探究裂缝性页岩气勘探开发技术

张涛

摘要：裂缝性页岩气主要以吸附状态和游离状态两种形式赋存于天然微裂缝发育的页岩中。按照我国国土资源部2012年3月1日发布的数据，不含青藏地区，我国页岩气可采资源潜力为25.08万亿立方米。当前我国页岩气产业正处于生命周期的形成阶段，作为一种新的产业形态，需要在关键技术方面获得突破，同时投入巨量的资金和进行制度创新。本文主要从中国页岩气资源现状入手，对裂缝性页岩气勘探开发技术进行了研究。

关键词：裂缝性 页岩气 勘探 技术

0 引言

随着经济社会的不断发展，天然气需求量一直呈上升态势，而我国天然气资源禀赋却“先天不足”，无法满足日益增长的消费需求，对外依存度连年攀升。为此，国家高度重视页岩气勘探开发，在市场需求和技术进步的强力推动下，页岩气作为常规天然气资源的重要补充，已成为油气资源勘探开发的重要领域。

1 中国页岩气资源现状

裂缝性页岩气产生于富含有机质的泥页岩中，是一种超低孔、超低渗的非常规天然气。页岩气储层具有特殊的微观结构和复杂的机理，一定情况下它以游离相存在在粒间孔隙和天然裂缝中，另外一种情况是以吸附在甘洛根或粘土颗粒表面，溶解于甘洛根和沥青里，具有较高的经济开采价值。当前，我国页岩气产业技术体系尚未形成，工艺、装备、技术标淮和生产规范在内的关键技术体系正处于摸索阶段。此外，专业化的技术服务市场尚未建立，协同化的科研体系也没有形成。

我国油气开发具有垄断性质，基本上掌握在三大石油公司中，新进入页岩气开发企业核心技术掌握较差，得到专业化技术服务还比较困难[1]。随着清洁能源需求的不断增长，页岩气开发被寄予厚望。并且页岩气的开发利用还可以带动钢铁、水泥、化工、装备制造、工程建设等相关行业和领域的发展。我国页岩气储量巨大，从近几年页岩气的实际发展前景来看，虽然在部分地区获得了较大的突破，但各页岩气区块地质条件相差较大，部分区块地质条件较为复杂，又没有任何成熟经验可供借鉴，想把它从沉睡中“唤醒”，并不是件容易的事。

2 裂缝性页岩气勘探开发技术

因为地质条件限制，导致了中国的页岩气开采成本较高，与美国相比，约为同类页岩气活动的3-5倍，在市场上缺乏竞争力。虽然页岩气储量位居世界前列，但是开采难度大、成本高，已成为我国页岩气开发过程中的绊脚石，亟待勘探开发相关技术的突破。目前我国页岩气勘探开发区域主要位于南方海相地区，而海相页岩埋深小于3000m的储层少，部分页岩储层埋深可超过5000m，埋藏深度较大，而美国目前已开发的页岩气藏埋深范围主要在1000～3500m之间。钻井成本与钻井深度具有正相关性，即随深度的增大而增大。为了解决此类问题，降低开发成本，则需要摒弃常规钻井方法，研究新的勘探开发技术，从而控制投入和产出比。以国外页岩气区块为例，页岩气储层深度和钻井成本之间的关系如表1所示。

2.1 地震勘探技术

地震勘探技术是当前全球煤炭、天然气、石油等地下天然矿产的主要勘探技术，它能够为页岩气从勘探到开发的整个过程提供技术支持。此外，对井位优选也具有重要作用。地震勘探技术主要指的是，依照地震传播速度同上下围岩以及泥页岩层速度的差异，如果存在裂缝，则地震发射中的特征产生改变。高分辨率中的地震勘探技术，可以在此原理上依照小同反射特征，控制在裂缝性页岩气的识别工作[2]。

2.2 储层改造技术

储层改造技术分为水力压裂与酸化，储层改造技术主要是在常规油管中开展相应的施工。因为页岩气有着独特的成藏模式——原地聚集、连续成藏。储层改造技术取决于压裂施工的参数、水力裂缝的间距、水平井井筒方位、原地應力各向异性的大小、裂缝的几何尺寸和压裂方式等。在实际的改造过程中，需要将大量活性水以及特殊添加剂注入。以实现对页岩气储层的改造，在页岩气储层自身渗透率不断提高的同时，也降低对储层的伤害。同时，需要注意的是，支撑剂使用量和页岩气开采回收率之间的对应关系，很多页岩气钻井缺少支撑剂情况下，也可以实现开采目标[3]。

2.3 完井技术

一口页岩气井的投产能否成功，完井工艺是关键。水平井钻完井和压裂技术已成为页岩气开发的主流技术。页岩气水平井压裂完井应用较多的是固井射孔桥塞压裂和裸眼多级滑套压裂，后者一次可以处理20级以上，提高了作业效率，且长期生产效果更佳。在实际开采中，若页岩储层为水平裂缝，最好的开采方法是采用垂直井；若页岩储层是垂直裂缝，最好使用水平井。主要的形式是鱼骨状水平井、单支、多分支等。需要注意的是，为了解决页岩气油藏中的孔隙度以及渗透率问题，勘探开采的时候要使用特殊固井以及完井工艺技术。

2.4 钻井技术

钻井技术主要有水平井和直井。直井主要用于页岩气勘探阶段，可以对页岩气藏的特点进行深入的了解，获取生产相关工作经验，同时进行钻井方案的优化。水平井在生产领域发挥着重要作用。主要包含羽状水平井、多分支水平井及单支水平井等，能最大程度上得到储层泄流而积，从而使页岩气产量得到提高。

3 结语

页岩气与常规天然气是互补能源，虽然勘探开发成本较高，但是页岩气资源潜力巨大，且与常规气相比，是较为清洁的新型能源。因此，我们要清醒认识到页岩气资源开发的重要性与必要性，不断研究页岩气的开发技术，加快配套设施的完善，实现页岩气勘探开发、综合利用、装备制造、天然气化工等产业链的形成，才能加快我国页岩气勘探开发进程。

参考文献：

[1]江怀友，宋新民，齐仁理，乔卫杰，董利娟.世界页岩气资源与勘探开发技术综述[[J].天然气技术，2011，5（20）：32-33.

[2]Montgomery S L，Jarvie D M，13owker K A，etal.Mississippian barnett shale，Fort Worth basin， north-centxal Texas： gas-shale play with mnlt3-trillion cubic foot potential[J]. AAPG Bulletin，2005，8902）：155-175.

[3]焦大庆，王德仁，武晓玲.东濮凹陷天然气成藏及富集规律[J].石油与天然气地质，2006，27（6）：794-803.