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經(jīng)歷了從陸上到海上，從淺海到深海，甚至目前世界各石油公司對(duì)極地石油和天然氣勘探開(kāi)發(fā)的日益重視和激烈競(jìng)爭(zhēng)，目前常規(guī)油氣資源和開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足和適應(yīng)市場(chǎng)和生產(chǎn)需求。例如，早年就已發(fā)現(xiàn)的低滲透砂巖氣藏，由于極低的自然產(chǎn)能無(wú)法形成商業(yè)開(kāi)采，但緊缺的常規(guī)資源和日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求之間的矛盾又迫使進(jìn)行此類氣藏的經(jīng)濟(jì)開(kāi)采，所以“井工廠”的作業(yè)方式和管理、水平井分段壓裂技術(shù)等技術(shù)革新使得致密氣商業(yè)化成為可能。 正確理解致密氣 嚴(yán)格的講，致密氣應(yīng)稱為致密儲(chǔ)層氣，因儲(chǔ)層致密、低孔、滲透性差而低產(chǎn)難采。致密氣的儲(chǔ)層除最常見(jiàn)的砂巖外，還包括致密鹽酸鹽巖和火成巖、變質(zhì)巖等，但在實(shí)際勘探開(kāi)發(fā)中僅指最常見(jiàn)的砂巖類，因此，在約定俗成的日常應(yīng)用中，常省去“儲(chǔ)層”或“砂巖儲(chǔ)層”等字而簡(jiǎn)稱為致密氣。 致密氣的概念最早出現(xiàn)于美國(guó)。20世紀(jì)70年代，美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)將致密含氣砂巖定義為空氣滲透率小于0.1×10-3um2的砂巖。Stephen A.Holditch認(rèn)為致密氣含氣砂巖是一種不經(jīng)過(guò)大型改造措施（水力壓裂）或者是不采用水平井、多分支井，就不能產(chǎn)出工業(yè)性氣流的砂巖儲(chǔ)層。致密含氣砂巖可以埋藏很深，也可以埋藏很淺；可以是高壓，也可以是低壓；可以是低溫，也可以是高溫；可以是單層，也可以是多層；可以是均質(zhì)的，也可以是非均質(zhì)的。 目前世界上對(duì)致密含氣砂巖并無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和界限。不同的國(guó)家根據(jù)不同時(shí)期的石油資源狀況和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來(lái)制定其標(biāo)準(zhǔn)和界限，而在同一國(guó)家、同一地區(qū)，隨著認(rèn)識(shí)程度的提高，致密含氣砂巖的概念也是在不斷地發(fā)展和完善的。 勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀 (1)全球致密氣資源豐度，分布廣泛 全球致密氣資源豐富，分布范圍廣泛。據(jù)美國(guó)聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局研究結(jié)果，全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或推測(cè)發(fā)育致密氣的盆地大約有70個(gè)，資源量約為2-10×10-12m3，亞太、北美、拉丁美洲、蘇聯(lián)、中東-北非等地區(qū)均有分布，其中亞太、北美、拉丁美洲分別擁有致密氣資源51.0×10-12m3、38.8×10-12m3、36.6×10-12m3，占全球致密氣的的60%以上。 (2)北美地區(qū)是全球致密氣發(fā)展最快、最好的地區(qū) 目前全球已有美國(guó)、加拿大、澳大利亞、墨西哥、委內(nèi)瑞拉、阿根廷、印尼、中國(guó)、俄羅斯、埃及、沙特等十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行了致密氣藏的勘探和開(kāi)發(fā)，其中，北美地區(qū)的美國(guó)和加拿大在致密氣資源勘探開(kāi)發(fā)方面處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)致密氣勘探開(kāi)發(fā)大致始于20世紀(jì)70年代末。當(dāng)時(shí)面臨天然氣產(chǎn)量大幅下滑、供需失衡不斷加劇等問(wèn)題，美國(guó)政府出臺(tái)了一系列稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼政策以鼓勵(lì)非常規(guī)氣體能源和低滲透氣藏的開(kāi)發(fā)。在政策扶持下，美國(guó)致密氣勘探開(kāi)發(fā)率先取得重大突破，并進(jìn)入快速發(fā)展階段，2010年，美國(guó)已在23個(gè)盆地發(fā)現(xiàn)約900個(gè)致密氣田，剩余探明可采儲(chǔ)量超過(guò)5×10-12m3，生產(chǎn)井超過(guò)10×10-4口，致密氣產(chǎn)量達(dá)到1754×10-8m3，約占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的29%，成為美國(guó)天然氣產(chǎn)量構(gòu)成中重要的組成部分。目前，美國(guó)進(jìn)行致密氣開(kāi)發(fā)的盆地主要是落基山地區(qū)的大綠河盆地、丹佛盆地、圣胡安盆地、皮申斯盆地、粉河盆地、猶因他盆地、阿巴拉鍥亞盆地和阿納達(dá)科盆地。加拿大致密氣主要儲(chǔ)集在西部地區(qū)阿爾伯達(dá)盆地深盆區(qū)，故稱深盆氣。1976年加拿大鉆成第一口工業(yè)致密氣井，從而揭開(kāi)了致密氣勘探開(kāi)發(fā)新局面，同時(shí)開(kāi)辟了一個(gè)新的含油氣領(lǐng)域。目前加拿大致密氣分布面積達(dá)6400km2左右，地質(zhì)儲(chǔ)量約42.5×10-12m3。 (3)關(guān)鍵技術(shù)突破是北美地區(qū)致密氣得以快速發(fā)展的前提 1952年在美國(guó)皮申斯盆地舉漢1井發(fā)現(xiàn)了Mesaverde地層含氣（魯里森氣田，Rulison），但因?yàn)槿狈τ行Ъ夹g(shù)手段，隨后鉆探的多口井均無(wú)產(chǎn)能。后經(jīng)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)室分析、現(xiàn)場(chǎng)壓裂實(shí)驗(yàn)以及不同井距生產(chǎn)井開(kāi)采實(shí)驗(yàn)等，到1993年終于突破了商業(yè)性開(kāi)采關(guān)，之后產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，2008年產(chǎn)量達(dá)到32.5×108m3。 (4)中國(guó)致密氣勘探開(kāi)發(fā)歷程截止到2011年底，全國(guó)已累積探明致密氣地質(zhì)儲(chǔ)量3.3×10-12m3左右，約占全國(guó)天然氣總探明儲(chǔ)量的39%；2011年致密氣產(chǎn)量約256×10-8m3，約占全國(guó)天然氣總產(chǎn)量的1/4。致密氣已經(jīng)成為我國(guó)天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要領(lǐng)域，在天然氣工業(yè)發(fā)展中占有非常重要的地位。 我國(guó)致密氣勘探開(kāi)發(fā)歷程大致可分為三個(gè)階段。 1995年之前為探索起步階段。我國(guó)早在1971年就在四川盆地川西地區(qū)發(fā)現(xiàn)了中壩致密氣田，之后在其他含油氣盆地中也發(fā)現(xiàn)了很多致密小型氣田或含氣顯示。但早期主要是按照低滲-超低滲氣藏進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)，進(jìn)程比較緩慢。 1996~2005年間是致密氣藏快速發(fā)現(xiàn)階段。20世紀(jì)90年代中期，鄂爾多斯盆地上古生界天然氣勘探取得重大突破，先后發(fā)現(xiàn)了烏審旗、榆林等一批致密氣田，此外在四川盆地上三疊統(tǒng)也有零星發(fā)現(xiàn)。期間共新增探明總儲(chǔ)量1.58×10-12m3，年均新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量1580×10-8m3，占同期天然氣新增探明總儲(chǔ)量的44%。但該時(shí)期限于經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下難以有效開(kāi)發(fā)，產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢，到2005年全國(guó)致密氣產(chǎn)量?jī)H28×108m3。 2006年以來(lái)致密氣勘探開(kāi)發(fā)速度加快。以長(zhǎng)慶油田為代表，實(shí)現(xiàn)合作開(kāi)發(fā)模式、采用新的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)體制，走管理和技術(shù)創(chuàng)新、低成本開(kāi)發(fā)之路。集成創(chuàng)新了以井位優(yōu)選、井下節(jié)流、地面優(yōu)化技術(shù)等為重點(diǎn)的12項(xiàng)開(kāi)發(fā)配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了蘇里格氣田經(jīng)濟(jì)有效的開(kāi)發(fā)。 致密氣勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù) 目前國(guó)外致密氣藏研究及勘探重點(diǎn)在深盆氣藏，主要是通過(guò)三維地質(zhì)數(shù)據(jù)，研究古沉積相的途徑，確定致密砂體分布范圍；利用鉆井、測(cè)井資料分析致密砂巖儲(chǔ)層的巖石物理特征，再通過(guò)分析氣水配置關(guān)系，進(jìn)行深盆氣藏識(shí)別。而對(duì)于有利古構(gòu)造、古圈閉及后期構(gòu)造演化的控制研究是我國(guó)對(duì)致密氣藏的勘探的重要手段。 致密氣藏滲透率低，自然產(chǎn)能低，必須要經(jīng)過(guò)儲(chǔ)層改造才能達(dá)到工業(yè)氣流的標(biāo)準(zhǔn)。目前提高低滲透氣藏采收率的主要途徑包括3個(gè)方面： (1)布井方式 美國(guó)、加拿大等國(guó)家的許多油田采用面積注水方式。如正方形井網(wǎng)、反九點(diǎn)法井網(wǎng)以及菱形井網(wǎng)注水方式。 (2)壓裂技術(shù) 使用最早目前也最常用的技術(shù)是水力壓裂。美國(guó)最早將水力壓裂技術(shù)運(yùn)用到圣.胡安盆地的致密含氣砂巖層，但許多低滲透儲(chǔ)層的水敏、強(qiáng)水索等特性使之不適合采用水力壓裂。因此國(guó)外發(fā)展起來(lái)了CO2加砂壓裂技術(shù)（又稱干式壓裂技術(shù)），最后出現(xiàn)了液態(tài)CO2井下配置加砂壓裂技術(shù)和超長(zhǎng)水平井技術(shù)取代壓裂縫技術(shù)等，解決了許多儲(chǔ)層水敏、強(qiáng)水鎖的難題。 (3)水平井分段壓裂技術(shù) 世界各國(guó)油田開(kāi)發(fā)中得到廣泛運(yùn)用的水平井技術(shù)已經(jīng)成為一種開(kāi)發(fā)低滲透油氣田的成熟技術(shù)。得益于水平井生產(chǎn)剖面具有很強(qiáng)的泄油能力，特別是水平井分段壓裂和水平井加欠平衡鉆井技術(shù)，能夠成倍提高采油效率。另外還有鉆井、完井和氣層保護(hù)技術(shù)、優(yōu)化射孔技術(shù)、氣藏描述技術(shù)、多期壓裂技術(shù)、低壓低產(chǎn)氣藏氣井井筒舉升技術(shù)、三維地震技術(shù)等。目前水平井分段壓裂最常用的方法是采用裸眼封隔器加滑套的方法。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以按照設(shè)計(jì)將水平段分為多段進(jìn)行壓裂，且分段隔離針對(duì)性好，施工過(guò)程比較簡(jiǎn)單。 哈里伯頓公司在致密氣勘探開(kāi)發(fā)方面研發(fā)了測(cè)井、鉆井、完井及酸化壓裂等一系列新的工具、軟件和工藝技術(shù)，其產(chǎn)品和服務(wù)獨(dú)樹一幟。其隨鉆測(cè)井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井、水力噴射壓裂、壓裂工廠、生物聚合物壓裂液等系列技術(shù)與工具特色鮮明，針對(duì)性強(qiáng)，為致密氣的高效、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)提供了可能性。 |
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