课件--页岩气开采现状及关键技术---李宗田PPT文档格式.ppt

1、页岩气主要以页岩气主要以游离状态游离状态存在于页岩的天然裂缝与矿物粒间孔隙存在于页岩的天然裂缝与矿物粒间孔隙中和以中和以吸附状态吸附状态吸附在在矿物颗粒表面。一般认为吸附状态天然气的含量在吸附在在矿物颗粒表面。一般认为吸附状态天然气的含量在0 0。n 页岩气的基本特性页岩气的基本特性页岩页岩（ShaleShale）是一种）是一种沉积岩沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，主要是由层状的节理，主要是由黏土黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有杂有石英石英、长石的、长石的碎屑碎屑以及其他化学物质。以及其他化学物质

2、。n 页岩气的基本特性页岩气的基本特性l富含粘土富含粘土：粘土矿物一般为粘土矿物一般为30%80%30%80%，石英、钾长，石英、钾长石、方解石、白云石、斜长石、黄铁矿为石、方解石、白云石、斜长石、黄铁矿为7 7。l 微观孔隙结构：微观孔隙结构：大孔隙直径一般大于，微大孔隙直径一般大于，微孔孔 直径小于。直径小于。l 极低的孔隙度和渗透率：极低的孔隙度和渗透率：孔隙度孔隙度：.，渗透率渗透率:.l 巨大的矿物表面积：巨大的矿物表面积：储存更大的储量储存更大的储量n 页岩气的基本特性页岩气的基本特性l 岩石力学性质：岩石力学性质：杨氏模量杨氏模量E:20.2-54.6 GPa E:20.2-54

3、.6 GPa 泊松比泊松比:0.19-0.48:0.19-0.48 脆性硅质、钙质含量差异大：脆性硅质、钙质含量差异大：脆性较强页岩脆性较强页岩：利于实现页岩储层的大规模复杂缝网改造：利于实现页岩储层的大规模复杂缝网改造l地应力：地应力：大小，方向，应力差大小，方向，应力差n 页岩气的基本特性页岩气的基本特性n 页岩气岩心样品页岩气岩心样品l观念创新：把约束在生油岩里的油气放出来l 常规油气藏形成的六字诀：生储盖运圈保l 非常规油气：有生即储l 开发：常规气 致密气 页岩气页岩油页岩油对对技技术术要要求求增增加加成成 本本 增增 加加油油气气藏藏品品质质降降低低开开发发难难度度 大大1000m

4、D10mD0.1mD0.001mD常常规规油油气气非非常常规规油油气气高品质高品质油气资源油气资源中品质中品质油气资源油气资源低品质油气资源低品质油气资源致密砂岩气致密砂岩气煤层气煤层气天然气水合物天然气水合物重（稠）油重（稠）油油油 砂砂油页岩油页岩致密砂岩油致密砂岩油油页岩水溶气油页岩水溶气页岩气页岩气n非常规油气资源非常规油气资源n油气资源分布示意图油气资源分布示意图资料来源：Roger 1997，IFP 2006，USGS 2007n全球页岩气资源状况全球页岩气资源状况l评估全球非常规天然气评估全球非常规天然气4353435310101212m m3 3l其中其中页岩气资源量为页岩气资

5、源量为45645610101212mm3 3，相当于致密气和煤层气两者的相当于致密气和煤层气两者的总和。总和。资料来源：Roger 1997，IFP 2006，USGS 2007n全球页岩气资源状况全球页岩气资源状况水合物68%常规气11%煤层气6%致密气5%页岩气10%全球天然气资源构成全球天然气资源构成 万亿万亿m3m3 常规气 471 煤层气 256 致密气 210 页岩气 456456 水合物 3000 合计合计 43534353l评估全球非常规天然气评估全球非常规天然气4353435310101212m m3 3l其中其中页岩气资源量为页岩气资源量为45645610101212mm3

6、 3，相当于致密气和煤层气两者的总和。相当于致密气和煤层气两者的总和。n全球页岩气资源状况全球页岩气资源状况全球页岩气可采资源全球页岩气可采资源 n全球页岩气资源状况全球页岩气资源状况 美国页岩气的成功，美国页岩气的成功，全球掀起了一场全球掀起了一场“页岩气革命页岩气革命”，澳大利亚、澳大利亚、中国和印度等中国和印度等许多国家给予极大关注，纷纷开展研究、勘探评价和开许多国家给予极大关注，纷纷开展研究、勘探评价和开发试验工作。发试验工作。预计到预计到2020 2020 年全球页岩气年产量可达年全球页岩气年产量可达3068103068108 8m m3 3。n全球页岩气资源分布全球页岩气资源分布n

7、北美页岩气资源分布北美页岩气资源分布1821 1821 年美国就钻探了年美国就钻探了第一口第一口商业性页岩气井。商业性页岩气井。1981 1981 年，美国年，美国第一口第一口页岩气井压裂成功，实现了页岩气开发的历史性突破页岩气井压裂成功，实现了页岩气开发的历史性突破 06-0906-09年页岩气产量以年页岩气产量以每年百亿方每年百亿方数量级增长数量级增长 09-1209-12年产量以年产量以每年四百亿方每年四百亿方数量级增长数量级增长20122012年美国页岩气年产量年美国页岩气年产量2200 2200 亿亿m3m3，为美国天然气总产量的，为美国天然气总产量的36%36%，累计钻页岩，累计钻

8、页岩气井约气井约4200042000口口。l美国页岩气发展历程美国页岩气发展历程n 美国页岩气开发进展美国页岩气开发进展l年份 累积井数 说明l1970 5 钻探5口井l1981 6 二氧化碳泡沫压裂l1984 17 XL 凝胶，3ppg砂比，氮气助排l1985 49 XL凝胶，第一口为1500英寸裂缝半长，1mm粒径砂l1988 62 Denton 公司开发l1991 76 钻探第一口水平测试井l1995 200 2口水平井，降低了水平井压裂液中凝胶含量l1998 300 第一次应用清水压裂，500000gal液体，200000磅砂l1999 450 上部页岩重复压裂，并第一次应用测斜仪裂缝

9、检测技术l2001 750 增加压裂体积1-2MMgal，支撑剂用量500000磅，首次应用微地震检测l2002 1700 200 口井重复压裂l2003 2003 26002600 8585口水平井，口水平井，117117口大斜度定向井，口大斜度定向井，719719口直井口直井l2004 2004 3500 3500 钻探钻探150150口水平井，口水平井，2-42-4级水平井压裂级水平井压裂l2005 2005 45004500 新钻新钻600600口井水平井，新技术的应用加快了钻井周期口井水平井，新技术的应用加快了钻井周期l2006 2006 55005500 钻探钻探10001000口

10、井水平井，探索清水压裂所需大量水的循环利用口井水平井，探索清水压裂所需大量水的循环利用l2007 2007 70007000 钻探钻探15001500口井水平井口井水平井l2008 2008 90009000 完成完成50005000口水平井完井，环境保护，水循环利用，重复压裂测试口水平井完井，环境保护，水循环利用，重复压裂测试l2011 2011 1300013000 保产量，低成本运作，提高效率保产量，低成本运作，提高效率美国美国Barnett页岩气藏开岩气藏开发历史史n 美国页岩气开发进展美国页岩气开发进展l 据据EIAEIA预测，到预测，到20352035年，美国页岩气产量将占到美国天

11、然气总量的年，美国页岩气产量将占到美国天然气总量的45%45%。n 美国页岩气开发进展美国页岩气开发进展中国大陆页岩气资源富集分布图中国大陆页岩气资源富集分布图n中国页岩气资源分布中国页岩气资源分布l页岩气资源量页岩气资源量10010010101212m m3 3l可采资源量为可采资源量为363610101212m m3 3盆地名称盆地类型盆地面积/104km2储层年代资源总量/1012m3资源丰度/108m3km-2南方扬子地区克拉通90志留系，寒武系13.51.50华北地区克拉通60石炭系，二叠系5.400.90西部陆相盆地前陆盆地70二叠系，侏罗系5.830.83东部盆地拗陷盆地50白垩

12、系，第三系6.001.2合计30.7n中国页岩气资源分布中国页岩气资源分布中国页岩气发展历程中国页岩气发展历程l l2000-20052000-20052000-20052000-2005l l跟踪调研阶段跟踪调研阶段跟踪调研阶段跟踪调研阶段l调研国外页岩储调研国外页岩储层勘探开发状况层勘探开发状况l l2005-20082005-20082005-20082005-2008l l资源评价阶段资源评价阶段资源评价阶段资源评价阶段l通过对比国内外通过对比国内外类似页岩储层地类似页岩储层地质特征，并与国质特征，并与国外公司联合评价，外公司联合评价，如与美国新田公如与美国新田公司联合评价威远司联合评

13、价威远气田气田l l2008-20092008-20092008-20092008-2009l l目标优选阶段目标优选阶段目标优选阶段目标优选阶段l钻探长芯钻探长芯1 1资料资料井及威远气田页井及威远气田页岩段系统取芯井，岩段系统取芯井，并与挪威石油、并与挪威石油、埃克森美孚联合埃克森美孚联合研究研究l l2009-2009-2009-2009-l l先导试验阶先导试验阶先导试验阶先导试验阶段段段段l20092009年部署中年部署中国第一口页岩气国第一口页岩气评价井威评价井威201201井井获井口测试日产获井口测试日产能能1.081.08万方的工万方的工业气流业气流l2000-20092000

14、-20092000-20092000-2009l技术储备阶段技术储备阶段技术储备阶段技术储备阶段l通通过过十十年年的的技技术术储储备备对对页页岩岩气气开开发发有有了了初初步步的的认认识识及及技技术术储储备备n 中国页岩气开发进展中国页岩气开发进展l中国石化页岩气开发进展中国石化页岩气开发进展20082008年，华东分公司专业从事非常规油气资源的勘探开发；初步建立了中国石化年，华东分公司专业从事非常规油气资源的勘探开发；初步建立了中国石化南方页岩气选区评价方法，并优选出页岩气有利富集区；南方页岩气选区评价方法，并优选出页岩气有利富集区；20092009年年9 9月以来，中国石化先后与月以来，中国

15、石化先后与bpbp公司、公司、ChevronChevron公司、公司、ExxonMobilExxonMobil公司就页公司就页岩气的勘探开发进行了技术交流，提出了八个区块可以进行合作；岩气的勘探开发进行了技术交流，提出了八个区块可以进行合作；20102010年开展上、中、下扬子年开展上、中、下扬子1818口老井的页岩气测井重新解释工作，选择复试准备口老井的页岩气测井重新解释工作，选择复试准备井，并对黔西区块方深井，并对黔西区块方深1 1井进行了大型压裂改造及复试；井进行了大型压裂改造及复试；20112011年年7 7月中国石化第一口页岩气水平井建页月中国石化第一口页岩气水平井建页HF-1HF-1井顺利完钻；井顺利完钻；20122012年开发试验阶段，中石化在礁石坝地区部署年开发试验阶段，中石化在礁石坝地区部署1515口井的开发试验；口井的开发试验；20132013年年1010月月1212日中国第一个礁石坝区块页岩气开发方案审查通过。日中国第一个礁石坝区块页岩气开发方案审查通过。20152015年在涪陵建成年在涪陵建成5050亿立方米页岩气生产能力，全国亿立方米页岩气生产能力，全国6060亿产量。亿产量。n 中国页岩气开发进展中国页岩气开发进展 2007 2007年年1010月，美国月，美国Newfi