页岩气开发技术现状及研究方向

2020-01-12陈煌

化工设计通讯 2020年8期

陈煌

（江西省华赣劲旅生态环保有限公司，江西南昌 330096)

近些年来，页岩气开发成了一项热门话题，页岩气的开发有利于弥补常规油气资源匮乏的现状，同时有利于推动能源领域的进一步发展，目前，国内外学者都对页岩气的开发问题进行了全面研究，也取得了众多的研究成果。但是页岩气与常规的油气资源不同，所以应用传统的天然气开发技术很难对页岩气进行高效的开采，需要从多个角度出发对其开发技术进行全面研究[1]。为了推动页岩气开发技术的进一步发展，本文对目前的页岩气开发技术现状进行调研研究，发现目前在开发过程中存在的问题，从多个角度出发，提出页岩气开发未来的研究方向，为推动能源开发技术的进一步发展奠定基础。

1 页岩气开发技术现状

1.1 测井技术现状

页岩气与常规的天然气存在很大的差别，尤其是在成藏机理以及储层特征方面，页岩气都具有自身的特点，在进行页岩气识别的过程中，识别的方法也与常规的天然气存在很大的差别，一般情况下，储层的含碳量以及成熟度是对页岩气进行识别的重要指标，通过对地层中的化学指标进行全面的认识，对地层中的化学样品进行分析，并使用测井资料对地层中的含碳量以及成熟度进行计算，就可以实现页岩气识别。地层中的含碳量可以表示出页岩气藏的潜力，成熟度主要可以表示出页岩气藏的演化特征，这两项指标都可以对地层中的页岩气量进行表示。在另一方面，对原有的测井资料进行复查，也是进行页岩气寻找的主要方式，通过对测井资料进行全面的分析，就可以在测井曲线上寻找页岩气藏。目前，国内学者已经证明了对测井资料进行分析可以寻找页岩气藏，同时，对页岩气藏的相关参数进行了计算，使得页岩气的寻找更加准确。通过对国外资料进行全面的调研后发现，通过对原有的测井资料进行分析，对原有的老井进行复查，可以实现在页岩气勘探领域的巨大进步[2]。

1.2 钻完井技术现状

在进行页岩气开发的过程中，为了提高页岩气的开发效率，需要尽可能地利用储层中的裂缝，同时需要使得井筒穿越更多的储层，因此，一般情况下，油气田企业都会使用水平井技术对其进行开发。首先，需要使用三维地震技术对水平井进行全面的设计，钻井方向需要垂直于地层中最大应力的方向，使得井筒与裂缝之间的交叉更加紧密，使得页岩的表面被充分打开，在另一方面，如果使用传统的定向钻井技术，则钻井作业的扭矩和阻力都会受到相对较为严重的影响，在造斜作业的过程中会产生较大的偏差，钻完井以及测井作业的难度都会增加，针对该种问题，对于曲折度相对较小的页岩气井而言，工作人员需要引入旋转导向技术，进而解决钻井过程中扭矩以及阻力的问题。其次，在进行钻完井作业的过程中需要使用随钻成像的测井技术，进而使得测井作业过程中产生的问题可以被解决，在引入该项技术以后，可以对地层的电阻率以及斜角进行全面的分析，为工作人员提供地层构造以及力学特征等相关信息。对于井网相对较密的页岩气井场而言，通过引入该项技术，可以对邻井中的裂缝进行全面的分析，有助于工作人员采取合理的增产措施，如果可以对地层中裂缝的分布状况以及方向进行分析，则可以指导工作人员对地层中的应力变化规律进行计算，这对于降低钻完井的费用十分有利。

1.3 储层改造技术现状

地层中裂缝的发育状况决定着页岩气的运移以及聚集，对于页岩气的经济性开发也会产生严重的影响，目前，我国在进行页岩气开发中发现，只有少数的页岩气地层中天然裂缝的发育相对较好，这种类型的页岩气井可以直接投入使用，其他页岩气井都需要采取合理的压裂措施，进而使得井筒附近储层的导流能力可以得到有效的提升。储层改造主要是针对地层发育相对较差的页岩气井，对其采取合理的压裂以及相关施工工艺，使得页岩气开发过程中的效果以及效益都可以得到全面的提升。对于较深的页岩气井而言，一般需要采取氮气泡沫的压裂措施，如果某页岩气井需要使用清水压裂方法，则需要在压裂液中加入一定量的抑制剂，同时要求地层中不得含有较多的蒙脱石，这主要是因为蒙脱石对水具有很强的敏感性，在遇到水以后会出现严重的膨胀，此时地层中的渗透率将会严重下降，因此，在进行压裂作业之前，工作人员需要使用X射线衍射等相关技术，对地层中黏土的性质以及含量进行全面的测试，根据测试结果以及页岩气井的基本特征，对压裂改造技术进行合理的选择[3]。

2 页岩气开发技术研究方向

2.1 储量计算研究

目前，在对页岩气藏进行储量计算的过程中存在计算困难的问题，这主要是因为页岩气与常规天然气相比，在成藏方面存在着较大的特殊性，在页岩气藏中，游离气和吸附气同时存在。页岩主要指的是含有有机质和黏土的矿物质，地层中的孔隙中含有很大的比表面积，这使得孔隙表面吸附了大量的天然气，这就是地层中含有大量吸附气的主要原因。在储存空间中，基质裂缝和次生裂缝也处于共存的状态，由此可见，页岩气藏中主要存在三种形式的天然气，分别是裂缝中的游离气、裂缝中的吸附气以及基质孔隙内的游离气。在进行页岩气储量计算的过程中，工作人员需要对基质的孔隙度、基质的吸附量以及含气的饱和度进行全面的计算分析，同时需要对裂缝系统进行准确的评价。

2.2 渗流机理研究

页岩气的流动机制主要可以分为四种类型，分别是渗流、扩散、自吸以及解吸附。首先，因为气体滑脱机理的存在，所以游离气的流动属于非达西流动，但是天然气在裂缝中流动时属于达西流动；其次，由于吸附气的存在，会对地层中的渗透率产生不利的影响，这主要是因为吸附气会对分子产生较大的引力作用，由于有机质属于一种多孔状态的介质，所以吸附气会进入到有机质的孔隙之中，进而使得页岩气的扩散作用逐渐降低；最后，在进行储层压裂作业的过程中，由于储层内具有很强的自吸作用，同时受到重力分异的影响，压裂水的反排效率会受到严重的影响，在孔隙的底部位置处会聚集大量的游离水，地层的自吸作用逐渐降低。通过以上分析可以发现，页岩气的渗流机理相对较为复杂，需要对其进行深入研究。