一、开采特点
页岩气是从页岩层中开采出来的,主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气荟萃。页岩气产自渗入率极低的沉积岩中,大部门产气页岩散布领域广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井可能持久地不变产气。通常情况下,页岩气开采拥有3个特点:
(一)出产能力低或无天然出产能力。由于页岩气储集层通常呈低孔、低渗入率,气流阻力比通例天然气大,难以开采,因而所有的井都必要执行储层压裂刷新能力开采出来。目前,在页岩气井中执行2次以上增产措施的尝试已在美国实现了。
(二)井的寿命和出产周期长。页岩气在泥页岩地层中重要以游离态和吸附态存在。游离气渗流速度快,初期产量较高,但产量降落快;相反,吸附气解析、扩散速度慢,产量相对较低,但属于页岩气稳产期,进入该时期后产量递减速度慢,使得出产周期变长,通常页岩气井出产寿命可达30~50年。
(三)采收率变动较大,并且低于通例天然气采收率。凭据埋藏深度、地层压力、有机质含量和吸附气量等,分歧页岩气藏的采收率分歧。并且有关数据还批注,页岩气采收率通常低于通例天然气采收率,通例天然气采收率可达60%以上,而页岩气仅为5%~60%。
二、开发方式
分歧于通例天然气的开采特点,决定了页岩气开发拥有其怪异的方式。目前美国已经占有一些先进技术能够提高页岩气井的产量,重要蕴含水平井技术和多层压裂技术、净水压裂技术、沉复压裂技术、同步压裂技术等,这些技术在不休提高招页岩气井的产量。
(一)水平井技术
页岩气是存在于页岩裂缝等空地中的天然气,要使其尽可能地流入井筒,就必须合理利用储层中的裂缝,使井筒穿过尽可能多的储层。此刻业界多利用水平钻井技术来进行页岩气的开采,固然该技术并不是一项新技术,但是对于扩大页岩气开发却拥有沉大意思。
水平井的成本通常是垂直井的1~1.5倍,例如800~1000m 水平段的通例水平井钻井及完井投资约700万美元,而产量是垂直井的3倍左右。与此同时,现代钻井技术已发展到了允许钻机转弯,钻头还能够正确地停顿在一个狭幼的定向垂直窗口。由于水平部门很容易节造,所以能使页岩气资源从一样储层但面积大于单直井的地理区域流出。以美国宾夕法尼亚州的 Marcellus页岩气田为例,一口垂直井的驱替体积约莫只有直径1320ft(1ft=304.8mm,下同)、高50ft 的圆柱体体积那么大。相比之下,水平井可耽搁至2000~6000ft,驱替体积可达6000ft×1320ft×50ft, 约莫是直井驱替体积的5.79倍还多。驱替体积的增长使水平井比直井拥有更多的优势。
(二)压裂技术
1.净水压裂技术
水力压裂是一种储层增产技术,用于产生更密集的裂缝网络,形成额表的渗入率,使气体能更容易流向井中,从而出产出大量地层天然气。水力压裂技术的不休改进,使之成为一项在特殊地层区域安插裂缝网络的极度复杂的工程过程。
水力压裂处置步骤针对指标页岩设置了专门的参数,蕴含厚度、部门应力前提、压缩性和刚性。部门前提用于推算机模型来设计具体地址的水力压裂处置过程,并优化新裂缝。页岩气藏和它们之间要进行压裂的距离都很厚,所以将水力压裂分为几个阶段往往越发有效,每一个阶段都沉点对储层的一个连贯部门进行处置。每个工作阶段都孤立于井内,从而使压裂设备的所有容量可用于单个储层单元,这能够在垂直或水平井中收到优良成效。
在对一口井(不论是水平井还是直井)执行压裂措施之前,通;峤幸幌盗械牟馐,以确保井、井口设备和压裂设备的正常工作,并经得起压裂措施的压力和泵率。
2.多层压裂技术
多层压裂技术是对增产措施的一种扭转。大无数情况下,第一阶段必必要向储层中泵入前置液,前置液是一种没有支持剂的压裂液;接下来,第二阶段要运送含有肯定浓度支持剂的压裂液进入储层;第三阶段则要使用含有较高浓度支持剂的压裂液,随后还罕见量不定的压裂液泵入储层,且每一种压裂液都含有比之前压裂液更大浓度的支持剂。
以上描述的是单一储层区域的多层压裂。必要把稳的是,多层压裂也可能是对储层中几个不相连区域或距离区域进行处置,这样每一个区域或距离带的压裂都是一个分歧的阶段,所以要把稳多层压裂是针对一个单独区域还是多个区域而言的。
多层压裂技术时时用于垂直堆叠的致密地层的增产。致密气井可能会遇到几个含气的砂岩距离区域,从而必要分歧的增产措施。作业者通常会想方设法尽可能地削减在单一或多个区域执行压裂的功夫。
陆续油管是水力压裂的一种节俭功夫的解决措施,有几种分歧类型的压裂技术使用陆续油管。封隔器用于在压裂过程中封隔分歧区域。通常,有一个专门的封隔器用于区域封隔, 在压裂过程中,压裂液和支持剂要么沿着油管要么沿着环空泵入,封隔器将压裂液隔离在被处置的区域名义。
其他用于压裂多个极度规地层的技术是整体隔离系统,其中有一种被称为表部套管射孔(ECP)。ECP是一种通过允许每一单独的距离区域进行射孔、隔离和增产从而完井的步骤。在ECP中,射孔枪和射孔/信号系吐洮接在油管名义,在钻孔中运行,并用水泥封固。射孔枪沿着液压节造管线或电线射孔,能射穿油管,且可在其他方向上射孔。整个系统也蕴含射孔时开动的隔离装置,通过设置隔离装置,既能够预防在较低距离区域的射入,也能预防来自较低距离区域的流体的侵入。
在压裂过程中,支持剂也是一个沉要的思考成分。球形支持剂颗粒是最相宜的选择,由于它满足支持剂充填层的孔隙度和渗入性好于状态不规定、大幼不均匀的砂粒的要求。此表,陶土的强度比砂粒高,且不容易在高的压裂关合应力下产生破碎,也是比力好的选择。除了选择优良的支持剂,还该把稳支持剂在现实出产中出现的问题,如支持剂沉积(由于液体黏度低于悬浮支持剂的门限压力)、支持剂返排等D芄煌ü蜓沽岩褐胁斡氡肀砘钚约痢⑾宋柿稀⒈湫瘟W拥冉饩稣庑┪侍。
3.沉复压裂技术
沉复压裂技术用于在分歧方向上诱导产生新的裂缝,从而增长裂缝网络,提逾越产能力。若是初始压裂已经无效,或现有的支持剂因功夫关系已经败坏或质量降落,那么对该井进行沉复压裂将沉建储层到井眼的线性流。该步骤能够有效改善单井产量与出产动态个性,在页岩气井出产中起着积极作用,压裂后产量靠近甚至超过初次压裂时期。
4.同步压裂技术
除了上述3种技术表,还有最新的同步压裂技术,即同时对两口或两口以上的井进行压裂。在同步压裂中,压力液及支持剂在高压下从一口井沿最短距离向另一口井运移,这样就增长了裂缝网络的密度及表表积,从而急剧提高页岩气井的产量。目前已发展到3口甚至4口井间同时压裂。
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