在涪陵页岩气田勘探开发中,创新形成了页岩气地质综合评价技术、页岩气开发设计与优化技术、页岩气水平井组优快钻井技术、页岩气长水平井高效压裂技术、页岩气采气工艺配套技术、页岩气绿色开发技术等六大核心技术,高速、高效、绿色地开发了中国首个大型页岩气田,涪陵页岩气田立体开发模式实现采收率最高达到39.2%,达到世界领先水平,引领中国页岩气开发。
1、页岩气地质综合评价技术
一是建立了页岩气层精细表征技术,细分开发小层,明确了有利开发层段,9小层划分方案已成为中石化五峰-龙马溪组页岩气开发小层划分推行方案,并在南方海相页岩气开发中全面推广应用。
二是创建了压前压后一体化的页岩气地质建模技术。创建以有限元模拟为核心的地应力模型,形成了以离散裂缝网络为核心的多尺度天然裂缝融合建模方法。
三是创新了页岩气评价选区指标体系。针对中国南方海相页岩复杂构造地质条件,建立了以页岩含气性和可压性为核心的页岩气开发选区评价指标体系,实现了复杂构造区页岩气勘探选区评价。
2、页岩气开发设计与优化技术
在页岩气室内流动实验基础上,探索页岩气渗流机理,建立了一套页岩气产能评价及动态预测、开发技术政策优化等页岩气开发设计与优化技术。
一是多尺度介质和多流态室内实验技术。研发了全直径页岩高温高压(150℃、70MPa)实验装置,可以模拟纳米-微米-毫米级孔-缝介质中流动全过程;建立了页岩气吸附与游离两种赋存状态、孔-缝双重介质、解吸-扩散-渗流三种流动机制下流固耦合数学模型,揭示了页岩气流动全过程机理。
二是建立了页岩气分段压裂水平井产能评价和预测技术。建立了非均匀压裂水平井非稳态产能评价解析方法,实现了单段产气量及裂缝半长定量描述;建立了页岩气井可采储量预测的新方法,提出了“页岩气井产能系数”概念。
预测模型与实测对比图
三是形成了页岩气开发政策优化技术。页岩气开发层系由单层向多层推进、井距不断向小井距发展,水平段长不断增长,叠层立体开发关键技术进一步提高了储量动用率、采收率。
立体开发模式图
3、页岩气水平井组优快钻井技术
针对气田山地地形、溶洞多、暗河多、裂缝多、漏失多的复杂地质特点,形成优化设计、优快钻井、一趟钻、特色完井技术系列,实现安全、快速、高效成井。
一是建立了全方位优化的钻井设计技术。提出了交叉式和鱼钩型井眼轨道设计方案,研发了三维地学模型下的井眼轨道设计技术,形成了丛式水平井组井眼轨道优化设计技术;首创设计“瘦身型”井身结构,用更小的井眼、更简单的结构,实现钻井有效提速、成本下降、固废产生量下降。
鱼钩型井眼轨道设计 三维地学模型下的井眼轨道设计
二是形成了页岩气井水平井优快钻井技术。研发了利于工具面稳定的定向专用PDC钻头、降低托压的降摩减阻工具、耐油长寿命螺杆钻具等关键钻井提速工具;拥有自主研发的水平井导向应用系统;长水平段(2500~4000m)可实现水平井在优质储层段高效穿行(在5m靶窗内,储层穿行率达到98.7%),并可实现“一趟钻”。
三是山地条件下的钻井井工厂施工模式。形成了快速移动钻机及设备配套技术、平台地面布局优化技术、钻井工厂化作业设计技术、钻井液重复利用技术、基于学习曲线的技术集成技术。
4、页岩气水平井高效压裂技术
基于页岩气缝网压裂理念,围绕不同区域、不同地质特征下改造需求,以提质、增效、降本为核心,形成三项标志性技术、四项关键工艺技术。
一是形成了一体化缝网压裂差异设计技术。基于不同储层特征,结合室内大型物模试验,针对页岩气井层理、脆性等储层特征差异进行针对性参数优化,形成了页岩气水平井缝网压裂差异化设计技术。
室内大型物模试验
二是配套了高效低成本压裂装备、材料、工具。中石化研制配套了4.5-7in全系列速钻(复合)桥塞、大通径复合桥塞、全可溶压裂桥塞、电动压裂泵、连续油管装备、带压装备和工具。
三是创新了“以井工厂拉链+全电驱压裂施工”为核心的新型高效压裂运作模式。全方位打造少占地、大规模、高效率的全电驱压裂压裂模式,单机组单日最高压裂9段。
电驱压裂现场
四是创建了特色“重建井筒”重复压裂配套工艺技术。形成了“井筒重建+一体化变粘压裂液+簇间暂堵”的重复压裂工艺,重复压裂后的压力和产量恢复到初次压裂的80%。
“套中固套”重建井筒示意图
5、页岩气采气工艺配套技术
在国内尚无页岩气开发规律可借鉴的情况下,以保证气井长期稳定生产、压力递减慢为目标,优选了无阻流量经验配产法、采气指示曲线配产法和不稳定产量分析法(RTA),综合以上三种方法,建立页岩气井稳产阶段动态配产方法,形成了递减期生产规律预测技术。
集成应用了早期优选管柱、中期增压开采、后期“增压+排采”复合的页岩气井全生命周期采气技术体系,形成了排水采气技术系列,降低综合递减率。
6、页岩气绿色开发技术
坚持资源开发与生态保护并重,严格遵守《环境保护法》,推行"减量化-再利用-再循环"的清洁生产方式,以页岩气绿色钻井技术及油基岩屑热解资源化处理技术等技术体系为支撑,做到了水体保护有效、废水重复利用、污水排放为零、废渣100%无害化处理。
1、碳酸盐岩储层预测及精细描述技术
利用高分辨率地震资料,在高分辨层序地层学分析的基础上,通过研究储层特征,利用目前国内外先进的商用软件以及自主研发的储层预测软件,开展气藏储层预测。
应用的主要技术有:二维地质建模及正演技术,多参数地震属性分析技术,波形指示反演及储层定量预测技术,含气检测技术。
碳酸盐岩储层预测及精细描述技术相关图件
2、碳酸盐岩气藏动态分析技术
为加强气田开发管理,提高气田动态分析水平,2008年以来,引进国内先进的软件,成功应用于气田多口气井,在试气、试井分析,产量、压力预测等方面取得了良好效果,有效指导了气田开发。
应用的主要技术有:Fast高级产量递减分析技术, PIPESIM节点分析技术,Saphir试井解释技术,Topaze生产分析技术等。
Saphir试井解释模型