页岩气开发涪陵焦石坝压裂国产化情况调查-中国煤炭（煤矿）新闻网

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页岩气开发涪陵焦石坝压裂国产化情况调查

煤炭资讯网

2015-4-18 21:34:46 能源新闻

      我国的页岩气资源潜力巨大，但制约开发的关键是效益。而能否实现有效开发的关键因素是如何降低成本。如何降低成本？技术、装备的国产化是必由之路。
      页岩气开发的主要手段是实施体积压裂，因此，压裂成本在整个建井成本中占有50%的比重，如何降低压裂成本，中国石化在重庆涪陵的焦石坝探索出了一条可行之路。
基本情况
      焦石坝页岩气区块位于重庆东北方向，距重庆市150千米，距涪陵40千米，属于丘陵山区。中国石化在该地区成功建设了页岩气开发示范区，2014年，页岩气产量超过10亿立方米。
      焦石坝构造主体平缓，是边缘被大耳山、乌江、石门、吊水岩、天台场等断层夹持的断背斜构造。焦石坝页岩气层为奥陶系五峰组和志留系龙马溪组，页岩气层段厚度89米。储层岩性以富含有机质、硅质暗色泥岩为主。孔隙度平均为4.61%，水平渗透率0.25毫达西，垂直渗透率为0.0323毫达西。气层地层温度82.8℃，地层压力为37.69兆帕，压力系数为1.55。储层脆性矿物平均含量大于60%，矿物脆性指数平均0.52。最大水平主应力63.0兆帕、最小主应力48.0兆帕，水平地应力差异系数0.3。
      储层脆性指数高、天然裂缝及层理缝发育、应力差异系数小，具备形成复杂裂缝的有利条件，通过优选压裂工艺及施工参数等可形成网络裂缝。综合“三项”指标，龙马溪组页岩气层易于形成放射状裂缝网络，适合于多级分段水力压裂改造。
      焦石坝页岩气为干气，不产水，组分以甲烷为主，含量98.27%，烃类总含量超过99%，不含硫化氢，为典型的优质页岩气。2014年4月9日，重庆市政府决定命名涪陵页岩气田焦页1HF井为“页岩气开发功勋井”。2014年9月6日凌晨，涪陵页岩气田6号集气站一体化流量计显示，焦页6-2HF井累计产量达1亿立方米，开发效果好于预期。
三位一体
      中国石化根据焦石坝页岩气地质特点和要求，采取国外技术引进和国内自主研发相结合的方式，逐步形成了优化设计、井下工具、压裂材料“三位一体’的分段压裂配套技术，满足了焦石坝页岩气开发的需要。
      根据气藏储层特点，以裂缝扩展规律研究、储层可压性评价为基础，以形成复杂缝或网缝、扩大泄气面积为目标，确定压裂主导工艺，同时结合相关研究成果，优化压裂工艺参数。筛选、评价适用的压裂液体系和支撑剂组合，分段压裂工具和配套地面装备。
      在分段优化方面，考虑水平井井眼轨迹、非均质性影响，依据岩性、电性、物性、有机质、岩石力学等参数，结合井网部署固井计质量，进行综合优化分段。
      同时，开展簇间距优化建立应力干扰诱导应力场模型，以形成复杂裂缝网络为目的，分析计算诱导应力作用距离，确定合理簇间距。优化缝间距—缝间诱导应力，消除缝间12兆帕主应力差，使裂缝复杂化。优化裂缝净压力—实现缝间诱导应力值。最后是优化施工参数。
      针对页岩储层特征，采用缝网模式模拟，结合缝长及导流能力要求，根据气藏工程井距规划，进行室内模拟优化压裂规模。
      在具体实施中，对五峰组，单段液量1500-1900立方米，单段砂量为55-65立方米。以网络裂缝形成为主，层理开启较多，缝高和缝长延伸相对受限，主要以泵入液量为目标，促使裂缝的剪切滑移。对龙马溪组，单段液量1600-2000立方米，单段砂量为60-80立方米，以复杂裂缝形成为主，层理开启较少。
      在压裂材料方面，采用减阻水+胶液的压裂液组合，利用减阻水制造复杂网缝、扩大改造体积，胶液携砂、造主缝、提高裂缝导流能力。
       在井下工具国产化方面，中国石化研制出了外径100毫米的国产复合桥塞，也能适用于壁厚12.34毫米的5吋套管(内径115.02毫米)，通过性更好。
      国产复合桥塞内径大于进口复合桥塞内径(16毫米)，利于压后返排。国产复合桥塞设计工作温度为150℃，高于目前工区使用的进口复合桥塞(工作温度123℃)，安全系数更高。
效果满意
      通过压裂软件模拟、施工参数拟合、统计数据分析、现场实时优化等多种方法和技术手段，不断细化工艺参数，在焦石坝页岩气田形成了针对不同小层的压裂工艺模式。
      截至目前国产桥塞共使用18口井，90支。其中105毫米外径球笼式46支，105毫米外径实心桥塞1支，100毫米外径球笼式桥塞43支，其中有3支是使用连续油管带液压坐封工具坐封桥塞。
国产桥塞在泵送过程中承受最大施工压力56.63兆帕，全井施工未出现中途遇阻、中途坐封、泵脱等事故，施工成功率100%。每一级桥塞坐封后验封50兆帕，压降均小于0.5兆帕，验封均合格，压裂施工中承受最大施工压力88.2兆帕。
      平均单只复合桥塞纯钻除时间为67.9分钟，最短为33分钟；国产复合的平均纯钻除时间与单只MAGNUM桥塞平均纯钻除时间几乎相同、可钻除性相当。
      实践证明，根据焦石坝储层脆性矿物含量高的特点，对照“页岩气压裂参数相关图”优选使用滑溜水、线性胶作为压裂液体系是合适的。利用滑溜水段塞式加砂工艺促进体积缝形成，利用线性胶连续性加砂形成具有较高导流的主裂缝，有效地提高了裂缝导流能力。
      优选两种减阻水，具有低摩阻、地层配伍性好、易配制、可重复利用的特点，性能满足页岩形成复杂缝网改造的工艺要求。同时形成了以混配车为主导的连续混配工艺，满足了现场大排量、大液量施工的需求，具有水化性好、基本无残渣、悬砂性能好、抗剪切性能好的特点，能够满足压裂造主缝的要求。
      压裂液体系，满足现场施工要求，质量稳定，能够确保措施效果。良好的溶解性，易分散、溶胀，可连续在线混配。添加剂用量较低，降低劳动强度及成本。液体性能易调节，调节流变调节剂用量即可实现良好的交联调挂。
在支撑剂方面，选用100目粉陶+40/70目树脂覆膜砂+30/50目树脂覆膜砂，或者100目粉陶+40/70目低密度陶粒+30/50目低密度陶粒，收到了良好的效果。
      焦石坝五峰-龙马溪组页岩气藏地质条件优越，目前，中国石化已经在涪陵地区形成了环境友好的优快钻井技术系列和页岩气长水平井分段压裂试气技术系列以及配套技术，压裂成本降到3500万元以下。

来源：：《中国石油企业》作者：袁伟

编辑：徐悉

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