探討深層頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)與攻關(guān)方向

張鵬翔 王君 楊曉博

摘要：文章以開(kāi)發(fā)深層頁(yè)巖氣為落腳點(diǎn)，在對(duì)工作所面臨技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明的基礎(chǔ)上，圍繞未來(lái)攻關(guān)方向展開(kāi)了討論，內(nèi)容涉及構(gòu)件復(fù)雜縫網(wǎng)、打造長(zhǎng)水平井等方面，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：攻關(guān)方向;開(kāi)發(fā)難點(diǎn);深層頁(yè)巖氣

前言：在頁(yè)巖氣技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，相關(guān)水平井?dāng)?shù)量較過(guò)去有所增加，對(duì)深層頁(yè)巖氣進(jìn)行開(kāi)發(fā)是大勢(shì)所趨。要想使開(kāi)發(fā)效益達(dá)到預(yù)期，關(guān)鍵是準(zhǔn)確掌握現(xiàn)有技術(shù)難點(diǎn)，綜合考慮多方因素，對(duì)攻關(guān)方向及策略加以確定。

1深層頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)難點(diǎn)

1.1壓裂工程

首先，深層頁(yè)巖儲(chǔ)層的應(yīng)力較差，增加了復(fù)雜縫網(wǎng)形成的難度，水力裂縫的延伸方向往往與主應(yīng)力方向重合，難以做到轉(zhuǎn)向及擴(kuò)展，裂縫所展現(xiàn)出復(fù)雜程度，通常無(wú)法達(dá)到理想狀態(tài)。其次，受閉合應(yīng)力高、破裂壓力高的影響，對(duì)裂縫進(jìn)行起裂并延伸的難度較大，所形成裂縫多為狹長(zhǎng)縫。最后，彈性模量高、閉合應(yīng)力高的特點(diǎn)，在無(wú)形中提高了加注支撐劑的難度，對(duì)導(dǎo)流能力理想的裂縫進(jìn)行打造的難度隨之增加。

1.2鉆井工程

深層頁(yè)巖儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)對(duì)象較為復(fù)雜，現(xiàn)有工具及技術(shù)在適應(yīng)性方面的表現(xiàn)往往不盡如人意，由此而帶來(lái)的問(wèn)題，主要有鉆井速度慢、鉆遇率偏低等。具體難點(diǎn)如下：一方面，在常溫環(huán)境下，現(xiàn)有導(dǎo)向工具所能發(fā)揮作用有限，不僅無(wú)法有效控制鉆進(jìn)軌跡，還會(huì)給鉆進(jìn)效率造成不利影響。另一方面，在非均質(zhì)性、構(gòu)造復(fù)雜等因素的影響下，儲(chǔ)層鉆遇率始終難以得到提高，只有將鉆遇率提高至80%以上，才能使壓裂改造及后續(xù)工作得到安全且有序的開(kāi)展[1]。

1.3氣藏工程

其一，深層頁(yè)巖空隙內(nèi)部CH4，其力學(xué)參數(shù)極易被孔徑影響，不同形狀的孔隙，通常對(duì)應(yīng)不同相態(tài)的CH4。在不確定開(kāi)發(fā)規(guī)律的前提下，對(duì)生產(chǎn)制度進(jìn)行制定，通常無(wú)法保證相關(guān)制度可發(fā)揮出應(yīng)有作用。其二，深層頁(yè)巖儲(chǔ)存內(nèi)部氣體的流動(dòng)規(guī)律有待探索，氣體流動(dòng)情況往往由孔隙大小所決定。其三，深層頁(yè)巖氣對(duì)應(yīng)地質(zhì)條件十分復(fù)雜，僅憑借現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其效果難以得到保證，要想解決該問(wèn)題，關(guān)鍵是要從井距、開(kāi)發(fā)方式出發(fā)，對(duì)開(kāi)發(fā)技術(shù)加以完善。

2深層頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)攻關(guān)方向

2.1構(gòu)建復(fù)雜縫網(wǎng)

深層頁(yè)巖所在地質(zhì)環(huán)境的特點(diǎn)，主要是破裂壓力高，地應(yīng)力高，溫度高。這也是其具有非線性斷裂和脆性弱等特征的主要原因，通過(guò)人工的方式，對(duì)復(fù)雜縫網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)建，其難度有目共睹。要想將彈性模量高、天然裂縫所造成影響降至最低，一方面要對(duì)加砂量進(jìn)行提高，另一方面要使裂縫所具有導(dǎo)流能力達(dá)到預(yù)期。相關(guān)研究的重點(diǎn)如下：首先，以高應(yīng)力和高溫為前提，對(duì)巖石結(jié)構(gòu)、力學(xué)參數(shù)和巖性的關(guān)系進(jìn)行研究，對(duì)可準(zhǔn)確揭示斷裂機(jī)制的模型進(jìn)行建立。其次，對(duì)力學(xué)表征進(jìn)行深入分析，確保層理弱面所具有抗拉強(qiáng)度等特性均可得到精細(xì)描述，由此來(lái)達(dá)到對(duì)各類天然裂縫、礦物所構(gòu)成層理弱面在力學(xué)性質(zhì)方面所存在差異進(jìn)行揭示的目的。最后，為保證處于高應(yīng)力和高溫環(huán)境的裂縫，其導(dǎo)流能力可得到應(yīng)有控制，關(guān)鍵是將測(cè)試導(dǎo)流能力的工作提上日程，結(jié)合測(cè)試結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行建立，確?？山o導(dǎo)流能力帶來(lái)影響的因素以十分直觀的方式被展示出來(lái)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)鋪砂濃度、工作所用支撐劑進(jìn)行調(diào)整，通?？扇〉檬掳牍Ρ兜男Ч?。

2.2打造長(zhǎng)水平井

要想使深層頁(yè)巖氣得到充分開(kāi)發(fā)，關(guān)鍵是要有長(zhǎng)水平井提供支持，通過(guò)對(duì)鉆井品質(zhì)進(jìn)行提高的方式，使其滿足成本低廉、鉆遇率高以及水平段長(zhǎng)的要求。攻關(guān)方向如下：其一，模擬井底溫度場(chǎng)并引入降溫系統(tǒng)，使工作人員對(duì)井底溫度的影響因素和變化規(guī)律有全面了解，在此基礎(chǔ)上，以地質(zhì)條件為依據(jù)，利用現(xiàn)有導(dǎo)向工具完成分段設(shè)計(jì)工作，輔以必要的降溫及抗溫措施，在保證鉆進(jìn)軌跡得到有效控制的基礎(chǔ)上，使鉆進(jìn)速度達(dá)到預(yù)期水平。其二，以提高鉆遇率為目標(biāo)，基于三維導(dǎo)向技術(shù)對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行構(gòu)建，對(duì)頁(yè)巖氣井優(yōu)勢(shì)加以利用，保證地質(zhì)模型符合施工進(jìn)度，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)軌跡的方式，使精準(zhǔn)追蹤優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)[2]。其三，對(duì)長(zhǎng)水平井進(jìn)行鉆井施工的關(guān)鍵是減摩降阻，在對(duì)鉆井液所具有潤(rùn)滑性、穩(wěn)定性進(jìn)行強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化井眼軌跡、引入凈化工藝的方式，確保井筒清潔度達(dá)到預(yù)期。

2.3更新滲流技術(shù)

對(duì)開(kāi)發(fā)機(jī)理可使最終開(kāi)采量得到準(zhǔn)確估算，基于此對(duì)開(kāi)發(fā)方案和技術(shù)進(jìn)行制定，通常能夠取得理想效果。攻關(guān)方向如下：一是借助微觀實(shí)驗(yàn)，對(duì)巖心孔隙和界面特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行建立，對(duì)不同壓力條件、儲(chǔ)層溫度下，甲烷所展現(xiàn)出賦存狀態(tài)進(jìn)行模擬，綜合考慮氣體產(chǎn)出機(jī)理、流動(dòng)能力等因素，確定可被用來(lái)預(yù)測(cè)產(chǎn)能的模型，利用歷史數(shù)據(jù)修正相關(guān)模型，保證產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果最大程度接近實(shí)際情況。二是綜合考慮特殊流動(dòng)相關(guān)數(shù)值，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使井距更加合理，加大對(duì)加密井是否可行進(jìn)行研究的力度，確定可使該方案價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)的井距和加密時(shí)機(jī)。三是調(diào)整排采制度內(nèi)容，針對(duì)氣體、液體流動(dòng)機(jī)理開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，在明確置換機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)置換時(shí)機(jī)、燜井時(shí)間加以確定。以流動(dòng)規(guī)律為依據(jù)，對(duì)氣井實(shí)際攜液能力進(jìn)行判斷，綜合考慮應(yīng)力敏感特點(diǎn)等因素，確定符合氣井實(shí)際情況的生產(chǎn)與返排制度，使氣井配產(chǎn)得到優(yōu)化，其EUR自然可以得到顯著提高[3]。

結(jié)論：我國(guó)擁有豐富的深層頁(yè)巖氣，由于相關(guān)資源所在地區(qū)的構(gòu)造普遍十分復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)的難度不言而喻。要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開(kāi)發(fā)的目標(biāo)，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)壓裂、鉆井和排采引起重視，結(jié)合理論與技術(shù)發(fā)展情況，在將瓶頸問(wèn)題攻克的基礎(chǔ)上，酌情引入立體開(kāi)發(fā)和重復(fù)壓裂等技術(shù)，打造與國(guó)情相符的開(kāi)發(fā)體系，為資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)助力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建龍，馮冠雄，劉學(xué)松，等.長(zhǎng)寧頁(yè)巖氣超長(zhǎng)水平段水平井鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2020（5）：9-14.

[2]段華，李荷婷，代俊清，等.深層頁(yè)巖氣水平井"增凈壓、促縫網(wǎng)、保充填"壓裂改造模式——以四川盆地東南部丁山地區(qū)為例[J].天然氣工業(yè)，2019，039（002）：66-70.

[3]李國(guó)欣，羅凱，石德勤.頁(yè)巖油氣成功開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，先進(jìn)理念與重要啟示——以加拿大都沃內(nèi)項(xiàng)目為例[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2020（4）：739-749.