巴尼特页岩开发
到2008年,Barnett shale有超过10000口页岩气井,主要分布在盆地的东北部(图2-11)。其中2001之前的页岩气井较少,不到1000口。2002年以来,随着页岩气勘探开发的升温,页岩气井开始大量增加,到2008年底,已超过10000口(图2-12)。随着页岩气井的增加,页岩气探明可采储量也明显增加,产量也有所加快(附图2-13)。
值得注意的是,随着巴奈特页岩页岩气的不断勘探,液态烃的探明储量也在不断增加,到2007年底已超过3000万吨(图2-14)。液态烃的产量也迅速增加(图2-15)。
图2-沃思堡盆地Barnett页岩气井的分布(根据EIA,2009)。
图2-12 Barnett页岩钻井数量和月度产量增长(根据HPDI,2008)
图2-13巴尼特页岩气探明储量增长(根据EIA,2009)
图2-14巴尼特页岩液态烃探明储量增长趋势(根据EIA,2009)
图2-15巴尼特页岩中液态烃的月产量增长(根据HPDI,2008年)
(二)巴尼特页岩气产区特征
与俄亥俄、安特里姆、纽瓦尔巴尼和刘易斯页岩相比,沃思堡盆地的巴尼特页岩有两个明显的优势:一是巴尼特页岩为超压,压力梯度为11.76 kPa/m;第二,页岩气的丰度很高。这两大优势是巴奈特页岩气在沃思堡盆地开发成功的主要因素。综上所述,巴尼特页岩产区具有以下特点:
(1)页岩系厚度为122 ~ 183m;
(2)原始孔隙度为4% ~ 5%,渗透率小于0.001×10-3 μm 2;
(3)开发井的深度为1830 ~ 2745米;
(4)页岩裂缝多被方解石充填;
(5)单井控制储量大于0.28×1012 m3;
(6) 98%的生产井是水平井。
直井初期产量一般为14150 ~ 19865438+100 m3/d;单井控制储量为0.28×10-3 μm 2;水平井初期产量为84900 ~ 141500 m3/d,单井控制储量为0.85×101.2m 3..
(三)巴尼特页岩综合地质评价经验
页岩气地质评价包括新勘探区的页岩气评价和已开展常规油气勘探区的再评价。因此,充分利用现有信息和知识是页岩气地质评价的捷径。
1.评估内容
由于页岩气的特殊性,评价内容的侧重点不同于其他非常规天然气资源。页岩气的勘探开发主要包括:①地层和构造特征,②岩石和矿物组成,③储层厚度和埋深,④储层空间类型,储层物性(孔隙度、渗透率、裂缝长度、宽度和导流能力,裂缝与孔隙度的关系等。)、⑤页岩储层的非均质性、⑤岩石力学参数、⑦有机地球化学参数、⑧页岩吸附特征。
2.地质研究
首先开展区域地质研究,分析研究区地层沉积、构造及演化;然后,在区域地质研究的基础上,分析了区域应力场的特征和变化规律。针对页岩气勘探开发,应在以下四个方面开展有针对性的研究:
(1)富有机质页岩的基本特征
通过地质、地球物理和地球化学资料,确定了富有机质页岩的层位和分布。分析确定页岩系的岩石类型、剖面组合、沉积微相和矿物组成,进一步研究岩石有机碳含量及其在剖面和平面上随岩石类型和沉积微相的变化规律,确定有机质成熟度。
当有地震和钻井数据时,可以通过地震和井眼数据对上述参数进行研究和标定。其中,测井资料可以标定岩石的矿物成分、有机质类型和演化程度,划分沉积微相。地震资料可以识别富有机质页岩岩系和空间分布,编制富有机质页岩厚度和埋深平面图。
(2)岩石的孔隙度和渗透率特征、力学参数和敏感性参数。
通过岩心和测井资料,研究了富有机质页岩的孔隙度和渗透率。通过岩心和薄片分析,研究了岩石的宏观和微观断裂特征;利用扫描电镜对岩石的微观孔隙、断裂特征和矿物组成进行了研究和分析。通过低压注入N2、CO2和CH4,高压注入汞,研究了岩石的孔隙结构。在建立岩电关系的基础上,通过测井资料研究和解释了富有机质页岩岩系的物性特征和变化规律。通过岩石力学实验,确定岩石的弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗剪强度和抗压强度。
参数和其他数据。通过敏感性实验,确定了岩石的水敏性、酸敏性、碱敏性、速敏性和压力敏性,为钻井和压裂提供了基础参数。
(3)富有机质页岩系的含气性
以岩心数据为基础,标定饱和度数据,建立岩电关系,通过测井数据确定富有机质页岩系的游离气含量。通过岩心解吸和等温吸附实验研究,确定了岩心的吸附气体含量和残余气体含量。最后,确定富有机质页岩地层的总含气量。
岩心数据标定后,可以通过测井数据同时确定游离气、吸附气和总页岩气的含量。
(4)页岩气资源潜力
预测了目标区页岩气的地质资源量和资源丰度,获得了页岩气资源潜力数据,为目标区页岩气开发提供了决策依据。
通过以上工作,确定了页岩气关键参数的下限。美国几个盆地页岩气经济开发的关键参数主要考虑孔隙度、含水饱和度、含气饱和度、渗透率和总有机质含量。要求的孔隙度>;4%,含水饱和度< 45%,含油饱和度< 5%,渗透率>;100×10-3μm2,总有机质含量>:2%(表2-7)。
表2-7页岩气开发关键参数下限
(根据斯伦贝谢公司,2006年)
3.钻井、完井和增产措施
页岩气勘探一般以直井为主。页岩气开发大多基于水平井。Barnett shale的实际钻井经验表明,水平井获得的估算最终采收率约为直井的3倍,而成本仅为直井的2倍。配套的三维地质精细描述技术、地质导向技术和成像测井技术对深入研究页岩储层、提高钻井成功率、优化完井作业、确定射孔和增产的最佳目标具有明显的作用。
含气页岩中的天然裂缝虽然具有一定的功能,但通常不能提供经济开采所需的渗流通道,大多数含气页岩需要水力压裂。
在1500 ~ 3000 m范围内,通常通过泵入低粘度水基减阻液和支撑剂进行增产处理。在深度较浅或压力较低的页岩中,泵入氮气泡沫压裂液。在Barnett页岩中,过去使用二氧化碳和氮气泡沫压裂和大型水力压裂(每次需要2270m3交联凝胶和635吨支撑砂),但由于成本高,在1997中不再使用。目前,减阻增水技术已经成为Barnett页岩中最常见的增产措施,增产作业成本的降低使作业者可以完成Barnett页岩的上部层段,从而使预计最终采收率提高20%以上。