水平井開發技術,非常規油氣勘探開發技術展望

時間 2021-09-06 16:08:26

1樓:中地數媒

從北美地區非常規油氣資源勘探開發歷史,不難發現,勘探開發技術的顯著進步,是非常規油氣資源得以開發利用的關鍵;政策的扶持和比較高的油氣**,對非常規油氣資源大規模發展也非常重要。與常規油氣資源相比,非常規油氣資源具有勘探開發難度大、生產成本高、環境影響大等特點。因此,若不能突破關鍵生產技術,非常規油氣資源將很難形成工業化生產。

近年來,隨著水平井鑽完井技術、直井多層與水平井多段大型壓裂技術、微**監測技術的不斷突破和完善,以致密砂岩氣、頁岩氣等為代表,北美地區非常規油氣資源勘探開發取得了重大進展,逐漸成為重要的油氣勘探開發領域。北美地區非常規油氣資源的成功開發利用,已引起全球有關國家和石油公司的高度關注,紛紛投入大量資金加強基礎研究與技術攻關試驗,這不僅會給全球非常規油氣帶來新的發展契機,也必將推動勘探開發技術的進步。

展望未來非常規油氣勘探開發技術的發展方向,關鍵是要不斷髮展水平井鑽完井技術、三維空間的體積壓裂與微裂縫監測技術,核心是提高單井產量和資源採出程度。

一、煤層氣與頁岩氣勘探開發技術

作為非常規天然氣資源的典型代表,頁岩氣和煤層氣賦存方式和開發技術工藝具有較大相似性。經過近20年的努力,北美地區已形成一整套較為成熟的開發技術,如微**、水平鑽井、同步多級壓裂技術、新式水處理技術等。以這些技術作為基礎,將對未來新的技術工藝發展帶來重大的影響。

生產需求決定了技術發展,煤層氣、頁岩氣的發展離不開儲層**和改造以及鑽井、完井和生產作業技術的突破和創新。其中水平井鑽井和完井技術是世界煤層氣與頁岩氣開發的關鍵技術。水平井技術、大規模水力壓裂和微**裂縫成像技術,極大地推動了barnett、woodford和fayetteville頁岩氣的開採。

裸眼洞穴完井技術在煤層氣開發,特別是高滲透率、超高壓的煤層氣開發中獲得了很好的應用效果。疊前**反演和螞蟻演算法追蹤技術是有效識別裂縫、尋找有效儲層的關鍵技術。

隨著社會的發展,環境保護將成為油氣勘探中的重要議題。未來煤層氣和頁岩氣的開發將採用多種技術優化組合。先進的鑽井技術、完井技術和有效儲層改造技術相結合將成為未來發展的方向。

這不僅可以提高儲層的產能,而且對於降低成本、保護環境起到重要作用。另外,二氧化碳注入提高煤層氣、頁岩氣採收率技術也將成為未來重點發展的技術之一。

二、緻密砂岩油氣勘探開發技術

緻密砂岩油氣為源儲異體,主要表現為源儲緊鄰,油、氣、水關係複雜。深盆氣、盆地中心氣、連續型油氣藏等均屬於緻密砂岩油氣範疇。低-特低孔滲儲層是緻密油氣藏最本質的特徵,也是開發過程中需重點解決的問題。

緻密油氣的勘探開發,已初步形成了一套較為成熟的勘探開發技術。如高精度三維**砂體識別技術、疊前**流體檢測技術、長井段水平井與大規模多級壓裂相結合的儲層改造技術以及改善開發效果的酸化壓裂技術。緻密砂岩油氣未來研究的重點和難點,在於儲層**、烴類檢測和改造技術、經濟可採儲量評估方法、提高單井產能、延長開採期限技術工藝等。

三、重稠油、油砂及油頁岩勘探開發技術

重稠油、油砂和油頁岩資源的共性是**密度和黏度大,流動性差,開發過程中的核心問題是如何減小**黏度,增強流動性,提高採收率。目前全世界大多數重油採用冷採技術進行開發,但冷採的採收率較低,僅為5%~10%。需要進行熱採以進一步提高採收率。

未來技術發展將從水驅到蒸汽驅,再到蒸汽/稀釋劑聯合驅,反映出從冷採到熱採,從單一熱採到綜合熱採轉變的趨勢。同時,環境因素也是開發技術必須考慮的問題(victor et al.,2008)。

有的石油公司利用蒸汽輔助重力驅技術、蒸汽吞吐增產熱採技術,對加拿大阿爾伯達盆地重油及油砂進行了開發。通過綜合運用水平井、多分支井以及流體流動能力監控技術,蒸汽熱採的功效大大提高,採收率可達35%~45%,約合25%~30%的總產油層採收率。

井下燃燒技術也是提高油藏溫度的重要方法。petrobank公司的重油綜合開採技術基於水平井技術,採用從端部到跟部(toe-to-heel)注空氣(thai)的開採方法。該方法不僅可提高火燒油層的效率,而且能耗明顯低於注蒸汽法。

另外,聚合物驅、熱採-化學驅等提高採收率技術,也有望成為未來研究的重點。

四、天然氣水合物勘探開發技術

天然氣水合物因受資源不落實、開採技術不成熟、環境後效難以**(一般ch4的溫室效應是co2的25倍左右)等諸多因素影響,目前尚未進行商業性的開發。但天然氣水合物十分誘人的開發前景,吸引了眾多國家和公司投入大量資金進行資源勘查與開採技術研發(george et al.,2008)。

考慮到其特殊的物理化學性質,天然氣水合物的未來技術發展須考慮以下幾個問題:

(1)研發有效克服天然氣水合物的鑽孔應力和壓力效應技術:在鑽探過程中,鑽井泥漿的溫度(30~40℃)超出天然水合物的溫度穩定性範圍,將導致鑽遇的水合物釋放氣體,在鑽孔中產生壓力泡沫。如果水合物數量大,會引起井噴。

水合物轉變為氣體,會使鑽孔鄰近的沉積物失去黏結性,導致鑽孔出現倒塌,形成卡鑽。因此,在水合物開發過程中,必須首先明確能反映鑽孔應力和壓力效應的有效引數,同時弄清不同鑽井方式對水合物的影響,進而有效避免鑽孔應力和壓力效應。

(2)建立天然氣水合物及其下伏氣體的技術生產標準:天然氣水合物及其下伏氣體的技術生產標準,取決於水合物的地質條件、丰度和總量,以及下伏氣體的型別、總量及分佈。如何確定這一標準是亟待解決的問題,它關係到鑽井與開發方式的選擇。

(3)要優先研發天然氣水合物開發過程中的環境效應解決技術:低溫高壓的形成條件,決定了天然氣水合物對溫壓條件十分敏感。如果海水溫度改變,或者由於冷水、溫水流入,或者厚冰層的移動,都會影響水合物的穩定狀態,直到無法繼續維持並轉變為氣體。

因此,在一年之內,隨著溫度的變化而形成的天然氣水合物,表明沉積物上存在某種定期進行的應力變化,沉積物的持續變化,最終一定會導致非平坦沉積體中的沉積物穩定性的長期變化。評估這種環境效應的影響、週期以及速度等對於天然氣水合物的開發至關重要。

綜上所述,隨著勘探開發技術的進步,一部分非常規油氣將成為常規油氣,轉化為經濟性資源。因此,針對不同型別非常規資源,進行理論技術創新是油氣工業發展永恆的主題。

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