四川长宁—威远国家级页岩气示范区效益开发技术与启示

四川长宁—威远国家级页岩气示范区(以下简称示范区)自批复设立以来,历经10余年的探索与实践,已建成集规模、技术、管理、绿色为一体的页岩气产业化示范基地,其成功经验对于中国非常规油气资源的高效开发具有重要借鉴意义。为此,对该示范区在“十三五”期间形成的效益开发技术进行了系统梳理和总结,针对该区中深层页岩气长期效益稳产所面临的问题与挑战,提出了解决对策。研究结果表明:(1)该示范区在建设过程中,创新提出了页岩气“三控”富集高产理论,明确了四川盆地南部(川南)页岩气富集模式;(2)通过建立页岩气勘探开发“六大”主体技术,创建地质工程一体化高产井培育方法,有效支撑了示范区规模效益开发;(3)探索形成了川南中深层页岩气效益开发模式,产能建设效益和效率得到全面提高;(4)利用“控制递减、增加动用、拓展外围”三项举措,完成了中深层页岩气接替稳产。结论认为:(1)要持续保障川南页岩气长期效益稳产,仍需深化储层精细描述与复杂机理认识,探索提高采收率技术与方法;(2)突出地质工程深度融合下的精细压裂设计与实施,持续提升压裂缝网构建质量,是提高该区页岩气单井产量的重要路径;(3)持续推进管理变革与创新,进一步完善效益开发模式,是示范区低成本发展的必由之路。

重庆涪陵国家级页岩气示范区开发调整井压裂工艺关键技术

为提高页岩气田储量动用程度,重庆涪陵国家级页岩气示范区自2018年率先在国内部署页岩气开发调整井并实施压裂。由于一次井网开采后地层非均质性变强、地应力—压力场动态变化导致的压裂造缝预测和有效控制难度增加等问题,给气田采收率整体提升带来极大挑战。为此,以重庆涪陵国家级页岩气示范区焦石坝区块为例,基于井组整体有效动用,提出了以四维动态地质力学模拟分析为核心,以井间精准布缝优化设计、纵向分层促缝—控缝精细化设计和井间干扰识别与实时调控为关键措施的页岩气开发调整井立体缝网精准压裂工艺关键技术。研究结果表明:①老井裂缝低压亏空区产生诱导效应和水平两向应力差增加导致的人工裂缝复杂度降低,是调整井压裂效果受限的主要因素;②密切割增大储层接触面积、多场动态演化规律、多层储层特征差异化等是实现开发调整井压裂精细化设计和现场施工效果的核心方法;③基于地质工程一体化的压裂设计及可迭代式优化压裂施工解决了新老井协同受限、新井改造效率低等难题,下部气层加密井单井测试产量提高10.8%,上部气层单井测试产量提高1倍,新井压裂试气综合费用同比降低20%~30%,单井提产降本效果显著。结论认为,页岩气开发调整井压裂关键技术不仅对同类型页岩气藏开发调整井增产改造具有重要借鉴意义,而且还为示范区开发调整阶段持续稳产、上产提供了有力技术支撑,并有助于推进四川盆地千亿立方米天然气生产基地建设。

长宁——威远国家级页岩气示范区建设实践与成效

四川盆地南部长宁—威远地区下志留统龙马溪组页岩气资源丰富、页岩储层品质较优,2012年被确定为国家级页岩气示范区。为了给中国的页岩气勘探开发提供可资借鉴的经验,在对该示范区勘探开发历程进行划分的基础上,总结了各阶段所形成的主体技术和取得的成果认识,以期为四川盆地页岩气勘探开发迈上新台阶夯实基础。研究结果表明:(1)通过10余年的不断探索,川南地区页岩气勘探开发历经了评层选区、先导试验、示范区建设3个阶段,当前已迈入新的发展时期;(2)该示范区建设经历了3轮优化调整:第一轮建产井严格执行开发方案设计的主体技术、第二轮对设计和工程技术方案进行了全面优化、第三轮全面推广地质工程一体化技术,3轮持续调整优化了设计、完善了主体技术、提高了页岩气单井产量;(3)目前,该示范区已建成25×108 m3的页岩气年产能力,掌握了3 500 m以浅页岩气有效开发的方法和手段,得益于技术的不断进步,已初步实现了页岩气规模效益开发。结论认为,该页岩气示范区建设过程中,持续深化评价了页岩气资源、落实了可工作有利区资源及分布、完成了体系建设,川南地区页岩气快速上产的时机已经成熟。

用于页岩气水平井的防塌水基钻井液体系的优选与评价——以长宁—威远国家级页岩气示范区为例

页岩气水平井钻进中常采用油基钻井液体系来解决页岩井壁失稳问题,但却面临废弃油基钻井液和油基后期岩屑处置的环保问题,因而迫切需要研制一种能防止页岩垮塌的水基钻井液来替代油基钻井液。为此,在分析四川盆地长宁—威远地区页岩矿物组分和微观结构的基础上,对构成防塌水基钻井液体系的关键处理剂,如封堵剂、抑制剂、润滑剂等进行了评价和优选,并确定了加量范围;然后通过室内配伍实验和复核,研制出防塌水基钻井液体系并对其性能进行了评价。结果表明,该钻井液的封堵性、抑制性、润滑性等性能均优于该区使用的聚磺钻井液、聚合物钻井液,接近或达到油基钻井液的水平。在长宁—威远国家级页岩气示范区进行的水平井钻进现场试验结果表明,该钻井液体系密度可达到2.31 g/cm^3,抗温能力达到130℃,在造斜段和水平段表现出良好的封堵能力和抑制能力,具有很好地防塌效果。该钻井液体系对实现该区页岩气的清洁生产与效益开发将发挥重要作用。

页岩气井长水平段压裂一体化动态评估--以长宁国家级页岩气示范区为例

四川盆地南部地区(以下简称川南地区)的长宁国家级页岩气示范区是四川盆地页岩气开发的主战场,为厘清页岩气井水平段及压裂长度增加带来的气井产能动态影响,以川南地区的长宁区块奥陶系五峰组—志留系龙马溪组的336口气井为研究对象,采用大数据分析方法,深入剖析影响气井效益开发的靶体、压裂、排采生产一体化动态因素。研究结果表明:①高产气井具有靶体钻遇率大于70%、钻遇长度大于1200 m的特征,改进钻井工艺技术可保障高靶体钻遇率进而保障产量;②流体压力降和孔眼摩阻会削弱施工作业强度,严重影响压裂效果,采用低黏压裂液和差异化射孔工艺可有效克服该难题;③前序段“相对低排量+相对密簇距”、后序段“相对高排量+相对大簇距”可实现有效改造,并能解决邻井长期生产带来的影响;④跟端和趾端垂深差异较大易造成井底积液,严重影响前序压裂段簇效率和产量,跟趾端垂深差异在±300 m、斜率在±0.15内有利于气井高产。结论认为,长水平段压裂是气井一体化动态影响因素的综合反映,长宁区块最优水平段压裂长度为2200 m左右,研究成果为后续川南地区页岩气规模效益开发提供了理论支撑。

长宁—威远页岩气示范区套管变形机理及对策

针对四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区开发过程中出现的套管变形问题,分析了套管变形与地质特征和水力压裂施工的相关性,结果表明断层裂缝和层理(以下用裂缝代替断层裂缝和层理)发育是套管变形的内因,水力压裂是套管变形的外因。在此基础上,厘清了套管变形的机理:压裂液沿着某条通道进入天然裂缝,使裂缝内孔隙压力提高,当达到临界值时,激发天然裂缝滑动,进而造成套管变形。流体的通道可能有3条:①水力裂缝通道;②水力压裂过程中沿着井眼轴向形成的轴向裂缝;③反复压裂致使水泥环形成的微环隙。最后,提出了有针对性的预防措施:①在裂缝层理井段安装封隔器;②优化水泥浆性能,避免水泥环产生微环隙;③选择避免套管承受反复高压的压裂工艺。该研究成果可为解决页岩气套管变形问题提供指导。

昭通国家级页岩气示范区勘探开发进展及前景展望

昭通国家级页岩气示范区(以下简称示范区)是继四川长宁—威远、重庆涪陵之后中国第三大国家级页岩气生产基地,经过10余年的深耕细作,取得了系列重要的勘探开发成果。为此,从勘探开发历程和理论技术发展视角,系统总结了示范区页岩气勘探发现历程及产能建设进展,梳理了具有山地页岩气特色的地质勘探理论和关键技术,展望了其发展前景与方向。研究结果表明:(1)示范区勘探开发经历了5个发展阶段,目前已形成黄金坝、紫金坝中深层和太阳浅层页岩气3大建产区,累计探明地质储量达3100×10^(8) m^(3),累计产气量超过72×10^(8) m^(3),建成国内第三大页岩气绿色示范基地;(2)创新提出了“沉积背景控源储、改造强度控保存、立体封闭控富集”的“多场协同多元耦合”山地页岩气富集成藏赋存理论,建立了盆外浅层页岩气“三维封存体系”成藏模式;(3)形成了强改造复杂构造区山地页岩气选区评价技术系列,率先建立地质工程一体化评价理念,构建迭代升级的三维储层模型打造透明页岩气藏并培植高产井,实现了从盆缘中深层向盆外超浅层—中浅层页岩气的重大勘探突破,发现了国内首个储量超过2570×10^(8) m^(3)的大型整装浅层页岩气田;(4)创立了以地质工程一体化、页岩地质力学评价为核心的标志性技术成果和一体化高效开发模式,引领了山地页岩气清洁绿色高效勘探开发。结论认为:(1)示范区应实行“两个走出”勘探战略思路,即“走出矿权受限的盆地稳定区,挺进滇黔北坳陷复杂构造区(复杂中找稳定带)”和“走出五峰组—龙马溪组,探索其他层系页岩气突破(主流率领百花开)”;(2)优选有利区块规模部署实施“乐平组煤层(系)气+龙马溪组页岩气”双层立体水平井开发,从而建立山地页岩气+煤层气“非常规气立体高效开发”的一体化开发新模式。

CQ-IGS水平井一体化地质导向技术——以在长宁-威远国家级页岩气示范区的应用为例

地质导向技术是页岩气水平井钻进的核心技术之一,但是仅根据单一随钻测量参数的常规地质导向方法已无法满足页岩气快速商业化开发的需要。为了精准控制水平井轨迹,采用三维地震数据体高分辨率处理技术,结合自主研发的水平井一体化地质导向软件平台,建立精细三维地质导向模型,通过该软件平台对三维地震、随钻测井、综合录井一体化处理解释,应用岩屑识别和成分分析技术,实现了对水平井轨迹的精确控制,形成了水平井一体化地质导向技术。2011-2018年在四川盆地长宁-威远国家级页岩气示范区187口井的应用结果表明,采用该技术后每口水平井水平段钻进时间从原来的35 d缩短为2018年的25 d;平均单井靶体钻遇率达到96.7%,最优地质甜点的平均单井钻遇率由2014年的35.3%提高到2018年的91.0%;威远页岩气区块单井测试日产量从原来平均每口井11.5×10^4m^3提高到15.5×10^4m^3;长宁页岩气区块单井测试日产量从原来平均每口井14.0×10^4m^3提高到18.5×10^4 m^3。结论认为,该技术合理优化了钻井轨迹、缩短了钻井周期、节约了钻井成本,显著地提高了储层的钻遇率和单井产量。

复杂山地页岩气勘探开发技术创新与成效——以昭通国家级页岩气示范区为例

中国海相页岩气主要分布于包括四川盆地、长江流域及其周缘地区在内的扬子地块,是目前国内页岩气勘探开发最为现实的区域之一。昭通国家级页岩气示范区(以下简称昭通示范区)位于滇黔北坳陷威信凹陷的中西部区域——川南低陡褶皱带南缘带,是典型的中国南方山地地块,受地形复杂、构造变动强烈、断裂发育、热演化程度高等特点的影响,该区页岩气勘探开发颇具难度。为了实现复杂山地页岩气的规模效益开发,近年来中国石油浙江油田公司持续在滇黔北构造复杂带开展页岩气勘探开发实践,以昭通示范区页岩气产能建设为依托,在复杂山地页岩气基础地质理论研究、低成本工程工艺技术攻关等方面创新突破,建立了复杂山地页岩气“三元控藏”富集赋存理论、页岩储层分类评价标准和目标评价体系,创新形成了地震各向异性处理及甜点预测技术、地震地质工程一体化综合评价技术,研发了环保型高性能水平井水基钻井液,优化了页岩气水平井钻井提速技术,建立了“长段转向+多簇密切割+石英砂”高杂应力页岩复杂缝网压裂技术,初步形成了复杂山地页岩气勘探开发技术策略,实现了复杂山地页岩气勘探多点突破和高效开发。结论认为,昭通示范区已提交了探明页岩气储量超过1000×10^(8) m^(3),建成了18×10^(8) m^(3)/a页岩气产能规模,展现出良好的山地页岩气勘探开发前景。

昭通国家级页岩气示范区太阳区块浅层页岩气的立体开发

为了实现浅层页岩气的立体、高效开发,在总结昭通国家级页岩气示范区内已实施立体开发的平台试验效果的基础上,以该示范区太阳区块下志留统龙马溪组浅层页岩气Y102H11井组的北半支井为例,通过Petrel建模软件建立地质模型,采用Visage地应力模拟软件还原压裂施工前后三维地应力场变化,运用非常规裂缝模型精细模拟水力压裂裂缝的扩展过程,然后使用Intersect模拟器进行气井产能预测;在此基础上,结合经济评价手段,提出了该区块浅层页岩气立体开发的井位优化部署方案。研究结果表明:(1)在靶体同为龙一11小层的情况下,井距由400 m缩小至200 m,井数增加,气藏采收率提高,但受制于投资增加和井间干扰的影响,经济效益呈下降趋势,此时井间距不宜低于250 m;(2)在井数相同的情况下,实施多靶体的立体开发能够有效地减弱井间干扰的影响,气藏采收率提高;(3)在Y102H11井组北半支井控制区域内,部署4口水平井,平面上井距为250 m,邻井靶体在龙一11小层和龙一13小层错层部署,结合采用"压裂2.0级"工艺技术,可以实现区域采收率达30.6%、内部收益率达13.8%的最佳页岩气开发效果。结论认为,该研究成果可以为太阳区块浅层页岩气藏提高采收率提供支撑。

四川长宁-威远国家级页岩气示范区设立

为落实《页岩气发展规划（2011—2015年）》，加快页岩气勘探开发技术集成和突破，推动我国页岩气产业化发展，近日，国家发展和改革委员会、国家能源局同意“十二五”期间设立四川长宁一威远国家级页岩气示范区。

长宁—威远国家级页岩气示范区产气量突破40×10~8m^3

截至2017年5月6日,长宁—威远国家级页岩气示范区累计产气量已突破40×10~8m^3。自2014年规模建产以来,该示范区已累计投产平台28个、水平井136口,目前日产气750×104 m^3。中国石油西南油气田公司（以下简称西南油气田）2006年率先在国内开展页岩气地质评价,2009年率先开展先导试验,2012年启动长宁—威远国家级示范区建设,2014年实施规模建产,2016年启动深化评价与规模上产,创造了国内页岩气勘探开发多项第一,

页岩气规模效益开发模式创新——长宁页岩气钻井“日费制”探索实践

“日费制”是国际油公司普遍采用的钻井承包模式,有利于甲方主导下的钻井提速提效和成本控制。西南油气田公司为探索页岩气规模效益发展模式,以长宁区块为例,研究剖析了目前钻井“总承包”模式,通过学习借鉴国际“日费制”管理经验,构建以“组织管理、技术管理、经营管理”为核心的“日费制”管理体系。实践表明,该模式能够实现协同效应最大化、生产组织最优化、综合效益最大化,为页岩气以及其他低效油气规模效益开发探索出一条新途径。

昭通示范区太阳浅层页岩气田的勘探发现与评价探明创新实践认识

基于昭通示范区太阳浅层页岩气田勘探发现与评价的创新实践,系统总结了强改造复杂构造区的山地浅层页岩气田的基本地质特征和富集规律。太阳浅层页岩气田五峰组—龙马溪组龙一1亚段发育优质页岩,有机碳含量高,生烃潜力好。页岩储集条件优越,有机质纳米孔隙、脆性矿物粒间粒内孔隙与黏土矿物层间缝为页岩气提供大量储集空间。构造改造强度总体较弱,三维封存箱体系完整,整体保存条件良好,含气量较高,具有常压至微超压气藏系统。页岩脆性矿物含量高,背斜构造区水平应力差小,易于体积压裂改造。气田具有龙一11—龙一12下部和龙一13小层双靶体,可实施小井距立体错层体积开发。页岩气成藏赋存地质理论的创新认识与一体化地质工程技术的进步,是太阳浅层页岩气田勘探突破与高效评价的关键。太阳浅层页岩气田勘探的成功经验,对于中国南方复杂构造区浅层页岩气勘探具有重要的借鉴示范和指导意义。

长宁地区五峰组底界微断裂识别及对页岩气开发工程的影响

四川盆地长宁页岩气田是中国页岩气勘探的先导靶区之一。受地震分辨率的限制,前人主要识别断距大于20 m的断层,会忽略断距小于20 m的微小断裂,然而长宁地区普遍发育断距小于20 m的微小断裂,容易造成其长水平井开发中出层、卡钻、压窜、套变等复杂工程情况,因此,如何进行长宁页岩气储层微小断裂的识别,并进一步细化断裂分级成为当前工作的重中之重。本文在前人断裂解释认识的基础上,通过井震结合,综合运用相干体、蚂蚁体等多种方法,提高了微小断裂的识别和刻画精度,总结了继承型、伴生型、走滑型三种微断裂的成因分类,并在原有的四级分类基础上增加了第五级断裂(微断裂)的分类原则和识别方法。结果显示,该区发育大量走向北东向、北西向的微断裂,与I-IV级断裂的方位一致,符合成因规律,且能够匹配解释前期钻井、压裂过程中出现的工程问题,证实了微断裂识别方法的可靠性和微断裂对页岩气开发工程的不利影响。通过对微小断裂的有效识别,可以为轨迹优化、钻井及压裂施工提供预警处理依据,并为地质甜点分析、页岩气产量提升提供技术支持和保障。

中石油国家级页岩气示范区提前完成年度生产任务

近日,中石油国家级页岩气示范区之一——长宁—威远国家级页岩气示范区2016年生产页岩气15.42×10^8 m^3,较去年同期增产11.98×10^8 m^3,提前完成年度15×10^8 m^3的生产任务。

页岩气开发中的环境问题及对策——以长宁页岩气开发区为例

随着经济的快速发展,我国在能源方面的需求与日俱增,而页岩气的开发能极大地保障我国能源安全,因此,我国目前已加大了对页岩气的开发和勘探力度。仪器探明,四川盆地中“长宁—威远”地区页岩气储量丰富,已被国家纳入先导试验区。以长宁页岩气开发区为例,旨在为我国页岩气的规模化开发累积经验。针对长宁页岩气开发区在开发过程中出现的水资源消耗大、水污染、土壤污染、大气污染和噪声污染等环境问题,提出要加快页岩气开发相关的环保立法、探索环境保护监管机制、加快技术攻关、完善生态补偿机制、提高企业和公民的环保意识等对策,为后续页岩气的可持续开发和环境保护工作提供参考。

国家级页岩气示范区建设获重大进展

页岩气开发受到广泛关注，中国石油西南油气田公司（以下简称西南油气田）在“四川长宁威远国家级页岩气示范区”探索技术路径。截至2013年1月10日，西南油气田完钻12口井，其中10口气井获得页岩气，采气1290×10^4m3，在页岩气开发技术方面获得突破。

首个国家级陆相页岩气示范区获批

近日，国家发改委批准设立“延长石油延安国家级陆相页岩气示范区”，示范区面积4000km2，“十二五”期间安排探明页岩气地质储量1500×10^8m3以上，建成产能超过5×10^8m3。国家发改委要求该示范区实现3项目标：①建立陆相页岩气勘探开发技术体系，构建我国陆相页岩气地质理论体系，完善陆相页岩气勘探开发工艺技术，编制陆相页岩气勘探开发行业标准；②探索提高陆相页岩气勘探开发综合效益的途径；③总结制订压裂返排液排放和循环利用规范，实现页岩气绿色开采。

中国石油建成两个页岩气国家级示范区

2013年3月11日，记者从中国石油勘探与生产分公司了解到，中国石油自主攻关已初步形成成套页岩气开采技术，建成两个国家级页岩气开采示范区，受到国家科技部的肯定。我国科学技术部刚刚发布的《国家科技重大专项2012年度报告》指出，中国页岩气勘探开发领域已初步形成页岩气资源评价技术和勘探技术与开采技术，证实中国页岩气资源前景，建成两个国家级页岩气开发示范区。