文档介绍：【技术】美国页岩气勘探开发关键技术 
文/黎红胜汪海阁纪国栋温慧芸
中国石油集团钻井工程技术研究院
中国石油勘探开发研究院中国石油大学
引言
美国页岩气资源量达16. 9 万亿m3,可开采资源量7. 47 万亿m3。至20 世纪90 年代末,美国页岩气产量一直徘徊在( 30 ~ 50) 亿m3 /a。2000 年新技术的应用及推广,使得页岩气产量迅速增长。2005 年进入大规模勘探开发,成功开发了沃思堡等5 个盆地的页岩气田,产量以100 亿m3 /a 的速度增长。2008 年产量达到600 亿m3,占美国天然气总产量的8%,相当于中国石油当年天然气总产量,目前则已占到天然气总产量的13% ~ 15%。截至2008 年底,美国累计生产页岩气3 316 亿m3。预计2015 年美国页岩气产量将达到2 800 亿m3。自2009 年以来,北美的页岩气开发发生了革命性的变化,目前美国已取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国,实现了自给自足并能连续开采上百年。美国页岩气快速发展是技术进步、需求推动和政策支持等多种因素合力作用的结果。从技术进步角度来看,则主要得益于以下几方面的关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石力学分析、后期的钻完井技术以及压裂增产技术。
1 美国页岩气藏特点分析
美国页岩气藏具有典型的衰竭特点,初始产量高,前3 年急剧下降,随后在很长的时间里保持稳产并有所下降,生产寿命可达25 a 以上。美国页岩气资源丰富,致密页岩分布范围广,有效厚度大,有机质丰富,含气量大,裂缝系统发育,原始地质储量丰富,岩石埋深和粘度含量相对较低,有利于实施水力压裂,规模生产效果比较好。美国已经将具有合适页岩气类型、有机质含量、成熟度、孔隙度、渗透率、含气饱和度以及裂缝发育等综合条件的页岩作为开采目标。
2 地层评价
页岩气藏评价是一套综合的石油物理方法,主要是通过结合对页岩岩样的地球化学分析以及对测井资料的详细评价结果来完成。主要目的是为了确定岩样是否含有丰富的有机质,以及是否可以形成碳氢化合物。
成功页岩气藏产生的因素可以概括为“五高、二低、一体”,即: 高孔隙度,高基质渗透率,高有机质含量和成熟度,高的水力压裂裂缝接触范围; 低岩石敏感性,低压裂后颗粒产出; 大范围的均质连续岩体。通过分析岩心和测井资料,地质学家可以评价井筒范围的非均质性。通过对岩屑进行岩石力学分析可以确定页岩类型,再结合多井TOC 测量数据和测井分析,能够对盆地中储层潜力进行初步评估。许多地球化学实验室都采用法国石油研究院开发的程序化热解技术来描述有机物的丰富程度。也可以通过镜质体反射率鉴定样品的热成熟度。由于形成气窗的温度范围要比形成油窗的温度范围大,所以气的热成熟度Ro值要大于油的Ro值。成熟度值高( Ro > 1. 5%) 表示干气占主导地位,成熟度值中等( 1. 1% < Ro < 1. 5%) 表示在该范围内的低端,气有不断向油转化的趋势。在0. 8% < Ro < 1. 1% 范围内能够发现湿气。Ro值低( 0. 6% < Ro < 0. 8%) 时油占主导地位,而Ro <0. 6%时干酪根发育不成熟。常见的成熟度指标有基于显微镜测量的孢子颜色热变指数和热解温度评估。通过测井可以对页岩的其他性质进行评价,一般情况下含气页岩测井结果与普通页岩相比,含气页岩具