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趁低油价,中国应做好页岩油气藏开发技术储备

日期:2020-07-13    来源:石油圈  作者:黑金

国际燃气网

2020
07/13
16:05
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关键词: 页岩气开发 页岩油气藏开发技术 页岩气成本

2020年3月的油价暴跌,创二十年之最;3月9日,国际油价暴跌逾30%,创下1991年1月17日海湾战争开始以来的最大日跌幅。油价的跌幅令全球产油国空前紧张,美国沙特俄罗斯三方之间的相互厮杀令油价一落千丈,使得国内外石油公司上游利润压缩,并纷纷减少勘探开发投资,这令原本开发难度大、开发成本高的页岩油气藏勘探开发处境尴尬。特别是2020年6月28日美国页岩气巨头切萨皮克宣告破产,无疑进一步打击了国内外页岩油气藏勘探开发的信心。

在石油价格持续处于高位时,页岩气公司确实可以通过这一市场空间得到快速发展。但当国际石油价格暴跌以后,页岩气成本早已高于石油开采成本,国外企业降低成本最直接的方式就是裁员和削减非核心项目,甚至剥离上游资产。所以在今后一段时间内页岩气公司将缺乏成本竞争力,市场份额将逐步萎缩,页岩气开发无疑遭遇到巨大的现实障碍。

01. 做好页岩油气藏开发技术储备的必要性

市场处于低谷时往往蕴含重大机遇。虽然页岩气藏勘探开发面临种种困难,但不可否认它依然是未来能源发展的一大新兴产业,特别对于人均石油资源匮乏、石油消耗量巨大的中国来说,做好页岩油气开发技术储备是支撑未来经济高质量发展的重大契机。这对中国来说不是用来盈利的技术,而是保障国家能源安全的战略技术,所以掌握页岩油气藏开发核心技术至关重要,也是在低油价下做好技术储备的关键一环。

作为科技部批复建设的重要创新平台之一,页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室落户中国石化便是技术探索中的关键一步。这是中国石化上游首个进入“国家队” 的重点实验室,也表明以页岩气为代表的非常规油气肩负着业界期盼。

02. 页岩气藏开发的关键技术

众所周知,北美页岩油气藏开发主要依靠钻井及完井效率的大幅度提高及压裂工艺的不断改进来驱动。而压裂工艺的改进主要依靠更大的砂量、更多的级数、更多的转向及更大的排量实现更大的压裂规模,更复杂的缝网,以此来提高产能。这样的压裂工艺在许多北美页岩油气盆地取得了成功,但北美之外,特别对于中国页岩油气盆地直接借鉴该方法,效果却大相径庭,主要由于中国油气资源多分布在边远山区资源且离地表较远;另外其丰度较差,矿井开采期较短;地质结构种类较多,因此需要不同的开发技术。四川盆地属于海相页岩储层,可借鉴美国经验,而吉林东部盆地属于陆相页岩储层,美国技术不适用,需要对美国技术进一步改进和创新。

压裂工艺是页岩油气藏开发技术中的核心技术,压裂费用一般占页岩气开采总费用的30%左右,是页岩气开采能否实现低成本工业化开发以及保证页岩气产量的关键点。压裂规模虽与产能有一定的正相关,但是始终会有一个拐点,这个拐点之后,即使再增大压力规模,产能增加也有限,这主要是由于应力阴影的产生造成的。应力阴影是指在水力压裂过程中,裂缝的展开导致裂缝周围的岩石被压缩,而产生额外的应力,所以邻近水平井的不同压裂级数或者单级簇数的裂缝产生的应力阴影会叠加,削弱压裂效果。因此压裂施工设计并不是规模越大越好,一定要基于地质及地质力学的认识。

从上世纪90年代开始,业界已认识到评价岩石各向异性的重要性,以声波测井数据为基础的岩石各向异性评价方法已在业界广泛使用,但斜井段声波有其特殊性和复杂性,在许多工作流中往往被忽视或错误使用。出于勘探开发经济性考虑,区块内勘探井或导眼井的数量较少,因此垂井段声波数据量有限,仅采用这些数据外推会导致上覆地层各向异性、岩石强度、地应力场等参数偏离地下真实情况,这些参数对水力压裂方案的设计及优化至关重要。若直接利用斜井段声波数据也会对地质力学分析造成错误的结果,因为斜井段测量的声波既不代表横向波,也不代表垂向波。为此走在业界技术前沿的斯伦贝谢提出声波垂化技术,充分利用斜井段数据,极大提高区块和平台内声波测井数据的利用率,精细地层各项异性的认识。

什么是斜井段声波垂化技术?以及如何进行声波垂化?斯伦贝谢专家给出了详细的解释和具体的工作流:

声波垂化实际上是将声波数据中的垂向分量和横向分量剥离出来,通过岩心实验获取地层各向异性强弱,通过复杂的反演运算得出声波随着井斜角的变化规律。Tec log的(SWA)模块提供声波垂化的完整解决方案。同时水平井测量到的声波表征是横向的地层应力学,也需要对水平井的数据进行垂化处理。

03. 中国页岩气开发技术方向

目前中国许多盆地如四川盆地,鄂尔多斯盆地的非常规油气藏已有数百口水平井,这些水平井包含斜井段已经测量了声波数据,但是由于受传统认识局限性及数据处理方式的单一性,这些数据并没有被有效率用;而实际利用的仅仅直井段的数据较少。

较少的数据点局限了地质应力认识,局限的地质应力认识造成了压裂施工效果的不理想,这也是造成中国页岩气藏开发直到目前未取得突破的一个重要原因。若运用声波垂化技术,将区块斜井段的声波数据进行垂化处理,对地层各项异性的认识更加精确和全面,在精确的地层各向异性认识基础上优化压裂方案设计,这将会大大助推页岩气的开发进程,提高开发效果。


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