2013年致密氣開發技術研究及發展狀況展望
本文導讀:目前國外(wai)致密(mi)砂(sha)巖(yan)氣(qi)藏研究(jiu)及勘探側重(zhong)點在深盆(pen)氣(qi)藏,主(zhu)要是(shi)通過三(san)維地(di)震數據,研究(jiu)古(gu)沉積相的(de)途(tu)徑,確定致密(mi)砂(sha)體分布(bu)范圍;利用鉆(zhan)井、測井資料分析致密(mi)砂(sha)巖(yan)儲層的(de)巖(yan)石物理特(te)征;再通過分析氣(qi)水配置關(guan)系,進行深盆(pen)氣(qi)藏識(shi)別。
關(guan)于(yu)致密氣標(biao)準和界限(xian),世(shi)界上(shang)還沒有統一的定(ding)論,因為不(bu)同(tong)國家有不(bu)同(tong)資源狀況、技術經濟(ji)條件和稅收政策,想(xiang)要統一界定(ding)還是不(bu)現實的,而(er)隨(sui)著(zhu)認識程度的提(ti)高,各國對致密氣的概念也在不(bu)斷的更(geng)新。
國內氣(qi)藏界認為,具有(you)滲(shen)透(tou)率(lv)低(di);自(zi)然(ran)(ran)產(chan)能低(di);致密(mi)(mi)氣(qi)藏區別于(yu)(yu)其他非常規氣(qi)藏的特(te)點在于(yu)(yu)必須經過大型水(shui)力(li)壓裂,或(huo)者采用水(shui)平井、多(duo)分支(zhi)井,才能產(chan)出工(gong)業(ye)氣(qi)流。換言(yan)之(zhi),致密(mi)(mi)氣(qi)藏是覆壓基質滲(shen)透(tou)率(lv)小于(yu)(yu)或(huo)等于(yu)(yu)0.1mD的砂(sha)巖(yan)氣(qi)層,單井一般無(wu)自(zi)然(ran)(ran)產(chan)能或(huo)自(zi)然(ran)(ran)產(chan)能低(di)于(yu)(yu)工(gong)業(ye)氣(qi)流下(xia)限,但在一定經濟條件和技(ji)術措(cuo)施下(xia),如壓裂、水(shui)平井、多(duo)分支(zhi)井等,可(ke)以獲得工(gong)業(ye)天然(ran)(ran)氣(qi)產(chan)量(liang)的氣(qi)藏。
致密(mi)(mi)砂巖(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)勘探(tan)開發(fa)近年來(lai)快(kuai)速發(fa)展,正成為繼煤層(ceng)(ceng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、頁巖(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)之后全球(qiu)非常規天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)勘探(tan)開發(fa)的(de)(de)又一熱(re)點。而目前許多專家(jia)認為在(zai)煤層(ceng)(ceng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、頁巖(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)和致密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)三中,無論就其(qi)儲量(liang)(liang)還是(shi)(shi)開發(fa)難(nan)易(yi)度,致密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)(shi)最容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)(xian)采出的(de)(de),應該優先(xian)發(fa)展。例如(ru),美國非常規氣(qi)(qi)(qi)(qi)產量(liang)(liang)中,致密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)產量(liang)(liang)超(chao)過其(qi)頁巖(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)產量(liang)(liang)的(de)(de)1/2。自從在(zai)20世紀(ji)60年代,我(wo)國于(yu)四川(chuan)盆(pen)地發(fa)現(xian)(xian)致密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)以(yi)來(lai),一段(duan)很長時間內致密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)勘探(tan)開發(fa)進展緩慢(man),主要原(yuan)因(yin)是(shi)(shi)當時“重(zhong)油輕氣(qi)(qi)(qi)(qi)”政策(ce)、技術(shu)(shu)、市場(chang)等條(tiao)件(jian)制(zhi)約。但是(shi)(shi)隨(sui)著(zhu)近年來(lai),隨(sui)著(zhu)國家(jia)對(dui)于(yu)清潔能源(yuan)(yuan)的(de)(de)需求量(liang)(liang)不斷增(zeng)大(da),勘探(tan)出致密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)藏越來(lai)越豐富(fu)的(de)(de)同時(據估計我(wo)國致密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)技術(shu)(shu)可(ke)采資源(yuan)(yuan)量(liang)(liang)為10萬億m3左右,目前累計探(tan)明率僅18%),讓(rang)我(wo)們看到致密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)開發(fa)潛力(li)的(de)(de)廣闊前景,而勘探(tan)開發(fa)技術(shu)(shu)的(de)(de)更(geng)新(xin)使(shi)我(wo)們對(dui)開采致密(mi)(mi)砂巖(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)這(zhe)一巨大(da)資源(yuan)(yuan)提供了更(geng)多的(de)(de)可(ke)能。
相關市場調研報告請見中企顧問網發布的《2014-2018年中國致密氣市場深度調查及投資戰略咨詢報告》
1致密含氣砂(sha)巖(yan)的(de)成(cheng)因及特點
沉積作(zuo)(zuo)用和(he)成巖(yan)(yan)(yan)(yan)作(zuo)(zuo)用是導致(zhi)形成致(zhi)密(mi)(mi)含氣(qi)(qi)(qi)砂(sha)(sha)巖(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)主要原因。常規致(zhi)密(mi)(mi)砂(sha)(sha)巖(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)藏(zang)是烴(jing)源(yuan)巖(yan)(yan)(yan)(yan)排烴(jing)高(gao)(gao)峰(feng)期時儲(chu)層(ceng)為(wei)常規儲(chu)層(ceng),儲(chu)層(ceng)孔隙(xi)較(jiao)大(da),其成藏(zang)理同常規氣(qi)(qi)(qi)藏(zang),即天然氣(qi)(qi)(qi)由(you)擴散作(zuo)(zuo)用從源(yuan)巖(yan)(yan)(yan)(yan)層(ceng)運(yun)(yun)移(yi)到儲(chu)集層(ceng),在(zai)儲(chu)集層(ceng)中通(tong)過裂縫、斷層(ceng)等優勢運(yun)(yun)移(yi)通(tong)道在(zai)構(gou)(gou)造、巖(yan)(yan)(yan)(yan)性等圈閉中聚集成藏(zang)。由(you)于重(zhong)力分(fen)異(yi)作(zuo)(zuo)用形成上(shang)氣(qi)(qi)(qi)下水(shui)的(de)形態。之后由(you)于成巖(yan)(yan)(yan)(yan)作(zuo)(zuo)用和(he)構(gou)(gou)造擠壓(ya)等使儲(chu)層(ceng)致(zhi)密(mi)(mi)化(hua),形成致(zhi)密(mi)(mi)砂(sha)(sha)巖(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)藏(zang)。致(zhi)密(mi)(mi)砂(sha)(sha)巖(yan)(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)藏(zang)沉積物顆粒(li)混雜,分(fen)選差,孔喉細小,比表(biao)面大(da),滲透(tou)率低。并且(qie)其含水(shui)飽和(he)度(du)高(gao)(gao),可(ke)動流體飽和(he)度(du)小,氣(qi)(qi)(qi)體相對滲透(tou)率低;致(zhi)密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)層(ceng)非均(jun)質性強,巖(yan)(yan)(yan)(yan)性不穩定(ding),井間小層(ceng)對比困(kun)難。而致(zhi)密(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)分(fen)布隱蔽,一般的(de)方法很(hen)難將其勘探(tan)出來,氣(qi)(qi)(qi)體驅替壓(ya)力高(gao)(gao),存在(zai)啟動壓(ya)力現(xian)象。氣(qi)(qi)(qi)水(shui)關(guan)系(xi)復雜,有明顯的(de)氣(qi)(qi)(qi)水(shui)倒置現(xian)象,所以(yi)其勘探(tan)開采(cai)構(gou)(gou)成了(le)一定(ding)的(de)難度(du)。
2國(guo)內外致(zhi)密含氣砂巖的分(fen)布及勘探現(xian)狀
致密砂(sha)巖氣(qi)(qi)(qi)藏(zang)主要集中在北(bei)美(mei)、歐洲和太(tai)地(di)(di)區。據統計,全球(qiu)已發現或推(tui)測發育致密砂(sha)巖氣(qi)(qi)(qi)的(de)盆(pen)地(di)(di)有(you)70個(ge),主要分布在北(bei)美(mei)、歐洲和太(tai)地(di)(di)區。目前國外所開發的(de)大(da)型致密砂(sha)巖氣(qi)(qi)(qi)藏(zang)主要以(yi)深盆(pen)氣(qi)(qi)(qi)藏(zang)為主,主要集中在加(jia)(jia)拿大(da)西部(bu)和美(mei)國西部(bu)。例如阿爾伯達盆(pen)地(di)(di)為加(jia)(jia)拿大(da)氣(qi)(qi)(qi)藏(zang)最(zui)豐富且最(zui)典型的(de)致密砂(sha)巖氣(qi)(qi)(qi)藏(zang),美(mei)國的(de)圣•胡安盆(pen)地(di)(di)、懷(huai)俄(e)明州的(de)紅色沙(sha)漠盆(pen)地(di)(di)、大(da)綠(lv)河盆(pen)為美(mei)國典型的(de)發育深盆(pen)氣(qi)(qi)(qi)藏(zang)盆(pen)地(di)(di)。
我(wo)國(guo)致(zhi)密(mi)(mi)(mi)砂巖(yan)氣(qi)(qi)(qi)藏分(fen)布(bu)領域廣泛,類型多(duo)樣,主要分(fen)布(bu)在(zai)中西部(bu)盆(pen)地(di),其概括(kuo)為4大含(han)氣(qi)(qi)(qi)區,即川西超致(zhi)密(mi)(mi)(mi)砂巖(yan)含(han)氣(qi)(qi)(qi)區、中部(bu)鄂爾(er)多(duo)斯深(shen)盆(pen)含(han)氣(qi)(qi)(qi)區、松(song)遼斷(duan)陷致(zhi)密(mi)(mi)(mi)砂巖(yan)含(han)氣(qi)(qi)(qi)區和準南深(shen)埋致(zhi)密(mi)(mi)(mi)砂巖(yan)含(han)氣(qi)(qi)(qi)區,資源調查表(biao)明,我(wo)國(guo)致(zhi)密(mi)(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)重點(dian)分(fen)布(bu)在(zai)鄂爾(er)多(duo)斯和四川盆(pen)地(di),其次是塔里木、準噶(ga)爾(er)和松(song)遼盆(pen)地(di),約占資源總(zong)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)90%。近(jin)年(nian)來,我(wo)國(guo)致(zhi)密(mi)(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)地(di)質儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)呈(cheng)快速增(zeng)(zeng)長(chang)態勢,年(nian)增(zeng)(zeng)3000億m3,產量(liang)(liang)(liang)年(nian)增(zeng)(zeng)50億m3。至(zhi)2011年(nian)年(nian)底,致(zhi)密(mi)(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)累計探(tan)(tan)明地(di)質儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)為3.3萬(wan)億m3,已占全(quan)國(guo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)總(zong)探(tan)(tan)明地(di)質儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)40%;可(ke)采(cai)儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)1.8萬(wan)億m3,約占全(quan)國(guo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)可(ke)采(cai)儲(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)1/3。2011年(nian)致(zhi)密(mi)(mi)(mi)氣(qi)(qi)(qi)產量(liang)(liang)(liang)達(da)256億m3,約占全(quan)國(guo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)總(zong)產量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)1/4,在(zai)我(wo)國(guo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)勘探(tan)(tan)開發中占重要的(de)(de)地(di)位。
3致(zhi)密砂(sha)巖儲層開發關鍵技術
目前國(guo)外致(zhi)密(mi)砂(sha)(sha)巖(yan)氣藏(zang)研(yan)究及勘探側重點在深盆(pen)氣藏(zang),主要是(shi)通(tong)(tong)過三維地震(zhen)數據,研(yan)究古沉積相的(de)途(tu)徑,確定致(zhi)密(mi)砂(sha)(sha)體分布(bu)范(fan)圍;利用鉆井(jing)、測井(jing)資料分析致(zhi)密(mi)砂(sha)(sha)巖(yan)儲層(ceng)的(de)巖(yan)石物理特征(zheng);再通(tong)(tong)過分析氣水配置(zhi)關系,進行(xing)深盆(pen)氣藏(zang)識(shi)別。而對(dui)有利古構造、古圈(quan)閉(bi)及后期(qi)構造演化的(de)控制(zhi)研(yan)究是(shi)我(wo)國(guo)對(dui)致(zhi)密(mi)氣藏(zang)的(de)勘探的(de)重要手段。但對(dui)深盆(pen)氣藏(zang)的(de)成(cheng)藏(zang)機理及成(cheng)藏(zang)模式的(de)認識(shi)還不夠深入,缺(que)乏理論依(yi)據。
致(zhi)密氣(qi)(qi)藏滲透率低(di)(di),自(zi)然產(chan)能低(di)(di),必須要經過儲層改造才可能達(da)到(dao)工業氣(qi)(qi)流(liu)的(de)標準。目前提高低(di)(di)滲透氣(qi)(qi)藏采收率的(de)主要途(tu)徑包(bao)括以下(xia)3個方面:
(1)布井方式
美國、加拿大等國家的許多油田多采用面積注水方(fang)式(shi)。如(ru)正方(fang)形(xing)井(jing)網(wang)、反(fan)九(jiu)點法井(jing)網(wang)以及菱形(xing)井(jing)網(wang)注水方(fang)式(shi),這幾(ji)種注水方(fang)式(shi)靈活機動。
為了提高采(cai)收率,在(zai)高孔滲區域(yu),采(cai)用(yong)大井距、小(xiao)井網密度(du)(du),而在(zai)低滲透致密砂(sha)巖區塊(kuai),采(cai)用(yong)小(xiao)井距、大井網密度(du)(du)。就目前(qian)來(lai)說(shuo),利用(yong)優化井網的方式來(lai)提高致密氣(qi)藏采(cai)收率是(shi)(shi)一(yi)種比較成熟的致密砂(sha)巖開發方式,但是(shi)(shi)在(zai)地質情況(kuang)復雜的情況(kuang)下,應當根據實(shi)際的地質情況(kuang),選擇(ze)合適(shi)的井網,不能(neng)盲目布井。
(2)壓裂技術
低滲(shen)(shen)透(tou)油藏開發(fa)中最(zui)(zui)早使用(yong)(yong)也是目前最(zui)(zui)常使用(yong)(yong)的(de)技(ji)術是水力壓(ya)裂(lie)。美(mei)國(guo)最(zui)(zui)早將水力壓(ya)裂(lie)技(ji)術應用(yong)(yong)到(dao)(dao)圣•胡安盆地的(de)致密含(han)氣砂(sha)巖(yan)層,到(dao)(dao)1970年(nian)美(mei)國(guo)全國(guo)的(de)年(nian)天(tian)然氣產(chan)量達到(dao)(dao)了(le)1伊108ft3。但許多低滲(shen)(shen)透(tou)儲層的(de)水敏(min)、強(qiang)水鎖(suo)等(deng)特性使之不適合采用(yong)(yong)水力壓(ya)裂(lie)。因而國(guo)外發(fa)展起(qi)來了(le)CO2加(jia)砂(sha)壓(ya)裂(lie)技(ji)術(又稱干式壓(ya)裂(lie)技(ji)術),最(zui)(zui)近又出現了(le)液態CO2井下配置加(jia)砂(sha)壓(ya)裂(lie)技(ji)術和超長水平(ping)井技(ji)術取代壓(ya)裂(lie)縫技(ji)術等(deng),解(jie)決了(le)許多低滲(shen)(shen)透(tou)儲層水敏(min)、強(qiang)水鎖(suo)的(de)難題。
(3)水平(ping)井分段壓(ya)裂技術(shu)
目(mu)前(qian),在世界(jie)各國油田開發(fa)(fa)中得(de)到廣(guang)泛應(ying)用(yong)的(de)(de)是水(shui)平(ping)井(jing)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu),已成(cheng)為一種開發(fa)(fa)低滲透(tou)油氣(qi)田的(de)(de)成(cheng)熟技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。水(shui)平(ping)井(jing)分(fen)(fen)段(duan)壓(ya)(ya)裂(lie)是水(shui)平(ping)井(jing)開發(fa)(fa)不(bu)可(ke)缺少的(de)(de)工(gong)藝技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu),其原因(yin)在于(yu)水(shui)平(ping)井(jing)生(sheng)產剖面(mian)具有很強的(de)(de)泄油能(neng)力,特別是水(shui)平(ping)井(jing)加(jia)分(fen)(fen)段(duan)壓(ya)(ya)裂(lie)和(he)(he)水(shui)平(ping)井(jing)加(jia)欠平(ping)衡鉆井(jing)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu),能(neng)夠成(cheng)倍地提高采油效率。另外(wai)致密含(han)氣(qi)砂巖開發(fa)(fa)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)還有鉆井(jing)、完井(jing)和(he)(he)氣(qi)層保護技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、優(you)(you)化射孔技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、氣(qi)藏描述技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、多(duo)期壓(ya)(ya)裂(lie)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、低壓(ya)(ya)低產氣(qi)藏氣(qi)井(jing)井(jing)筒舉(ju)升技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、三維地震(zhen)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)等。目(mu)前(qian)水(shui)平(ping)井(jing)分(fen)(fen)段(duan)壓(ya)(ya)裂(lie)最常用(yong)的(de)(de)方(fang)法是是采用(yong)裸眼封隔器加(jia)滑(hua)套的(de)(de)方(fang)法。這項技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)優(you)(you)點是可(ke)以按照設計將水(shui)平(ping)段(duan)分(fen)(fen)為多(duo)段(duan)進行(xing)壓(ya)(ya)裂(lie),且(qie)分(fen)(fen)段(duan)隔離針對(dui)性(xing)好,施工(gong)過程比較(jiao)簡單。可(ke)以預見,隨著(zhu)致密氣(qi)藏理不(bu)斷(duan)探(tan)索,對(dui)致密氣(qi)藏勘探(tan)開發(fa)(fa)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)不(bu)斷(duan)深入(ru)研(yan)究(jiu),水(shui)平(ping)井(jing)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)將會越(yue)來(lai)越(yue)完善,致密氣(qi)的(de)(de)開發(fa)(fa)和(he)(he)利用(yong)前(qian)景將會越(yue)來(lai)越(yue)明朗。