页岩气勘探开发环境保护与监管机制研究

页岩气勘探开发会导致大量水资源被消耗、地下及地面水体被破坏、土壤被污染、水土流失等。国内页岩气开发环境管理现状主要为:国家缺乏页岩气相关环保法律法规、环境监管机制与准入机制不完善、监管部门责任和责任主体不明确、缺乏环保意识、缺乏高效环保的开发技术。为避免页岩气大规模开发所带来的环境问题,政府和企业需要从3个方面开展工作:1)确立环境保护主体地位,加快制定环保法律法规,构建有效监管机制,完善环境监管体系;2)强化环境准入制度,做好环评规划工作,明确风险责任主体,完善应急管理机制;3)积极推进技术研发,加大科研经费投资,设立重大科技专项,加快环保技术创新。

产气剖面井资料在涪陵焦石坝页岩气田开发的应用

涪陵焦石坝页岩气气田已经实现商业开发,主要采用长水平段分级压裂模式进行。结合涪陵焦石坝页岩气田页岩气水平井产气剖面测井资料,在分析产气剖面测井资料解释方法的基础上,对涪陵焦石坝页岩气水平井产气剖面测井资料的实际应用效果开展系统研究,总结出产气剖面测井资料在页岩气田开发中的应用,为页岩气水平井轨迹钻遇小层设计、页岩气藏储层评价、压裂工艺参数优化及动态分析提供可靠依据,有效指导页岩气田的合理开发。

吸附解吸作用对页岩气开发动态的影响

页岩气中吸附气占比达20%～85%,吸附气的解吸直接影响页岩气渗流规律,进而影响页岩气井的生产规律。为了研究解吸对页岩气流动规律的影响,设计了相应的渗流实验并对实验结果进行了详细的分析。研究认为:解吸会减缓孔隙压力的下降、延缓压力波的传播;吸附气的存在会明显增加页岩的总含气量;页岩气解吸时随着压力的下降会出现2个快速的解吸阶段,此时解吸量会明显增大;页岩气井日产量曲线的跳跃性台阶是由页岩气解吸引起。

高压条件对页岩吸附水赋存特征的影响:以重庆涪陵礁石坝地区页岩储层为例

页岩普遍含水,明确页岩吸附水的赋存特征对提高页岩气的排采效果具有重要意义。以重庆涪陵焦石坝地区JY11-4井和JY41-5井页岩岩心为研究对象,通过自主设计页岩冷冻氮吸附实验和核磁共振实验流程,分析了高压条件对页岩吸附水赋存特征的影响。结果表明:(1)常压条件下,由“称重法”计算得到的样品单位质量吸附水体积平均值0.017 3 mL/g。赋存于微孔和介孔中的水体积总占比(平均值90.94%)明显高于赋存在大孔中的水体积占比(平均值9.06%),这可能与相对压力较小时,水分子无法占据页岩所有孔隙中的吸附位点,大部分水分子凝聚在微孔和介孔中,只有较少的水分子进入大孔中,以及富黏土页岩在水吸附过程中小孔隙被水分子“充填堵塞”有关。(2)30 MPa饱和水压力条件下,由“称重法”计算得到的样品单位质量吸附的水体积平均值为0.021 6 mL/g。赋存于微孔和介孔中水体积总占比(平均值40.26%)低于赋存在大孔中的水体积占比(平均值59.74%),这可能与相对压力显著升高时,水分子在毛细管力的作用下占据微孔和介孔内表面的吸附位点后,仍能占据更多大孔内表面的吸附位点有关。(3)相比于常压,高压条件会导致页岩单位质量吸附的水体积增加(实验中约增加25%)、大孔中的水体积占比高于微孔和介孔中的水体积总占比。(4)注水压裂时,储层相对压力显著升高,压裂液在毛细管力的作用下可能进入之前在原始储层压力下未能进入的大孔中来“缓解”原始页岩储层的“非饱和状态”。压裂完成后,储层周围压力逐渐被释放,原先进入页岩吸附孔隙中的压裂液可能难以克服其孔喉处的毛管阻力而难以返排。

涪陵页岩气田立体开发优快钻井技术

为了进一步提高涪陵页岩气田的采收率,首次探索实践了下部小层加密、中部小层评价和上部地层开发的立体开发技术,但钻井过程中面临压力系统多变、压裂干扰严重、防碰绕障难度大和精准导向及钻井提速挑战多等难题。为此,开展了立体开发井组工程设计、钻井提速、基于随钻前探的轨迹控制、页岩低成本高性能钻井液及页岩气井长效密封固井技术研究,形成了以涪陵页岩气田立体开发优快钻井技术。涪陵页岩气田185口井应用了该技术,与应用该技术前相比,机械钻速提高25.5%,钻井周期降低27.8%。涪陵页岩气田立体开发优快钻井技术对国内其他区块页岩油气勘探开发具有借鉴和指导作用。

涪陵页岩气田开发建设水污染防控探索与实践

页岩气作为新兴、绿色、清洁能源,近年来在全球范围内得到越来越多的关注。从目前国内外页岩气开发情况来看,除开发工艺技术难度大以外,其开发过程中的水污染防控和工业废水的处理也是影响页岩气产业发展的当务之急。如何实现经济高效处理页岩气污水和实现水循环利用,对页岩气的长远发展和当地环境保护有着举足轻重的意义。结合中国石化涪陵页岩气田环境保护,特别是水污染防控工作实践,从页岩气开采工艺过程出发,对水污染防控措施、污水处理工艺和污水的减量循环利用进行了探讨和研究。

涪陵页岩气田绿色开发的实践与探索

中国页岩气资源丰富,绿色高效开发是我国生态文明建设大背景下页岩气行业持续健康发展的必然要求。在调查研究涪陵页岩气勘探开发实践的基础上,发现涪陵页岩气开发面临的环保挑战主要体现在人地矛盾突出、水污染与控制难度大、钻井固废处理处置问题、废水处理问题及环境监管难度大等方面。为实现页岩气开发经济、社会和环境效益的协调发展,涪陵页岩气示范区通过技术和管理创新形成了以"土地集约化利用、绿色钻井工艺、环境友好型压裂试采、钻屑无害化处理及资源化利用、废水循环利用"为核心的绿色开发技术集成,减少了碳排放,做到了废水零排放,固体废物减量化、无害化及资源化,节约了用地、用水,降低了能耗、物耗及工程成本,实现了区域水环境的有效保护,为国内页岩气绿色高效开发发挥了重要的示范和指导作用。

页岩气工程大数据仓库建设与管理系统开发

为深入挖掘和发现页岩气田勘探开发工程数据潜在价值,以涪陵页岩气田及中上扬子页岩气探区为主,利用大数据仓库理念,集成包括钻井、录井、测井、射孔、测试、特种作业、平台设计、产能动态、地质研究、综合研究10个方面的页岩气工程数据资料,按页岩气工程数据类别、专业、平台、工程项目,分级分类建立页岩气工程大数据仓库,并开发基于WEB技术的B/S架构的BDL-1000大数据仓库管理系统。页岩气工程大数据仓库的建设与应用表明:以涪陵为主的页岩气工程数据仓库管理系统各项功能运行稳定可靠,界面设计简洁清晰,通用性强,应用效果良好;大数据仓库分类与建设目标设计合理,管理方式灵活方便,为页岩气勘探开发工程的科研、生产及管理人员提供了丰富的数据信息。

加强涪陵页岩气公司效能监察工作的思考

效能监察是加强企业管理,提高经济效益和社会效益的重要手段,是防止国有资产流失,确保国有资产安全,促进企业党风廉政建设的有力措施。以涪陵页岩气公司效能监察工作为实例,剖析效能监察工作方面存在的不足,提出了改进措施及建议,对于今后加强油公司管理模式下的效能监察工作,推进企业党风廉政建设、净化企业发展环境具有重要意义。

页岩气田气举排水采气工艺方法比较及应用

本文旨在比较和探讨页岩气田中常用的气举排水采气工艺方法,以及它们的应用情况。在页岩气田开采中,井筒积液问题是常见的挑战之一,可能会导致产量下降和生产困难。因此,有效的气举排水采气工艺对于确保生产的稳定性和经济性至关重要。本文将重点介绍不同的气举排水工艺方法,包括车载式压缩机气举、边气举边放喷、以及先打压后气举放喷。通过比较它们的优点、局限性和适用场景,本文将提供有关如何选择和应用适当工艺方法的指导。

页岩气开发阶段技术发展态势分析

经过10余年的探索实践,我国页岩气产量快速增长,页岩气开发技术体系也正逐渐形成和完善中。综合分析我国页岩气开发技术,认为目前页岩气开发阶段有6个关键技术正逐步形成:页岩气地质综合评价技术、水平井优快钻井技术、水平井分段压裂技术、页岩气开发气藏工程分析技术、水平井排水采气工艺技术、页岩气产业绿色开发技术。主要对页岩气开发阶段的6大关键技术的进展情况进行了讨论,并提出下步完善方向,有助于促进我国页岩气开发技术的进一步发展。

进一步提升涪陵页岩气公司员工执行力的思考

为了进一步提升涪陵页岩气公司员工执行力,文章认为,要构建制度机制,强化执行"标准";营造执行文化,强化执行"自觉";构建监督机制,强化执行"检查";构建激励机制,强化执行"鼓励"。

中国页岩气压裂十年:回顾与展望

我国于2010年实施第一口页岩气井压裂,历经10年的发展,已经成为全球第二个掌握页岩气开发核心技术的国家,实现了页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到部分领跑的发展跨越,创建形成了适合于我国中浅层海相页岩气开发的压裂理论与技术体系。为了助推我国页岩气产量实现新的跃升,在梳理中美两国页岩气压裂技术发展进程的基础上,全面回顾了我国在页岩气压裂基础理论与优化设计方法、液体体系、压裂工具及工艺技术方面的发展历程与进展现状,总结了压裂甜点识别、缝网扩展模拟与调控、岩体水化与返排控制、缝网体积评价表征等基础理论与优化方法的研究成果;论述了滑溜水压裂液体系、少水或无水新型压裂液的研制与应用;评价了可钻复合桥塞、可溶性桥塞、大通径桥塞和套管固井滑套等分段压裂工具的发展与自主研发水平;阐述了现场工艺技术的实施状况,包括早期实施的常规分段分簇压裂到目前的“密簇”压裂、暂堵压裂等。在此基础上,系统分析了目前我国页岩气压裂技术面临的挑战,展望了相关技术的发展方向。结论认为,我国需要持续开展适合于国内深层—超深层海相页岩气、陆相—海陆过渡相页岩气的压裂理论与技术方法攻关研究,以支撑和助推未来我国页岩气高效开发。

层理发育的页岩气储集层压裂裂缝扩展模拟

以涪陵页岩气田焦石坝背斜主体区为研究对象,通过室内岩石力学实验和直剪实验明确了层理发育的岩石力学各向异性特征及其参数;结合室内实验评价结果,基于离散元方法建立了考虑力学各向异性、层理弱面和纵向应力差异的目标储集层三维压裂裂缝扩展模型,分析了不同层理弱面发育密度、层理强度以及压裂工程参数(射孔簇数、排量和压裂液黏度)条件下的水力裂缝展布规律。研究表明:综合考虑层理弱面和纵向应力差异的影响,研究区3~4 MPa的隔层应力差异将缝高控制在应力遮挡层内,缝高低于40 m;若不考虑层理弱面影响,缝高扩展预测结果明显较高。高密度层理缝的开启增加了水力裂缝复杂性,但显著限制了水力裂缝缝高的延伸。通过降低簇数、提高排量、增加前置液阶段高黏度压裂液用量及比例,可以减少层理弱面与纵向应力差异对缝高扩展的限制,促使裂缝纵向延伸。利用裂缝扩展模型对涪陵页岩气田焦页A井压裂施工段进行模拟,模拟结果与微地震裂缝监测结果相符。

涪陵页岩气田“井工厂”技术

涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的国家级页岩气示范区,经过3年的技术攻关和现场试验及应用,形成了一套适合复杂山地页岩气特点的＂井工厂＂技术,极大地缩短了开发周期,降低了工程成本。涪陵页岩气田＂井工厂＂关键技术主要包括山地＂井工厂＂布局优化设计、页岩气＂井工厂＂钻井作业模式、＂井工厂＂压裂作业模式以及撬装化建站等4个方面。现场试验与推广应用情况表明,采用单钻机2~4井和双钻机5~8井＂井工厂＂钻井模式,单机组拉链式＂井工厂＂压裂与双机组同步＂井工厂＂压裂模式,可以达到当年完成建平台、钻井、压裂、试气、投产的开发要求。＂井工厂＂技术为涪陵页岩气田50×108 m3/a一期产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,并成为页岩气田经济开发的核心技术,对我国页岩气规模化开发具有重要的借鉴和引领作用。

水平井地震地质导向技术及其在涪陵页岩气田的应用

涪陵页岩气田晚奥陶世五峰组—早志留世龙马溪组(O3w-S1l)页岩气层经过多期构造运动改造,地层变形强烈,断裂、褶皱发育,地层产状变化剧烈,给页岩气水平井导向带来了极大挑战。为保证水平井轨迹在优质页岩气层中穿行,提出了基于导向模型实时修正的水平井地震地质导向技术。在区域地质特征研究的基础上,以地震剖面为初始导向模型,综合钻井、录井、测井等多种数据信息,开展标志层特征分析、实时小层精细对比和速度场实时更新,建立了靶点深度和地层产状的预测方法,保证了精准入靶,形成了水平井井眼轨迹实时跟踪调整技术,确保了水平井井眼轨迹在优质页岩气层中穿行。实践证明,水平井地震地质导向技术有效指导了水平井钻井,为涪陵页岩气田的高效开发提供了技术保障。

JY页岩气田水平井预防环空带压固井技术

随着页岩气大规模开发,针对提高页岩气水平井固井质量的研究逐渐增多,但同期页岩气井环空带压情况并未缓解,对页岩气田的安全生产提出了严峻挑战。为解决页岩气井环空带压难题,建立了水泥环密封完整性评价装置,针对JY页岩气田开展了水泥环密封完整性影响因素分析,并相应形成了预防环空带压固井技术。研究认为水泥石胶结差和体积收缩导致早期环空带压,而分段压裂及生产参数变化对水泥石胶结和本体的破坏是页岩气井环空带压的最主要原因。预防环空带压固井技术在JY页岩气田进行了推广应用,压裂投产后带压井比例下降了82%,有效解决了页岩气井环空带压难题,提高了页岩气井水泥环长期密封完整性,保障了页岩气田安全开发。

涪陵页岩气田加密井压裂技术的实践与认识

针对涪陵页岩气田焦石坝区块部分加密井生产效果不佳,且并未对相邻老井产生正向井间干扰的问题,结合产气剖面、微地震裂缝监测等资料,对已实施井分析评价,明确了地应力、地层压力等储层条件变化情况,以及原有的压裂工艺参数设计不合理是影响压裂效果的关键。鉴于此,文中创新提出了“多簇密切割+暂堵剂转向”的压裂改造思路,并应用数值模拟技术,对单段射孔簇数、射孔簇间距、压裂施工规模等关键压裂参数进行优化。现场应用结果表明,采用新工艺,加密井压裂改造体积和压裂后测试产量分别提高了7.30%,10.13%,相邻老井生产压力提升了236.28%。研究成果对后续加密井压裂设计具有指导意义。

构造特征对页岩气井产能的影响——以涪陵页岩气田焦石坝区块为例

为了厘清不同构造特征对页岩气井产能的影响机理,从分析四川盆地涪陵页岩气田焦石坝区块的构造特征入手,结合190多口水平井的试气情况,系统解剖了构造对页岩气井产能的影响情况,明确了焦石坝区块不同构造单元影响页岩气井产能的主要构造因素。研究结果表明:①焦石坝区块不同构造单元之间,构造特征差异明显,构造变形强度也不尽相同;②构造特征对页岩气产能的影响直接表现在对含气性和压裂改造效果上,构造变形越强烈、大规模断裂及天然裂缝越发育,越易于页岩气的逸散、含气性越差,反之含气性则越好;③构造变形越强烈、裂缝越发育、埋深越大、负向构造压应力越大,压裂改造效果越差,反之改造效果则越好;④构造因素是控制焦石坝区块不同构造单元之间页岩气产能差异的主要原因,但不同构造单元之间控制产能的构造因素存在着差异。

页岩气井环空带压防治难点分析及对策

页岩气开发越来越受到重视,国内页岩气已投产井环空带压现象严重,影响了页岩气井安全高效开采。根据气井环空带压形成原因,结合页岩气井施工工艺,分析了页岩气井环空带压防治难点,主要包括套管密封失效处理难度大、长水平段油基钻井液钻进固井质量难保证、固井后施工作业对水泥环和套管外加载荷复杂。由于页岩气井开发工艺的特殊性,若页岩气井采用常规油气井环空带压预防和控制技术,其不足之处主要是套管密封失效处理后承压能力不高、常规清洗液对油基钻井液清洗效率低、水泥石韧性不能满足压裂要求。针对页岩气井环空带压防治难点和常规防治方法在页岩气井的适用性,提出从套管密封失效修复、提高油基钻井液钻进水平井封固质量、水泥环完整性破坏后修复三个方面对环空带压进行防治,并提出了相应的技术措施和建议,为页岩气井环空带压的防治提供技术参考与指导。