié)合儲層地質(zhì)條件,該區(qū)7號平臺有針對性開展地質(zhì)工程一體化試驗:①提高甜點鉆遇率,改造過程中易于形成復(fù)雜縫網(wǎng);②調(diào)整其中2口井水平段方位為垂直于最小主應(yīng)力方向,以增大改造體積;③縮小段間距,采用密切割,增加改造強度;④選擇1口井應(yīng)用可溶橋塞,保持井筒全通徑,降低砂堵風(fēng)險。以7號平臺威204Hd井為例,該井處于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶中心地帶,地質(zhì)上,甜點鉆遇率提高到90%;壓裂設(shè)計上,平均段長由60~80m優(yōu)化為50~70m,在軌跡偏上的段內(nèi)實施暫堵壓裂,增加縫網(wǎng)復(fù)雜程度,取消助排劑。威204Hd井測試產(chǎn)量達到23.76×104m3/d,明顯好于構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶內(nèi)其他3口井平均測試產(chǎn)量12.62×104m3/d(圖9)。
圖9 測試產(chǎn)量柱狀圖
應(yīng)用地質(zhì)工程一體化理念及技術(shù),威遠頁巖氣單井產(chǎn)量不斷提高,單井投資逐步降低,開發(fā)效果穩(wěn)步提升,在此過程中,地質(zhì)工程一體化理念及技術(shù)不斷成熟及完善,形成了頁巖氣高效開發(fā)5個一體化模式。一是項目管理一體化:在長城鉆探公司范圍內(nèi)組建了由跨學(xué)科、多專業(yè)技術(shù)人員組成的地質(zhì)工程一體化管理團隊,針對具體問題,快速反應(yīng),成員之間相互協(xié)作,目標統(tǒng)一。二是研究設(shè)計一體化:以地質(zhì)研究為基礎(chǔ),結(jié)合工程技術(shù)特點,強化地質(zhì)設(shè)計,并根據(jù)實施效果,不斷深入研究,進行設(shè)計優(yōu)化。三是科研現(xiàn)場一體化:以制約現(xiàn)場生產(chǎn)的實際問題為導(dǎo)向,設(shè)立科研項目攻關(guān),充分結(jié)合現(xiàn)場,抓住關(guān)鍵問題,進行技術(shù)攻關(guān),強化科研成果現(xiàn)場應(yīng)用轉(zhuǎn)化。四是地質(zhì)鉆井一體化:針對頁巖氣鉆井過程中復(fù)雜情況較多、鉆井周期長和軌跡控制難度大等情況,優(yōu)化平臺設(shè)計,降低工廠化作業(yè)難度;優(yōu)選甜點區(qū)域、加強地質(zhì)預(yù)報,降低井下復(fù)雜情況;加強地質(zhì)導(dǎo)向,保持軌跡平滑,提高甜點鉆遇率。五是地質(zhì)壓裂一體化:以提高單井產(chǎn)量為目標,結(jié)合地質(zhì)參數(shù)特征,有針對性、差異化地優(yōu)化壓裂設(shè)計,確保壓裂施工設(shè)計“一井一策,一段一法”。一體化開發(fā)模式中,人是關(guān)鍵,其余4個相輔相成,較全面地體現(xiàn)了地質(zhì)工程一體化在頁巖氣開發(fā)過程中的巨大促進作用。
(1)頁巖氣開發(fā)應(yīng)堅持推行一體化理念,通過地質(zhì)和工程相互融合,可以準確厘定甜點、實現(xiàn)精準地質(zhì)導(dǎo)向、降低鉆井井下復(fù)雜事故、提高儲層壓裂改造效果。地質(zhì)認識決定地質(zhì)目的,而地質(zhì)目的需由工程技術(shù)來實現(xiàn),同時也可促進技術(shù)進步;反之,技術(shù)進步能夠提升地質(zhì)認識,相互融合才能降低開發(fā)成本、實現(xiàn)產(chǎn)量最大化。
(2)運用一體化理念,發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。威202井區(qū)地層存在較大傾角,上、下傾井產(chǎn)量差異較大,分析得出原因是多方面的,主要是上傾井鉆井施工難度大,軌跡控制較困難,從而降低了甜點鉆遇率,可采用下傾長水平段來提高開發(fā)效果。體積壓裂與復(fù)雜縫網(wǎng),不能通過加砂量與施工參數(shù)來評價,油氣最終產(chǎn)出才是關(guān)鍵指標,就非常規(guī)油氣來說,復(fù)雜縫網(wǎng)取決于儲層自身條件及與其匹配的工藝技術(shù)。威遠地區(qū)3500m以深頁巖氣開發(fā)問題,目前的主要認識是壓裂技術(shù)未取得突破,從一體化角度出發(fā),很可能是頁巖儲層本身地質(zhì)認識問題,造就無法形成匹配的壓裂改造工藝技術(shù)。
四川盆地頁巖氣開發(fā)已進入快車道,通過威遠3500m以淺頁巖氣的開發(fā)實踐,地質(zhì)工程一體化技術(shù)日臻完善,形成了頁巖氣開發(fā)的5個一體化模式。在此種模式指引下,單井產(chǎn)量、平臺估算最終采收量不斷提升,鉆井周期縮短、井下復(fù)雜情況降低,從而降低了頁巖氣井開發(fā)成本,實現(xiàn)3500m以淺頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)。同時,3500m以深頁巖氣資源量大、地質(zhì)條件復(fù)雜、分布范圍廣,針對深層頁巖氣特點,需要不斷推進地質(zhì)工程一體化,創(chuàng)新研究思路,優(yōu)化方案設(shè)計,實現(xiàn)單井產(chǎn)量突破,達到高效開發(fā)目的,確保“十四五”及以后頁巖氣持續(xù)規(guī)模上產(chǎn)。地質(zhì)工程一體化的成功實踐,可為全國其他盆地不同沉積環(huán)境、成藏條件、埋藏深度的頁巖氣資源開發(fā)提供借鑒。
[1]李新景,胡素云,程克明.北美裂縫性頁巖氣勘探開發(fā)的啟示[J].石油勘探與開發(fā),2007,34(4):392-400.Li Xinjing, Hu Suyun, Cheng Keming. Suggestions from the development of fractured shale gas in North America [J]. Petroleum Exploration and Development, 2007,34(4):392-400.
[2]余杰,秦瑞寶,劉春成,陳桂華.頁巖氣儲層測井評價與產(chǎn)量“甜點”識別——以美國鷹潭頁巖氣儲層為例[J].中國石油勘探,2017,22(3):104-112.Yu Jie, Qin Ruibao, Liu Chuncheng, Chen Guihua. Logging evaluation and production “sweet spot” identification of shale play: a case study on Eagle Ford shale play in the USA [J]. China Petroleum Exploration, 2017,22(3):104-112.
[3]陳曉智,陳桂華,肖鋼,祝彥慶,胡曉蘭,祝彥賀.北美TMS 頁巖油地質(zhì)評價及勘探有利區(qū)預(yù)測[J].中國石油勘探,2014,19(2):77-84.Chen Xiaozhi, Chen Guihua, Xiao Gang, Zhu Yanqing,Hu Xiaolan,Zhu Yanhe. Geological evaluation prediction of favorable exploration zones of TMS shale oil in North America [J]. China Petroleum Exploration, 2014,19(2):77-84.
[4]余江浩,周世卿,王億,王登.中揚子長陽地區(qū)寒武系牛蹄塘組頁巖氣成藏地質(zhì)條件[J].油氣地質(zhì)與采收率,2016,23(5):9-15.Yu Jianghao, Zhou Shiqing, Wang Yi, Wang Deng. Geological conditions of shale gas reservoiring in the Cambrian Niutitang Formation,the Middle Yangtze region of Changyang area [J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2016,23(5):9-15.
[5]何建華,丁文龍,李瑞娜,王濡岳,趙威.黃驊坳陷中區(qū)和北區(qū)沙河街組陸相頁巖氣形成條件及資源潛力[J].油氣地質(zhì)與采收率,2016,23(1):22-30.He Jianhua, Ding Wenlong, Li Ruina, Wang Ruyue, Zhao Wei. Forming condition of the continental shale gas of Shahejie Formation in the central-north Huanghua depression and its resource prospect [J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2016,23(1):22-30.
[6]冉天,譚先鋒,陳浩,王佳,薛偉偉,陳青,等.渝東南地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣成藏地質(zhì)特征[J].油氣地質(zhì)與采收率,2017,24(5):17-26.Ran Tian, Tan Xianfeng, Chen Hao, Wang Jia, Xue Weiwei, Chen Qing,et aln . Geological features of shale gas accumulation in the Lower Silurian Longmaxi Formation,southeast Chongqing [J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2017,24(5):17-26.
[7]許坤,李豐,姚超,呂雷.我國頁巖氣開發(fā)示范區(qū)進展與啟示[J].石油科技論壇,2016,35(1):44-49.Xu Kun, Li Feng, Yao Chao, Lv Lei. Progress in China’s demonstration zones of shale gas development [J]. Oil Forum, 2016,35(1):44-49.
[8]王志剛,孫?。⒘觏搸r氣田試驗井組開發(fā)實踐與認識[M].北京:中國石化出版社,2014.Wang Zhigang, Sun Jian. Practice and understanding of experimental well group development in Fuling shale gas field [M]. Beijing:China Petrochemical Press, 2014.
[9]蒲泊伶,蔣有錄,王毅,包書景,劉鑫金.四川盆地下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣成藏條件及有利地區(qū)分析[J].石油學(xué)報,2010,31(2):225-230.Pu Boling, Jiang Youlu, Wang Yi, Bao Shujing, Liu Xinjin. Reservoir-forming conditions and favorable exploration zones of shale gas in Lower Silurian Longmaxi Formation of Sichuan Basin [J]. Acta Petrolei Sinica, 2010,31(2):225-230.
[10]王紅巖,劉玉章,董大忠,趙群,杜東.中國南方海相頁巖氣高效開發(fā)的科學(xué)問題[J].石油勘探與開發(fā),2013,40(5):574-579.Wang Hongyan, Liu Yuzhang, Dong Dazhong, Zhao Qun, Du Dong. Scientific issues on effective development of marine shale gas in southern China [J]. Petroleum Exploration and Development, 2013,40(5):574-579.
[11]郭旭升,胡東風(fēng),魏志紅,李宇平,魏祥峰.涪陵頁巖氣田的發(fā)現(xiàn)與勘探認識[J].中國石油勘探,2016,21(3):24-37.Guo Xusheng, Hu Dongfeng, Wei Zhihong, Li Yuping, Wei Xiangfeng. Discovery and exploration of Fuling shale gas field [J]. China Petroleum Exploration, 2016,21(3):24-37.
[12]郭彤樓,劉若冰.復(fù)雜構(gòu)造區(qū)高演化程度海相頁巖氣勘探突破的啟示[J].天然氣地球科學(xué),2013,24(4):643-651.Guo Tonglou, Liu Ruobing. Implications from marine shale gas exploration breakthrough in complicated structural area at high thermal stage [J]. Natural Gas Geoscience, 2013,24(4):643-651
[13]張岳橋,董樹文,李建華,施煒.中生代多向擠壓構(gòu)造作用與四川盆地的形成和改造[J].中國地質(zhì),2011,38(2):233-250.Zhang Yueqiao, Dong Shuwen, Li Jianhua,Shi Wei. Mesozoic multi-directional compressional tectonics and formation of Sichuan Basin [J]. Geologyin China, 2011,38(2):233-250.
[14]陳尚斌,朱炎銘,王紅巖,劉洪林,魏偉,方俊華.四川盆地南緣下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣儲層礦物成分特征及意義[J].石油學(xué)報,2011,32(5):775-782.Chen Shangbin, Zhu Yanming, Wang Hongyan, Liu Honglin, Wei Wei, Fang Junhua. Characteristics and significance of mineral compositions of Lower Silurian Longmaxi Formation shale gas reservoir in the southern margin of Sichuan Basin [J]. Acta Petrolei Sinica, 2011,32(5):775-782.
[15]龍鵬宇,張金川,唐玄,聶海寬,劉珠江,韓雙彪,等.泥頁巖裂縫發(fā)育特征及其對頁巖氣勘探和開發(fā)的影響[J].天然氣地球科學(xué),2011,22(3):525-532.Long Pengyu, Zhang Jinchuan, Tang Xuan, Nie Haikuang, Liu Zhujiang, Han Shuangjiang,et aln . Feature of muddy shale fissure and its effect for shale gas exploration and development [J]. Natural Gas Geoscience, 2011,22(3):525-532.
[16]趙海峰,陳勉,金衍,丁云宏,王永輝.頁巖氣藏網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng)的巖石斷裂動力學(xué)[J].石油勘探與開發(fā),2012,39(4):465-470.Zhao Haifeng, Chen Mian, Jin Yan, Ding Yunhong, Wang Yonghui. Rock fracture kinetics of the fracture mesh system in shale gas reservoirs [J]. Petroleum Exploration and Development, 2012,39(4):465-470.
[17]衡帥,楊春和,郭印同,王傳洋,王磊.層理對頁巖水力裂縫擴展的影響研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2015,34(2):228-237.Heng Shuai, Yang Chunhe, Guo Yintong, Wang Chuanyang, Wang Lei. Influence of bedding planes on hydraulic fracture propagation in shale formations [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2015,34(2):228-237.
[18]胡文瑞.地質(zhì)工程一體化是實現(xiàn)復(fù)雜油氣藏效益勘探開發(fā)的必由之路[J].中國石油勘探,2017,22(1):1-5.Hu Wenrui. Geology-engineering in tegration-a necessary way to realize profitable exploration and development of complex reservoirs [J]. China Petroleum Exploration, 2017,22(1):1-5.
[19]吳奇,梁興,鮮成鋼,李峋.地質(zhì)—工程一體化高效開發(fā)中國南方海相頁巖氣[J].中國石油勘探,2015,20(4):1-23.Wu Qi, Liang Xing, Xian Chenggang, Li Xun. Geoscience-toproduction integration ensures effictive and efficient South China marine shale gas development [J]. China Petroleum Exploration, 2015,20(4):1-23..
[20]謝軍,張浩淼,佘朝毅,李其榮,范宇,楊揚.地質(zhì)工程一體化在長寧國家級頁巖氣示范區(qū)中的實踐[J].中國石油勘探,2017,22(1):21-28.Xie Jun, Zhang Haomiao, She Chaoyi, Li Qirong, Fan Yu, Yang Yang. Practice of geology-engineering integration in Changning state shale gas demonstration area [J]. China Petroleum Exploration, 2017,22(1):21-28.
[21]曾義金.頁巖氣開發(fā)的地質(zhì)與工程一體化技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2014,42(1):1-6.Zeng Yijin. Integration technology of geology & engineering for shale gas development [J]. Petroleum Drilling Techniques, 2014,42(1):1-6.
[22]劉乃震,王國勇.四川盆地威遠區(qū)塊頁巖氣甜點厘定與精準導(dǎo)向鉆井[J].石油勘探與開發(fā),2016,43(6):1-8.Liu Naizhen, Wang Guoyong. Shale gas sweet spot identification and precise geo-steering drilling in Weiyuan block of Sichuan Basin SW China [J]. Petroleum Exploration and Development, 2016,43(6):1-8.
[23]丁文龍,李超,李春燕,許長春,久凱,曾維特.頁巖裂縫發(fā)育主控因素及其對含氣性的影響[J].地學(xué)前緣,2012,19(2):212-220.Ding Wenlong, Li Chao, Li Chunyan, Xu Changchun, Jiu Kai, Zeng Weite. Dominant factor of fracture development in shale and its relationship to gas accumulation [J]. Earth Science Frontiers, 2012,19(2):212-220.
[24]劉旭禮.頁巖氣水平井鉆井的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向方法[J].天然氣工業(yè),2016,36(5):69-73.Liu Xuli. Geosteering technology in the drilling of shale gas horizontal wells [J]. Natural Gas Industry,2016,36(5):69-73.
[25]李增科,馮愛國,任元.頁巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向標志層確定方法及應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2015,15(14):148-151.Li Zengke, Feng Aiguo, Ren Yuan. Shale gas horizontal well geosteering mark layer calculation method and application [J]. Science Technology and Engineering, 2015,15(14):148-151.
[26]王文勝,張吉,馬志欣,孫衛(wèi)鋒,白玉奇.Adaptive Channel沉積相建模在水平井地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用[J].特種油氣藏,2017,24(6):111-115.Wang Wensheng, Zhang Ji, Ma Zhixin, Sun Weifeng, Bai Yuqi. Application of ad aptive channel sedimentary facies modeling in horizontal-well geo-steering [J]. Special Oil & Gas Reservoirs, 2017,24(6):111-115.
[27]臧艷彬,白彬珍,李新芝,牛新明,張金成.四川盆地及周緣頁巖氣水平井鉆井面臨的挑戰(zhàn)與技術(shù)對策[J].探礦工程:巖土鉆掘工程,2014,41(5):20-24.Zang Yanbin, Bai Binzhen, Li Xinzhi, Niu Xinming, Zhang Jincheng. Challenges of shale gas horizontal well drilling in Sichuan Basin and its vicinity and the technical countermeasures [J]. Exploration Engineering: Rock & Soildrilling and Tunneling, 2014,41(5):20-24.
[28]余雷,高清春,吳興國,丁文正.四川盆地頁巖氣開發(fā)鉆井技術(shù)難點與對策分析[J].鉆采工藝,2014,37(2):1-4.Yu Lei, Gao Qingchun, Wu Xingguo, Ding Wenzheng. Drilling technical difficulties and countermeasures in shale gas development in Sichuan Basin [J]. Drilling & Production Technology, 2014,37(2),1-4.
[29]李東杰,王炎,魏玉皓,張彬,于建濤,張波,等.頁巖氣鉆井技術(shù)新進展[J].石油科技論壇,2017,36(1):49-56.Li Dongjie, Wang Yan, Wei Yuhao, Zhang Bin, Yu Jiantao, Zhang Bo,et aln . Latest shale gas drilling technological development [J]. Oil Forum, 2017,36(1):49-56.
[30]郭印同,楊春和,賈長貴,徐敬賓,王磊,李丹.頁巖水力壓裂物理模擬與裂縫表征方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2014,33(1):52-59.Guo Yintong, Yang Chunhe, Jia Changgui, Xu Jingbing, WangLei, Li Dan. Research on hydraulic fracturing physical simulationof shale and fracture characterization methods [J]. Chinese Journalof Rock Mechanics and Engineering, 2014,33(1):52-59.
[31]李芷,賈長貴,楊春和,曾義金,郭印同,衡帥,等.頁巖水力壓裂水力裂縫與層理面擴展規(guī)律研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2015,34(1):12-20.Li Zhi, Jia Changgui, Yang Chunhe, Zeng Yijin, GuoYintong, Heng Shuai,et aln . Propagation of hydraulic fissuresand bedding planes in hydraulic fracturing of shale [J]. ChineseJournal of Rock Mechanics and Engineering, 2015,34(1):12-20.
[32]張燁,潘林華,周彤,李寧,徐正輝,崔藝,等.頁巖水力壓裂裂縫擴展規(guī)律實驗研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2015,15(5):11-16.Zhang Ye, Pan Linhua, Zhou Tong, Li Ning, Xu Zhenghui,Cui Yi,et aln . A study of hydraulic fracture propagation forshale fracturing [J]. Science Technology and Engineering,2015,15(5):11-16.