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北美页岩油气开发关键技术1

北美页岩气开发关键技术

吕晓光①

C&C Reservoirs,100102 北京

摘要目前北美地区已开发或正在评价的页岩油/气主要区带有14个,分布在美国的中东部和加拿大的西南部。北美页岩油/气勘探、开发实践表明油气藏表征识别页岩油气富集的“甜点区”、长水平段水平井、分段清水压裂、微地震监测是页岩气藏开发的四项基本支撑技术。上述技术的应用并通过有效的压裂液水资源管理和同井场多井水平井钻井降低开发成本是北美页岩气有效开发的关键所在。

关键词页岩气;甜点区;分段压裂;微地震监测

1821年美国第一口页岩气井自泥盆系地层产气,1920s首个气田级别页岩气(Big Sandy Ohio Shale)开发,1930s Antrium 页岩气投入生产并于80年代得到大规模开发,1950s Bakken页岩气/油投入开发。早期页岩气如Huron和Antrim 页岩气产自浅层(300-900m)富含有机质裂缝性页岩中。气井产量0.3-0.6×104m3,单井可采储量700-1400×104m3。页岩气早期开发阶段认为裂缝是页岩气产气的前提,吸附气是页岩气储集的主要机制,除非有大量天然裂缝,否则无法有效生产。

1981年Mitchell 能源公司的C.W. Slay-1 井在巴耐特(Barnett)2500m石炭系地层页岩中获得天然气产量,发现了现代意义上的页岩气。当时认为深层页岩气层无渗透率,难以经济有效开发动用。随后20年间Mitchell 能源公司探索应用大型压裂设计,开展深入的页岩气藏表征,采用低成本钻井技术和增产措施等使巴耐特页岩直井单井产量增加一倍,得到了经济有效开发。实践中认识到:

(1)页岩气可以以自由气的形式存储于孔隙中;

(2)水平井压裂可以为深层页岩气提供流动通道;

(3)巴耐特页岩并不是水敏的;

(4)应用低成本、大体积清水低支撑剂浓度压裂液可改善压裂效果;

(5)对老井的重复压裂增加页岩气藏的接触面积,一次重复压裂单井可增加可采储量0.14-1.5×108m3。深层页岩气可以形成有效的流动通道的认识促进了现代意义上的页岩气开发。2005年以来,Haynesvillel、Woodford、Fayetteville和Eager Ford等页岩气区带相继投入规模开发,进一步促进了页岩气经济有效开发技术的进步和发展。概括起来北美页岩气开发受惠于四项基本的支撑技术,即页岩油/气富集区的识别、长水平段水平井应用、分段清水压裂及微地震监测技术。同时采用同井场钻多井水平井和钻井、压裂过程中有效的水资源管理也是页岩气开发的重要方面。

1页岩油/气藏表征

1.1 页岩气/油藏表征的基本内容和流程

作者简介:吕晓光,男,1966年生,黑龙江嫩江人。博士,C&C Reservoirs 首席油藏工程师,现从事全球油气藏开发动态专家类比知识系统产品研发工作。地址:北京市朝阳区望京利泽中一路博雅国际中心写字楼1102A-C;邮编:100102;电话:84775876;Email: xiaoguang.lu@http://doc.xuehai.net

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