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探讨页岩气“井工厂"开发关键技术

放大字体 缩小字体 发布日期:2016-06-15 21:13:16   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:295


  目前斯伦贝谢和贝克休斯公司开发了一种高造斜率的旋转导向系统,造斜率可达(10。~15。)/30 m,甚至更高。该系统能使井眼更早到达储层,增大井筒与储层的接触面积。作业者可以选择在更深的地方选择造斜点,增大垂直段,减少防碰的风险。新系统的开发基于已有的旋转导向原理做了轻微的调整,包括三点几何、BHA的硬度和钻头特性等。

  6.水平井同步压裂

  水平井同步压裂是指对相邻的2口或2口以上的水平井进行同时压裂,采用这种压裂方式的页岩气井产能增加明显。为了使压裂形成有效的裂缝网络,水平井井眼轨迹方位一般与最小水平主应力一致,水平段之间的间距一般等于水平井压裂主裂缝的长度。所钻水平井的水平段在同一储层,各水平井所设计的压裂级数相近,采用从趾端到跟端的压裂顺序,各水平井的每一级压裂同时进行。待所有的压裂完成后再进行返排,推迟返排可以增加井底压力,使得压裂裂缝周围应力大小和方位发生变化而形成低应力各向异性区,压裂产生垂直于井筒的主裂缝的同时,沟通了地层的天然裂缝和应力释放缝,能形成有效的裂缝网络。增加了裂缝的密度和表面积,增加改造体积,并将各水平井有效地沟通,从而快速提高页岩气井的产量和最终采收率,图3为5口水平井同步压裂形成的有效裂缝网络。各水平井水平段之间的间距为150 nl,受到压裂裂缝对地应力大小和方向的影响,使得后续压裂裂缝沿着新的最大水平地应力方向扩展,同时能有效沟通页岩地层的原生裂缝和弱面滑动产生的次生裂缝,形成有效的裂缝网络。同步压裂技术在美国页岩气区块的试验表明,其单井产能要比单独进行压裂的页岩气井的前期产能要高。

  7.裂缝监测技术

  页岩气储层改造过程中,需要使用裂缝监测技术监测裂缝的情况,以评估压裂效果,目前最常用的是微地震裂缝监测技术。该技术利用在井中或地面安装的地震检波器来监测压裂裂缝的走向和分布。

  能实时提供压裂施工产生裂缝的高度、长度和方位角,通过微地震监测结果可以优化压裂设计方案、优化“井工厂”井组的设计,同时对油藏模型综合分析具有重要意义。

  页岩气储层进行水力压裂时,大量高压流体被注入储层,使得孔隙流体压力迅速提高,高孔隙压力以剪切破坏和张性破坏两种方式引起岩石的破裂。岩石破裂时发出地震波,储存在岩石中的能量以波的形式释放出来。这些弹性波信号通过监测仪器检测,通过数据的分析处理可以判断微地震的震源在空间和时间上的分布,最终得到水力压裂裂缝的缝高、缝长和方位等参数。

  8.钻井液循环利用

  钻井液循环利用系统利用物理和化学的方法来清除钻井液中的固相颗粒,通过独特的处理过程重复利用钻井液。物理处理方法主要是利用页岩振动筛、泥砂清除设备、脱水设备和大型泥浆罐处理。化学处理方法是通过加入化学助剂,中和钻井液中的固相颗粒和降低钻屑与油基钻井液间的表面张力,将钻屑从流体中分离。相对于传统方法来说,利用钻井液循环利用系统减少了钻井液、水资源的利用和钻井液配制时间,降低了废弃钻井液的处理成本。

  9.压裂液回收利用

  页岩气储层通常采用水平井分段压裂技术进行增产,压裂液的配制需要使用大量的淡水资源,平均一口页岩气水平井压裂需要水7 000—20 000 m3,在水资源贫乏地区,压裂成本非常高。采用压裂液回收利用系统,可以大大减少用水量,减少压裂施工车辆,同时减少了有害化学物质的泄漏。

  返排水的体积取决于储层特性,页岩气水平井能返排出原始压裂液体积的15%一35%。目前哈里伯顿公司研制了CleanWave水处理装置,其通过电流处理压裂返排水,破坏水中胶状物质的稳定分散状态,使之凝结,使用最少的电能,就可以每天处理2.6万桶返排水¨5-16]。当返排水流经电凝装置时,释放带正电的离子,并和胶状颗粒上面带负电的离子相结合,产生凝固。与此同时,在阴极产生的气泡附着在凝结物上面,使其漂浮在表面,由表面分离器去除,较重的絮凝物沉到水底,留下干净的清水。如果含有重金属,如钡,锶等金属矿物,需要采取进一步的处理措施。

  三、认识与建议

  (1)“井工厂”开发中钻井、完井、压裂等进行流水式作业,采用批量化的工作模式,使资源利用最大化,同时地面工程及生产管理也得到简化。

  (2)新型钻机、陀螺仪随钻测量工具和高造斜率旋转导向系统等新型钻井装备和工具为“井工厂”开发优快钻进提供了保障。

  (3)“井工厂”开发为后续的同步压裂作业奠定了基础,压裂形成的裂缝网络大大提高了页岩气井的产能和最终采收率。

  (4)钻井液和压裂液回收利用减少了水资源的使用量,大大降低页岩气开发成本,同时减少了对环境的污染。

  (5)我国的很多页岩气有利区存在交通不便、水资源缺乏、井场选择受到限制等问题,利用“井工厂”开发将是今后发展的主要趋势,我国石油公司应积极储备相关技术。

  
 
关键词: 页岩 裂缝 井场

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