頁巖氣勘探開發技術

■ 敏 銳

頁巖氣的勘探方法多種多樣，多學科綜合勘探是主流發展方向。

微地震壓裂監測技術

這是近年來在低滲透油氣藏壓裂改造領域中的一項重要新技術。該項技術通過在臨井中的檢波器來監測相對應的壓裂井在壓裂過程中誘發的微地震波，來描述壓裂過程中裂縫生長的幾何形狀和空間展布。它能實時提供壓裂施工產生裂隙的高度、長度和方位角，利用這些信息可以優化壓裂設計、優化井網或其他油田開發措施，從而提高采收率。國外已將微地震監測技術視為確定水力壓裂裂縫方位和形狀的一種重要的實用方法。三維地震技術有助于準確認識復雜構造、儲層非均質性和裂縫發育帶，可以提高探井(或開發井)的成功率，裂縫的存在會引起地震反射特征的改變，往往裂縫存在的區域也是頁巖氣高產區域，應用高分辨率三維地震可以識別裂縫，主要利用屬性（比如曲率、相干）及方位AVO識別裂縫。微地震監測是一種主要用于油氣田開發的新的地震方法，可以在水力壓裂過程中對裂縫進行實時監測，進而優化壓裂設計，已經成為頁巖氣開發的關鍵技術。

水平井技術

頁巖氣開發中主要使用垂直井和水平井。2002 年以前，垂直井是美國頁巖氣開發的主要井型。在2002 年Devon 能源公司在Barnett頁巖的7 口試驗水平井取得了巨大成功后，美國頁巖氣的開采才大力推廣水平井，水平井已然成為頁巖氣生產開發的主要鉆井方式。而垂直井主要用來提供儲層特征、鉆井、壓裂參數。水平井的成本雖然比垂直井高1～2倍，但其產量卻是垂直井3倍多。水平鉆井取得成功的關鍵是有效的井身設計，這利于節約完井和管理成本。鉆井作業采用泥漿系統、井下鉆具以及定向設備等常規鉆井技術。通常，水平段越長，最終采收率和初始開采速度就會得到越大的提高。

完井技術

完井過程既要提高儲層滲透率，又要避免儲層損害，這直接關系到頁巖氣的采收率。頁巖氣井通常采用泡沫水泥固井技術。泡沫水泥具有漿體穩定、密度低、滲透率低、失水小、抗拉強度高等特點，因此泡沫水泥有良好的防竄效果，能解決低壓易漏長封固段復雜井的固井問題，而且水泥侵入距離短，可以減小儲層損害。國外經驗證實，泡沫水泥固井比常規水泥固井產氣量平均高出23 %。頁巖氣井的完井方式主要包括組合式橋塞完井、水力噴射射孔完井和機械式組合完井。

壓裂技術

水平井加多級壓裂是目前美國頁巖氣開發應用最廣泛的方式。目前常用的技術有多級壓裂、清水壓裂、水力噴射壓裂、重復壓裂和同步壓裂等。對于埋藏較淺，地層壓力相對較低的頁巖氣藏進行增產改造時，一般用液氮或二氧化碳泡沫壓裂作業。

清水壓裂是利用大量清水以較高的泵入速率進入地層誘導產生具有足夠幾何尺寸和導流能力的裂縫以實現在低滲、大面積的凈產層里獲得天然氣工業產出的壓裂措施。水力噴射壓裂是用高速和高壓流體攜帶砂體進行射孔，打開地層與井筒之間的通道后，提高流體排量，從而在地層中打開裂縫的水力壓裂技術。