页岩气勘探开发技术

■ 敏 锐

页岩气的勘探方法多种多样，多学科综合勘探是主流发展方向。

微地震压裂监测技术

这是近年来在低渗透油气藏压裂改造领域中的一项重要新技术。该项技术通过在临井中的检波器来监测相对应的压裂井在压裂过程中诱发的微地震波，来描述压裂过程中裂缝生长的几何形状和空间展布。它能实时提供压裂施工产生裂隙的高度、长度和方位角，利用这些信息可以优化压裂设计、优化井网或其他油田开发措施，从而提高采收率。国外已将微地震监测技术视为确定水力压裂裂缝方位和形状的一种重要的实用方法。三维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质性和裂缝发育带，可以提高探井(或开发井)的成功率，裂缝的存在会引起地震反射特征的改变，往往裂缝存在的区域也是页岩气高产区域，应用高分辨率三维地震可以识别裂缝，主要利用属性（比如曲率、相干）及方位AVO识别裂缝。微地震监测是一种主要用于油气田开发的新的地震方法，可以在水力压裂过程中对裂缝进行实时监测，进而优化压裂设计，已经成为页岩气开发的关键技术。

水平井技术

页岩气开发中主要使用垂直井和水平井。2002 年以前，垂直井是美国页岩气开发的主要井型。在2002 年Devon 能源公司在Barnett页岩的7 口试验水平井取得了巨大成功后，美国页岩气的开采才大力推广水平井，水平井已然成为页岩气生产开发的主要钻井方式。而垂直井主要用来提供储层特征、钻井、压裂参数。水平井的成本虽然比垂直井高1～2倍，但其产量却是垂直井3倍多。水平钻井取得成功的关键是有效的井身设计，这利于节约完井和管理成本。钻井作业采用泥浆系统、井下钻具以及定向设备等常规钻井技术。通常，水平段越长，最终采收率和初始开采速度就会得到越大的提高。

完井技术

完井过程既要提高储层渗透率，又要避免储层损害，这直接关系到页岩气的采收率。页岩气井通常采用泡沫水泥固井技术。泡沫水泥具有浆体稳定、密度低、渗透率低、失水小、抗拉强度高等特点，因此泡沫水泥有良好的防窜效果，能解决低压易漏长封固段复杂井的固井问题，而且水泥侵入距离短，可以减小储层损害。国外经验证实，泡沫水泥固井比常规水泥固井产气量平均高出23 %。页岩气井的完井方式主要包括组合式桥塞完井、水力喷射射孔完井和机械式组合完井。

压裂技术

水平井加多级压裂是目前美国页岩气开发应用最广泛的方式。目前常用的技术有多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂和同步压裂等。对于埋藏较浅，地层压力相对较低的页岩气藏进行增产改造时，一般用液氮或二氧化碳泡沫压裂作业。

清水压裂是利用大量清水以较高的泵入速率进入地层诱导产生具有足够几何尺寸和导流能力的裂缝以实现在低渗、大面积的净产层里获得天然气工业产出的压裂措施。水力喷射压裂是用高速和高压流体携带砂体进行射孔，打开地层与井筒之间的通道后，提高流体排量，从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术。