页岩油气钻完井技术进展与展望
时间:2024-10-28 14:06
来源:2024石油与装备10月刊
作者:小编
我国页岩油气资源 很 丰 富, 中 高 层 数资源量达到了 500 多 亿 吨, 页 岩气资源量有 86 万亿方。现在, 全国页岩油产量也达到了 400 万 吨,页岩气产量达到了 250 亿方。 中石油建立了陇东、吉木萨尔和 古龙三个页岩油国家示范区,长 宁 - 威远、昭通两个页岩气国家 级示范区,2023 年页岩油产量接 近 400 万吨,页岩气产量 200 多 亿方。上述成绩都是通过油气田 工程技术才的实现!
中石油页岩油气钻完井工程
古龙页岩油开发经历了先导 性试验 - 发展成熟 - 完善提升三 个阶段,现在形成了井身结构简 化 - 油基钻井液 - 一趟钻配套技 术,井筒高效、清洁等技术。早 期打古龙一井的时候,钻井时间 非常长,为 108 天,到后面的 68 天,33 天,28 天, 平 均 井 深 也 达到了 4,700m,水平段长达 2, 000 多米,钻井周期平均 23 天, 最快不到 10 天。
值得一提的是这 是铁人钻井队 1205 创造的纪录。 在吉木萨尔的页岩油,现在 定型是二开,直井段是弯螺杆 + 异型齿强攻击性钻头来进行钻井, 斜井段定型是油基钻井液宣导, 通过强化钻井参数,目前最高探钻达到了 4,000 多米,水平钻 一趟钻占比达到 40%,但与国 外相比,还是低。这也经历过三 个阶段,先导性试验、评价和工 业化试验和示范区,2023 年平 均 井 深达到 5,700 多米,水平 段长是1,850m, 钻 井 周 期 是 30 天左右,年产油达到 63 万吨。 陇东页岩油采用了二开井身 结构,长水平段三维井眼轨迹设 计与控制,通过强化参数、高性 能的水基钻井液,形成了黄土塬 地貌的工厂化钻井模式,最大平 台达到 31 口井,最大水平段用 水基钻井达到5,000 多 米。 到 2023 年 为 止 , 打 了 175 口 井, 平均完成井深,这里相对浅一些, 3,871m,水平段 1,600 米左右, 钻井周期 28 天,年产量已经突 破 了 200 万 吨,2025 年 要 实 现 300 万吨。
在川渝的页岩气,主要是围 绕着提升控储能力,提高施工效率,实现安全钻井,完善形成了 大平台 + 长水平段控储,也是通 过工业化作业、加强化参数和一 趟钻三大关键技术来进行,2023 年完成 340 多口井,平均井深 6, 000 多米,水平段 1,900 米,钻 井周期是 97 天,这里面含油比较 深,整个钻井速度比较强,创建 了页岩气水平井日进英里记录。
钻完井工程技术发展建议
从钻井技术的总体指标看, 与美国相比,我国的 PDC 钻头的 耐磨性、攻击性存在差距。推靠 式、指向式和复合式导向工具还 没有完全成熟,一趟钻技术有待 强化,装备、工具智能化程度亟 待提高,包括自动化钻机。自动 化钻机还没有形成整个地面的自 动化,地下、地上、地面整个自 动化没有实现闭环,因此还有很 多的进步空间。我国的导向系统 还有差距,高造斜导向系统还是 落后,这些都需要进一步攻关。
针对这些问题,建议从以下 几个方面入手:一是要打长打好 水平井,提高单井产量。现在产 量整体上低于北美,水平段是制 约单井产量提高的关键因素。因 此必须要坚持工程地质一体化, 开展高效钻头、导向工具,包括 钻井液,还有导向系统,要打长 水平井,提高钻遇率,提高长水 平段长,提高单井的控制储量、 单井 EUR。
二是要加快新一代导向工具 研发,不断提高储层钻遇率和钻 井效率。我国家高造斜率和高温 的导向系统还是问题,特别是抗 高温能力不足,而且需要研发升 级带伽玛成像、便捷探测功能和 适用于油基钻井液的钻井技术。
三是推动钻井液技术迭代升 级,支撑安全高效经济钻井。我 们发现水基钻井液我们打不长, 于是提出了“化学成膜 - 胶结固 壁”理论,希望用水基钻井液来 降低成本。我们研发的主要材料 是可以胶结成膜,这里面浸泡 20 分钟,在颜色上就可以形成一层 看得见的膜,这里面可以把岩石 的微裂缝和孔隙封堵住,而且岩 石强度比原来的岩石强度提高, 进一步形成以后缩水。
四是建立页岩油气全过程储 层 保 护 技 术, 提 升 单 井 EUR。 我们的井产量非常快的递减,这 个原因要深入思考。页岩油气虽 然通过压裂压成了缝,建立了通 道,把支撑剂加进去了,但是前 期钻井液进去以后,已经把地层 泡软了,泡软以后压裂液继续进 去两者耦合在一起,导致岩石更 软。我们压裂开以后希望是通过 支撑剂支撑,希望岩石是一块钢 板。但是我们发现它这个时间稍 微长一点以后,我们这个岩石缝 面的力学形式弱化,泡软了,岩 粉脱落,堵塞了支撑层。掉下来 以后,结块以后和支撑剂在一起, 渗透率损害达到了 90% 以上。同 时,我们发现钻井液、压裂液耦 合以后应力敏感损害系数平均增 加 48%。现在用二氧化碳压裂液 提高产量,下一步明确井筒工作 液,要找到一个最佳配合模式。
五是大力推进数字化转型、 智能化发展专项攻关,助力高质量 发展。现在通过人工智能、云计算 等等来助推钻完井工程技术转型升 级,下一步要加大推广力度。 六是储备研发中低熟页岩油 原位转化技术。我们在重复美国 的技术,美国试了 30 年,花了 很多费用没有做成,没有实现中 低熟页岩油的经济有效开发。因 此我国是否还要继续?我国一定 采取更加合适的方式,通过压裂 以后把催化剂输入进去进行加 热来降低温度。在试验过程中 也能够做到降低 70 度,但还不 够。因此在这里提出开展在压 裂过程中把微生物输进去,通 过 微生物把中低熟页岩油先催 熟,一段时间以后再把催化剂 用粉末、固体催化剂,用压裂 液带进去很难带进去,研发出 离子液体催化剂。这样可实现 加热温度降低 100~150 度,这 样有利于中低熟页岩油将来有 可能实现经济有效开发。