石油和天然气不是像有些人认为的,在地下形成油湖、甚至气海,实际上石油和天然气是存在于地层深处岩石的细小孔隙中,我们需要不断提高找油、找气、钻井和开采工艺才能生产出更多的石油和天然气。页岩气是天然气的一种,下面我们就解开页岩气的神秘面纱,让更多的读者简认识与了解页岩气。 页岩气是产自极低孔渗并存在于富有机质页岩地层中的非常规油气,属于自生自储、连续聚集的天然气藏,虽发现时间很早,直到21世纪随着水平钻井和水力分段压裂技术的进步才得以大规模开发。 黑色页岩又被形象地称为“磨刀石”,黑色页岩坚硬致密,用肉眼根本无法看到它的孔隙。但在电子显微镜下却能发现其星罗棋布的丰富空隙,孔径从5纳米~200纳米不等,里面有游离和吸附的直径0.36纳米的甲烷分子。页岩中这些装满甲烷的纳米空隙基本上是一座座互不联系的孤宅,页岩气既可以游离状态存在于岩石裂缝中,也可以封存在纳米级微型空隙里面,其中的页岩气很少相互走动和串门。由于页岩自身的封闭性,其储存的天然气很难脱离其自生自储的原始环境,这就是页岩气难于开发的原因。 如何将页岩气从其居住的小房子里请出来?这需要用到石油科技的进步技术——水平钻井技术和水力分段压裂技术的合力。第一步钻井:2002年以后,水平井的大量应用推动了美国页岩气的革命。目前,几乎所有的页岩气都采用水平井开发,钻井方向垂直于最大水平主应力的方向。水平井钻井过程中,常采用欠平衡、空气钻井、控制压力钻井和旋转导向钻井等关键技术。在同一井场利用滑移井架钻多口水平井。与直井相比,水平井的技术优势在于:成本是直井的1.5~2.5倍,但初始开采速度、控制储量和最终可采储量是直井的3~4倍;水平井与页岩中裂缝(主要是高角度裂缝)相交机会大,明显的改善储层流体的流动状况和增加泄流面积;减少地面设施,开采延伸范围大,受地面不利条件干扰少。 第二步压裂:水平井多级水力压裂技术、多井同步压裂技术。将水平井分为数十段,利用含有减阻剂、粘土稳定剂和表面活性剂的水力压裂,同时应用重复压裂、滑套完井等综合技术,可以节约成本50%~60%,完井成本下降65%,并能提高采收率20%。页岩气井的生产是一个需要进行多次重复压裂的过程。一般初次压裂后,随着时间的推移与压力的释放,原来由支撑剂保持的敞开裂缝逐渐闭合,产量大量释放。通过重复压裂可以恢复产量,二次压裂后产量可以接近甚至超过初次压裂的产量。重复压裂后采收率可以提高10%,可采储量增加60%。
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