中国页岩油勘探开发面临的挑战与高效运营机制研究

中国页岩油资源丰富,并在多个盆地取得重大勘探开发突破,已成为石油战略接替新领域,但页岩油勘探开发时间相对较短,顶层的战略规划与政策导向尚未明确,存在勘探突破难、开发成本高和组织运营不畅等问题。为此,调研剖析了中美页岩油经营理念、宏观环境、资源配置、生产运行、科技水平和信息化程度等现状,深入思考中国页岩油勘探开发的痛点、难点和阻点,认为当前中国页岩油勘探开发主要面临理念思路、技术能力、运营管理和绿色发展等4大挑战。围绕中国能源战略,提出了实现中国页岩油高效运营的对策建议:谋划稳中求进的页岩油发展战略,构建市场机制下多主体融合的战略合作共同体,打造多兵种协作的生产运行新模式,建立迭代式创新的科技发展新机制,建立数智化赋能的信息支撑新范式,开创绿色低碳化的产业发展新格局,营造高契合友好的外部运营新环境。

渝东南南川地区常压页岩气示范井应用评价及推广效果

渝东南南川地区常压页岩气资源丰富,是页岩气勘探开发的重要地区。该区前期钻井受地质条件复杂和工程技术配套不完善等因素影响,提速提效总体成效与常压页岩气规模效益开发要求存在差距。为此,选取该区阳春沟区块阳页54-3HF井作为首口常压页岩气示范井,攻关形成区域优快钻完井示范技术序列。在分析区域钻井技术难点的基础上,结合地层抗压特性、地层压力系统等基础研究,系统性攻关浅表层穿漏技术、井身结构优化技术、提速工具优选技术、轨迹控制与导向技术、低密度强封堵油基钻井液技术和优快完井技术等钻井关键技术,形成以浅表层工勘、大排量清水抢钻井、优化井身结构、全国产化提速工具配套、低密度强封堵油基钻井液、地质工程一体化导向、低承压井筒环境优快固井技术为核心的低成本优快钻井示范技术体系。示范井钻井周期19.96 d,刷新国内4500 m井深最短钻井周期,机械钻速24.88 m/h,较同区相同井深最快机械钻速10.29 m/h提高141.79%,优质页岩钻遇率100%,固井质量优秀,起到了良好的示范引领作用。推广应用后,地区机械钻速、钻井周期等各项技术经济指标均得到明显提升,加快了南川地区常压页岩气勘探开发进程。南川地区常压页岩气示范井攻关形成的高效钻完井技术系列能够满足常压页岩气水平井钻井提速提效的要求,有效推动了石油工程“四提”迈上新台阶,为四川盆地周缘类似气田建设奠定了技术基础,助力国内上游稳油增气降本提效。

延川南2#煤层地下气化制氢工艺研究

为评价延川南2#煤层地下气化的产氢潜力,在查明煤的工业、元素分析等数据基础上,通过物理模拟实验研究了氧气浓度对气化温度和H2产率的影响,并利用AspenPlus软件建立煤炭地下气化预测模型进行模拟验证,在此基础上,利用上述模型研究氧煤比和汽氧比对H2产率的影响作用。通过物理模拟与数值模拟结果得出,水蒸气在煤炭地下气化过程中起主要作用,能够有效提高H2产率,延川南地区进行煤炭地下气化时,可优选富氧-水蒸气作为气化剂,且氧气浓度为80%最为适宜。

常压页岩气田一体化效益开发及智能化评价

受多期构造运动影响,南川地区页岩地质条件复杂、资源禀赋变差,难以实现规模效益开发。为积极推动南川地区页岩气效益开发,坚持推行地质工程一体化、全方位全过程优化的开发理念,围绕“研究部署、井网优化、钻井工程和压裂工程”等方面开展综合研究。坚持地下资源充分动用、地面钻前最优的原则确定钻井平台及井网优化部署;以产能“甜点”为核心优化井位设计,同时应用一体化导向技术,实现精准穿层,提升“甜点”钻遇;以改造缝网复杂程度最大化和产能最大化为目标,优化压裂工艺设计,实现页岩气井效益最大化。基于南川地区页岩气产建实施,形成了南川复杂构造带特点下的“研究部署、设计实施和支撑保障”全过程的一体化模式,实现钻井提速、压裂改造提产,推动南川地区页岩气实现效益开发。

煤层气井排采井底流压控制技术研究

煤层气井排采控制技术是煤层气开发中亟待发展的一项技术。以渗流力学为主要方法，对煤层气井排采见气后井底流压的控制技术进行了研究。研究表明：煤层气井见气后压力降落存在一个最佳的井底流压范围，采用逐级降压制度,降至井底流压阈值后，保持井底流压生产，可获得稳定气产量。煤田实际开发结果证实，这种方法可以很好的获得煤层气井稳定产量。

四川盆地平桥地区五峰——龙马溪组页岩微观孔隙特征研究

基于氩离子抛光扫描电镜、吸附脱附实验等方法,对四川盆地平桥地区五峰组-龙马溪组下部页岩微观孔隙进行了研究。结果表明,富有机质的硅质页岩和碳质页岩微观孔隙以有机孔和微裂缝为主;孔隙结构相对复杂,孔隙形态丰富,孔径范围较大。吸附脱附实验显示,该页岩既有狭窄的平行板片状孔、少量的锥形平板孔和楔形孔,孔隙连通性相对差,又有规则开放圆孔与一端开口的墨水瓶状孔,孔隙开放性、连通性相对好。氩离子抛光扫描电镜法测量有机孔以细介孔为主且偏向微孔;吸附法测量比表面积为9～32.6 m^2/g,平均18.0 m^2/g,值偏低,BET法孔径为3.23～4.35 nm,BJH法孔容平均0.016 5 cm^3/g,以细介孔为主,且偏向微孔界线。综合分析认为,研究区页岩储层微观孔隙以细介孔为主,且介孔和微孔贡献了绝大部分的比表面积。

浅谈下扬子句容地区油气勘探成果及存在问题

句容地区是我国南方中、古生界油气勘探较早发现工业油流的地区之一。句容中、古生界油气勘探相继在白垩系、三叠系和二叠系发现大量不同级别的油气显示,取得了一定的勘探开发成果,但是仍然存在着油气分散、富集性较差等问题。研究认为,该区二叠系泥岩分布面广、质地较纯,有望成为上古生界内幕型圈闭的有效盖层。

延川南深部煤层气井排采制度研究

基于延川南煤层气田多年的勘探开发成果和排采实践,探讨和研究了深部煤储层应力敏感对煤层气井产气、产液的影响以及合理的排采制度。结果表明,由于深部煤储层具有低孔、低渗、强应力敏感的特征,排采速率过快煤岩易发生显著的压敏效应,造成渗透率降低,压降漏斗无法有效扩展,从而导致煤层气井产气低效;通过针对区内不同时期气井排采制度优化过程的对比和分析,逐步形成了"平衡排采、阶梯降压"的排采制度,延缓和减弱了应力敏感对储层的伤害,实现了泄压面积的持续扩大,从而保证了气井高产稳产的开发效果,这一排采制度的科学性和适用性在延川南煤层气田得到了证实。

延川南区块煤层气丛式井钻完井工艺技术

为了实现延川南区块煤层气的经济高效开发,根据工区储层物性和地貌特征,选择较平坦的地区布置井场,采用丛式井组进行煤层气开采。基于延川南区块的丛式井开发特点,详细分析了"井工厂"钻完井工艺技术在丛式井开发中的应用,重点从平台井数优化,钻井顺序优化,井间防碰处理,钻机移动装备,钻井液重复利用及离线测固井几方面对"井工厂"作业模式进行深入剖析。现场统计结果表明,采用"井工厂"资源共享模式实施丛式井组钻完井作业可整体提升煤层气井的钻井速度和质量,单井钻完井周期平均9.25 d,单井钻井周期平均7.64 d,机械钻速平均17.16 m/h,实现了煤层气的低成本、高效、规模开发。

扎尔则油田F4底层油藏最大产液能力研究

利用相渗资料和实测流压资料研究了扎尔则油田无因次采油、采液指数,确定了油井产能变化规律;并利用无因次采液指数和无因次产量与流压关系求取了扎尔则油田生产井在井底流压低于饱和压力时的无因次IPR曲线,描述了其变化规律;确定了扎尔则油田合理的井底流压是5.5～6.5 MPa,平均6 MPa,油井平均最大产液能力是253 m3/d,为油田开发后期油井提液生产提供了理论依据。

深部煤层气勘探开发进展与研究

我国煤层气资源主要分布于深部。鄂尔多斯、准噶尔等盆地部分煤层气井勘探成功表明深部煤层气资源在含气量、含气饱和度、储层压力及临界解吸压力等关键参数方面较浅部有利,开展深部煤层气研究及勘探是重要前瞻性课题。鄂尔多斯盆地东南缘延川南煤层气田的勘探,尤其是万宝山构造带延3井组的成功开发是我国深部煤层气开发获得突破的1个典型实例。一般来说,影响深部煤层气开发的因素较复杂,是一个系统工程,通常可以将这些因素划分为资源地质条件和开采技术条件两大类。延川南煤层气田开发的经验表明,影响深部煤层气井产能的主要因素是受地质条件控制的压裂技术与排采技术,提高深部煤层气单井产量的途径是做好富集高渗区选区评价和预测,加强以压裂为核心技术的工程工艺攻关研究及做好排采管理。

深部煤层气“有效支撑”理念及创新实践--以鄂尔多斯盆地延川南煤层气田为例

中国先后在鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地、滇东黔西等地区进行了深部煤层气的开发试验,虽然在提高单井产量和提升现有低产低效井产能方面取得了新进展、新突破,但尚未形成系统的、能够有效指导深层煤层气勘探开发实践的理论和技术。为此,基于鄂尔多斯盆地延川南深部煤层气田多年来的勘探开发实践,针对提高煤层气单井产量和提升现有低产低效井产能的难题,通过强化煤岩特性、裂缝延伸、气体解吸—渗流机理等基础研究的再认识,开展了大量现场储层改造攻关试验。研究结果表明:①该区煤岩天然割理裂隙发育、水平应力差异系数小,缝网足够复杂,造成强滤失,导致支撑短,井下揭示支撑主缝不足30 m,常规压裂方式难以形成长距离有效支撑裂缝是导致该区深部煤层低产、低效的根本原因;②创新提出“有效支撑”理念,即极大限度地延长高效导流通道沟通煤岩裂缝,实现主裂缝充分延伸铺砂、次级裂缝有效充填达到“远支撑”目的;③开展了“远距离运移、高效率推进、大规模铺砂”等先导工艺试验,优化形成了以“大排量、大液量、大砂量”为关键参数的有效支撑压裂技术,并在该区实现规模化应用,实施开发井33口,建成产能1.44×10^(8)m^(3),其中定向井单井稳定日产气量超过1×10^(4) m^(3),水平井单井稳定日产气量(2.5~6.0)×10^(4) m^(3),实现了深部煤层气高效开发重大突破。结论认为,“有效支撑”理念及压裂技术的工业化应用,将充分释放我国深部煤层气30×10^(12) m^(3)的煤层气资源,进一步推动天然气结构优化调整,助力我国能源结构改善。

渝东南盆缘转换带常压页岩气勘探实践

四川盆地东南部及其盆缘转换带五峰组—龙马溪组常压页岩气资源丰富,同时面临页岩品质变差、地层压力系数低、最大水平主应力和最小水平主应力差异大等地质难点。为了实现常压页岩气高产稳产和效益开发,从基础地质研究、低成本工程工艺技术攻关、组织生产管理等方面入手,在南川—武隆地区持续开展常压页岩气勘探实践,探索形成了布好井、穿好层、压好缝、降好本、管好井的“五好工程”实践认识与做法。“五好工程”实践表明:深化保存条件、沉积微相、构造应力等关键要素研究,是选准甜点目标、优化甜点层位、完善压裂设计的基础,创新低成本优快钻完井、高效压裂工程工艺技术是实现效益开发的关键,创新“2+3”管理运行新模式是提质增效的保障。

中、上扬子地区常压页岩气勘探前景——以湘中坳陷下寒武统为例

中、上扬子地区常压页岩气领域是一个备受关注的新热点,湘中坳陷下寒武统属于盆外常压页岩气领域的典型例子。基于2条野外露头实测剖面,8条观察剖面,1口浅钻井和地震等第一手资料,开展了湘中坳陷下寒武统页岩气地质特征研究。该坳陷下寒武统具有优越的页岩气形成条件,其中,黑色炭质页岩、硅质页岩形成于有利的大陆斜坡-盆地相深水环境,连续厚度超过150 m,优质页岩厚度为50~90 m;黑色页岩TOC值介于1. 12%~22. 07%,平均为4. 64%,Ro平均为2. 78%。页岩储集空间包括有机质纳米孔、溶蚀孔、黄铁矿晶间孔、粘土矿物晶间孔、岩心尺度高角度裂缝以及层理缝等,以有机质孔为主;有机质纳米孔因泄压后暴露于地表而呈现为长条、不规则多边形,孔径大小为21. 8~328. 4 nm;地表样品见到大量的淡水成因的次生溶蚀孔和构造成因的裂缝,孔隙度介于2. 22%~8. 7%,平均为6. 05%;矿物主要以石英为主,平均含量为61. 2%,其次为粘土矿物,平均含量为23. 5%,脆性矿物含量平均为73. 38%。等温吸附实验测试表明页岩平均吸附能力为5. 95 m3/t。通过综合地质方法,预测了下寒武统新层系Ⅰ类页岩气有利区面积为8 766. 1 km^2;在龙山凸起两侧,下寒武统埋深多在3 000~4 000 m,保存条件较好,具有良好的页岩气勘探前景。

湿地扇扇中辫状水道沉积微相-岩石相划分方法

综合应用岩心、测井、分析化验等资料,对湿地扇扇中辫状水道粗碎屑沉积特征进行了详细研究,提出了沉积微相-岩石相的划分方法。根据不同岩石相的物性、电性及含油性特征,将扇中辫状水道微相细分为辫状水道砂砾岩相、辫状水道粗砂岩相和辫状水道细砂岩相。研究结果表明,沉积微相-岩石相对油水分布具有明显的控制作用,其中以辫状水道砂砾岩相单井日产油能力最高,辫状水道粗砂岩相次之,辫状水道细砂岩相最低,比较符合油田的开发实际。辫状水道粗砂岩相因物性最好,剩余油丰度高,可作为下一步挖潜的主要目标。

延川南煤层气田2号煤层煤体结构测井评价及控制因素

正确识别构造软煤及其分布规律,对煤层气产能评价及勘探选区意义重大。以延川南煤层气田勘探开发原始资料为基础,根据测井曲线,结合钻井取心资料,提出利用测井资料判识煤体结构的方法。将延川南煤层气田煤体结构划分为硬煤(包括原生结构煤,碎裂煤)和构造软煤(碎粒–糜棱煤)2种类型,并绘制了煤体结构分布图。在此基础上,探讨了构造软煤的分布特征及地质控制因素。结果显示:煤体结构受构造和沉积的控制,构造对其的控制作用更加明显。

八面河油田面120区稠油油藏开发新技术的综合应用

从难采储量的评价研究,到地质储量大规模的升级和预定产能的完成,系统阐明了勘探开发一体化过程中,各种新技术的创新使用为稠油油藏的有效开发提供了一条有效途径。主要包括三维地震—地质精细解释、测井多井解释、水平井和直井相结合井网布署、蒸汽吞吐加热水驱开采方式等。这些新技术的综合应用实现了八面河油田面120区大幅度的增储上产,新增探明石油地质储量1456×104t,新建原油产能13.75×104t。

数值模拟技术在煤层气开发井网设计中的应用——以鄂尔多斯盆地延川南区块为例

煤层气井网布置的科学性、合理性对于提高煤层气产能和整体开发经济效益十分关键。首先,基于延川南区块煤层地质条件、试采分析,利用COMET3.0煤层气数值模拟软件,针对区块典型煤层气井开展历史拟合,校正该区煤储层地质参数。其次,在历史拟合基础上开展不同井网产能预测,确定了合理布井样式。最后,通过开展不同井间距的敏感性分析及经济评价的结果,最终确定该区合理的布井间距。合理开发井网参数的确定,为延川南区块整体井网方案的部署提供了科学指导。

地震相分析技术在滨里海盆地AS油田沉积相分析中的应用

针对滨里海AS地区的勘探开发目标层系,运用人工神经网络和主组分分析等技术和方法,对研究区的地震反射波形变化特征及其反映的地质特征进行识别和分类,得到地震相图,应用主要地震相单元中单井相分析成果建立地震相与沉积相的对应关系,将地震相转化为沉积相。该方法弥补了单纯用钻井资料进行沉积相划分的缺陷,提高了沉积相划分精度。

延川南地区煤储层孔裂隙特征研究

借助于显微裂隙分析、压汞孔隙分析和低温氮吸附等手段,研究了延川南地区煤储层孔裂隙特征。研究表明:该区煤储层显微裂隙较不发育,多以宽度小于5μm且长度小于300μm的裂隙为主体;孔隙类型以吸附孔占据主导地位,渗流孔相对不发育,连通性较差;随构造变形强度的增加,开放性孔逐步转化为细颈瓶孔,过渡孔比例下降,微孔大幅度升高,比表面积加大,纳米级孔隙总孔容升高。