致密氣開發(fā)技術(shù)研究及發(fā)展?fàn)顩r展望

摘 要：我國是煤炭使用大國，隨著市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對煤田開采技術(shù)的要求越來越高。致密氣是繼頁巖氣、煤層氣的第三大非常規(guī)氣。文章主要闡述了致密氣開發(fā)技術(shù)及發(fā)展?fàn)顩r和前景。

關(guān)鍵詞：致密氣；開發(fā)技術(shù)；發(fā)展?fàn)顩r

關(guān)于致密氣標(biāo)準(zhǔn)和界限，世界上還沒有統(tǒng)一的定論，因為不同國家有不同資源狀況、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件和稅收政策，想要統(tǒng)一界定還是不現(xiàn)實的，而隨著認(rèn)識程度的提高，各國對致密氣的概念也在不斷的更新。

國內(nèi)氣藏界認(rèn)為，具有滲透率低；自然產(chǎn)能低；致密氣藏區(qū)別于其他非常規(guī)氣藏的特點在于必須經(jīng)過大型水力壓裂，或者采用水平井、多分支井，才能產(chǎn)出工業(yè)氣流。換言之，致密氣藏是覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.1mD的砂巖氣層，單井一般無自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于工業(yè)氣流下限，但在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下，如壓裂、水平井、多分支井等，可以獲得工業(yè)天然氣產(chǎn)量的氣藏。

致密砂巖氣勘探開發(fā)近年來快速發(fā)展，正成為繼煤層氣、頁巖氣之后全球非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)的又一熱點。而目前許多專家認(rèn)為在煤層氣、頁巖氣和致密氣三中，無論就其儲量還是開發(fā)難易度，致密氣是最容易實現(xiàn)采出的，應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展。例如，美國非常規(guī)氣產(chǎn)量中，致密氣產(chǎn)量超過其頁巖氣產(chǎn)量的1/2。自從在20世紀(jì)60年代，我國于四川盆地發(fā)現(xiàn)致密氣以來，一段很長時間內(nèi)致密氣勘探開發(fā)進(jìn)展緩慢，主要原因是當(dāng)時“重油輕氣”政策、技術(shù)、市場等條件制約。但是隨著近年來，隨著國家對于清潔能源的需求量不斷增大，勘探出致密氣藏越來越豐富的同時（據(jù)估計我國致密氣技術(shù)可采資源量為10萬億m3左右，目前累計探明率僅18%），讓我們看到致密氣開發(fā)潛力的廣闊前景，而勘探開發(fā)技術(shù)的更新使我們對開采致密砂巖氣這一巨大資源提供了更多的可能。

1 致密含氣砂巖的成因及特點

沉積作用和成巖作用是導(dǎo)致形成致密含氣砂巖的主要原因。常規(guī)致密砂巖氣藏是烴源巖排烴高峰期時儲層為常規(guī)儲層，儲層孔隙較大，其成藏機(jī)理同常規(guī)氣藏，即天然氣由擴(kuò)散作用從源巖層運(yùn)移到儲集層，在儲集層中通過裂縫、斷層等優(yōu)勢運(yùn)移通道在構(gòu)造、巖性等圈閉中聚集成藏。由于重力分異作用形成上氣下水的形態(tài)。之后由于成巖作用和構(gòu)造擠壓等使儲層致密化，形成致密砂巖氣藏。

致密砂巖氣藏沉積物顆粒混雜，分選差，孔喉細(xì)小，比表面大，滲透率低。并且其含水飽和度高，可動流體飽和度小，氣體相對滲透率低；致密氣層非均質(zhì)性強(qiáng)，巖性不穩(wěn)定，井間小層對比困難。而致密氣分布隱蔽，一般的方法很難將其勘探出來，氣體驅(qū)替壓力高，存在啟動壓力現(xiàn)象。氣水關(guān)系復(fù)雜，有明顯的氣水倒置現(xiàn)象，所以其勘探開采構(gòu)成了一定的難度。

2 國內(nèi)外致密含氣砂巖的分布及勘探現(xiàn)狀

致密砂巖氣藏主要集中在北美、歐洲和亞太地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，全球已發(fā)現(xiàn)或推測發(fā)育致密砂巖氣的盆地有70個，主要分布在北美、歐洲和亞太地區(qū)[1]。目前國外所開發(fā)的大型致密砂巖氣藏主要以深盆氣藏為主，主要集中在加拿大西部和美國西部。例如阿爾伯達(dá)盆地為加拿大氣藏最豐富且最典型的致密砂巖氣藏，美國的圣·胡安盆地、懷俄明州的紅色沙漠盆地、大綠河盆為美國典型的發(fā)育深盆氣藏盆地。

我國致密砂巖氣藏分布領(lǐng)域廣泛，類型多樣，主要分布在中西部盆地，其概括為4大含氣區(qū)，即川西超致密砂巖含氣區(qū)、中部鄂爾多斯深盆含氣區(qū)、松遼斷陷致密砂巖含氣區(qū)和準(zhǔn)南深埋致密砂巖含氣區(qū)，資源調(diào)查表明，我國致密氣重點分布在鄂爾多斯和四川盆地，其次是塔里木、準(zhǔn)噶爾和松遼盆地，約占資源總量的90%。

近年來，我國致密氣地質(zhì)儲量呈快速增長態(tài)勢，年增3000億m3，產(chǎn)量年增50億m3。至2011年年底，致密氣累計探明地質(zhì)儲量為3.3萬億m3，已占全國天然氣總探明地質(zhì)儲量的40%；可采儲量1.8萬億m3，約占全國天然氣可采儲量的1/3。2011年致密氣產(chǎn)量達(dá)256 億m3，約占全國天然氣總產(chǎn)量的1/4[2]，在我國天然氣勘探開發(fā)中占重要的地位。

3 致密砂巖儲層開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

目前國外致密砂巖氣藏研究及勘探側(cè)重點在深盆氣藏，主要是通過三維地震數(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、測井資料分析致密砂巖儲層的巖石物理特征；再通過分析氣水配置關(guān)系，進(jìn)行深盆氣藏識別。而對有利古構(gòu)造、古圈閉及后期構(gòu)造演化的控制研究是我國對致密氣藏的勘探的重要手段[3]。但對深盆氣藏的成藏機(jī)理及成藏模式的認(rèn)識還不夠深入，缺乏理論依據(jù)。

致密氣藏滲透率低，自然產(chǎn)能低，必須要經(jīng)過儲層改造才可能達(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以下3個方面：

（1）布井方式

美國、加拿大等國家的許多油田多采用面積注水方式。如正方形井網(wǎng)、反九點法井網(wǎng)以及菱形井網(wǎng)注水方式，這幾種注水方式靈活機(jī)動。

為了提高采收率，在高孔滲區(qū)域，采用大井距、小井網(wǎng)密度，而在低滲透致密砂巖區(qū)塊，采用小井距、大井網(wǎng)密度。就目前來說，利用優(yōu)化井網(wǎng)的方式來提高致密氣藏采收率是一種比較成熟的致密砂巖開發(fā)方式，但是在地質(zhì)情況復(fù)雜的情況下，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際的地質(zhì)情況，選擇合適的井網(wǎng)，不能盲目布井[4]。

（2）壓裂技術(shù)

低滲透油藏開發(fā)中最早使用也是目前最常使用的技術(shù)是水力壓裂。美國最早將水力壓裂技術(shù)應(yīng)用到圣·胡安盆地的致密含氣砂巖層，到1970年美國全國的年天然氣產(chǎn)量達(dá)到了1×108ft3[1]。但許多低滲透儲層的水敏、強(qiáng)水鎖等特性使之不適合采用水力壓裂。因而國外發(fā)展起來了CO2加砂壓裂技術(shù)（又稱干式壓裂技術(shù)），最近又出現(xiàn)了液態(tài)CO2井下配置加砂壓裂技術(shù)和超長水平井技術(shù)取代壓裂縫技術(shù)等，解決了許多低滲透儲層水敏、強(qiáng)水鎖的難題。

（3）水平井分段壓裂技術(shù)

目前，在世界各國油田開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用的是水平井技術(shù)，已成為一種開發(fā)低滲透油氣田的成熟技術(shù)。水平井分段壓裂是水平井開發(fā)不可缺少的工藝技術(shù)，其原因在于水平井生產(chǎn)剖面具有很強(qiáng)的泄油能力，特別是水平井加分段壓裂和水平井加欠平衡鉆井技術(shù)，能夠成倍地提高采油效率。另外致密含氣砂巖開發(fā)技術(shù)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)[4]等。目前水平井分段壓裂最常用的方法是是采用裸眼封隔器加滑套的方法。這項技術(shù)的優(yōu)點是可以按照設(shè)計將水平段分為多段進(jìn)行壓裂，且分段隔離針對性好，施工過程比較簡單。

可以預(yù)見，隨著致密氣藏機(jī)理不斷探索，對致密氣藏勘探開發(fā)技術(shù)不斷深入研究，水平井技術(shù)將會越來越完善，致密氣的開發(fā)和利用前景將會越來越明朗。

參考文獻(xiàn)

[1]Stephen A Holditch. Tight gas sands[J]. SPE J，2006，（1）：86-93.

[2]劉吉余，馬志欣，孫淑艷.致密含氣砂巖研究現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J].天然氣地球科學(xué)，2008，19（3）：316-319.

[3]李軍，崔彥立.低壓致密氣藏壓裂改造技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].油氣井測試，2007，16（2）：72-78.

[4]李寶林.大牛地氣田致密氣藏水力加砂壓裂工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008，18（11）：128-130.