陳 煌

（江西省華贛勁旅生態(tài)環(huán)保有限公司，江西南昌 330096)

近些年來(lái)，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)成了一項(xiàng)熱門(mén)話題，頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)有利于彌補(bǔ)常規(guī)油氣資源匱乏的現(xiàn)狀，同時(shí)有利于推動(dòng)能源領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)問(wèn)題進(jìn)行了全面研究，也取得了眾多的研究成果。但是頁(yè)巖氣與常規(guī)的油氣資源不同，所以應(yīng)用傳統(tǒng)的天然氣開(kāi)發(fā)技術(shù)很難對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行高效的開(kāi)采，需要從多個(gè)角度出發(fā)對(duì)其開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行全面研究[1]。為了推動(dòng)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，本文對(duì)目前的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研研究，發(fā)現(xiàn)目前在開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題，從多個(gè)角度出發(fā)，提出頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)未來(lái)的研究方向，為推動(dòng)能源開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 測(cè)井技術(shù)現(xiàn)狀

頁(yè)巖氣與常規(guī)的天然氣存在很大的差別，尤其是在成藏機(jī)理以及儲(chǔ)層特征方面，頁(yè)巖氣都具有自身的特點(diǎn)，在進(jìn)行頁(yè)巖氣識(shí)別的過(guò)程中，識(shí)別的方法也與常規(guī)的天然氣存在很大的差別，一般情況下，儲(chǔ)層的含碳量以及成熟度是對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行識(shí)別的重要指標(biāo)，通過(guò)對(duì)地層中的化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)地層中的化學(xué)樣品進(jìn)行分析，并使用測(cè)井資料對(duì)地層中的含碳量以及成熟度進(jìn)行計(jì)算，就可以實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣識(shí)別。地層中的含碳量可以表示出頁(yè)巖氣藏的潛力，成熟度主要可以表示出頁(yè)巖氣藏的演化特征，這兩項(xiàng)指標(biāo)都可以對(duì)地層中的頁(yè)巖氣量進(jìn)行表示。在另一方面，對(duì)原有的測(cè)井資料進(jìn)行復(fù)查，也是進(jìn)行頁(yè)巖氣尋找的主要方式，通過(guò)對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行全面的分析，就可以在測(cè)井曲線上尋找頁(yè)巖氣藏。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者已經(jīng)證明了對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行分析可以尋找頁(yè)巖氣藏，同時(shí)，對(duì)頁(yè)巖氣藏的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，使得頁(yè)巖氣的尋找更加準(zhǔn)確。通過(guò)對(duì)國(guó)外資料進(jìn)行全面的調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)原有的測(cè)井資料進(jìn)行分析，對(duì)原有的老井進(jìn)行復(fù)查，可以實(shí)現(xiàn)在頁(yè)巖氣勘探領(lǐng)域的巨大進(jìn)步[2]。

1.2 鉆完井技術(shù)現(xiàn)狀

在進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，為了提高頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)效率，需要盡可能地利用儲(chǔ)層中的裂縫，同時(shí)需要使得井筒穿越更多的儲(chǔ)層，因此，一般情況下，油氣田企業(yè)都會(huì)使用水平井技術(shù)對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)。首先，需要使用三維地震技術(shù)對(duì)水平井進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)，鉆井方向需要垂直于地層中最大應(yīng)力的方向，使得井筒與裂縫之間的交叉更加緊密，使得頁(yè)巖的表面被充分打開(kāi)，在另一方面，如果使用傳統(tǒng)的定向鉆井技術(shù)，則鉆井作業(yè)的扭矩和阻力都會(huì)受到相對(duì)較為嚴(yán)重的影響，在造斜作業(yè)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的偏差，鉆完井以及測(cè)井作業(yè)的難度都會(huì)增加，針對(duì)該種問(wèn)題，對(duì)于曲折度相對(duì)較小的頁(yè)巖氣井而言，工作人員需要引入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)，進(jìn)而解決鉆井過(guò)程中扭矩以及阻力的問(wèn)題。其次，在進(jìn)行鉆完井作業(yè)的過(guò)程中需要使用隨鉆成像的測(cè)井技術(shù)，進(jìn)而使得測(cè)井作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題可以被解決，在引入該項(xiàng)技術(shù)以后，可以對(duì)地層的電阻率以及斜角進(jìn)行全面的分析，為工作人員提供地層構(gòu)造以及力學(xué)特征等相關(guān)信息。對(duì)于井網(wǎng)相對(duì)較密的頁(yè)巖氣井場(chǎng)而言，通過(guò)引入該項(xiàng)技術(shù)，可以對(duì)鄰井中的裂縫進(jìn)行全面的分析，有助于工作人員采取合理的增產(chǎn)措施，如果可以對(duì)地層中裂縫的分布狀況以及方向進(jìn)行分析，則可以指導(dǎo)工作人員對(duì)地層中的應(yīng)力變化規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，這對(duì)于降低鉆完井的費(fèi)用十分有利。

1.3 儲(chǔ)層改造技術(shù)現(xiàn)狀

地層中裂縫的發(fā)育狀況決定著頁(yè)巖氣的運(yùn)移以及聚集，對(duì)于頁(yè)巖氣的經(jīng)濟(jì)性開(kāi)發(fā)也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，目前，我國(guó)在進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中發(fā)現(xiàn)，只有少數(shù)的頁(yè)巖氣地層中天然裂縫的發(fā)育相對(duì)較好，這種類(lèi)型的頁(yè)巖氣井可以直接投入使用，其他頁(yè)巖氣井都需要采取合理的壓裂措施，進(jìn)而使得井筒附近儲(chǔ)層的導(dǎo)流能力可以得到有效的提升。儲(chǔ)層改造主要是針對(duì)地層發(fā)育相對(duì)較差的頁(yè)巖氣井，對(duì)其采取合理的壓裂以及相關(guān)施工工藝，使得頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中的效果以及效益都可以得到全面的提升。對(duì)于較深的頁(yè)巖氣井而言，一般需要采取氮?dú)馀菽膲毫汛胧?，如果某?yè)巖氣井需要使用清水壓裂方法，則需要在壓裂液中加入一定量的抑制劑，同時(shí)要求地層中不得含有較多的蒙脫石，這主要是因?yàn)槊擅撌瘜?duì)水具有很強(qiáng)的敏感性，在遇到水以后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的膨脹，此時(shí)地層中的滲透率將會(huì)嚴(yán)重下降，因此，在進(jìn)行壓裂作業(yè)之前，工作人員需要使用X射線衍射等相關(guān)技術(shù)，對(duì)地層中黏土的性質(zhì)以及含量進(jìn)行全面的測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果以及頁(yè)巖氣井的基本特征，對(duì)壓裂改造技術(shù)進(jìn)行合理的選擇[3]。

2 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)研究方向

2.1 儲(chǔ)量計(jì)算研究

目前，在對(duì)頁(yè)巖氣藏進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算的過(guò)程中存在計(jì)算困難的問(wèn)題，這主要是因?yàn)轫?yè)巖氣與常規(guī)天然氣相比，在成藏方面存在著較大的特殊性，在頁(yè)巖氣藏中，游離氣和吸附氣同時(shí)存在。頁(yè)巖主要指的是含有有機(jī)質(zhì)和黏土的礦物質(zhì)，地層中的孔隙中含有很大的比表面積，這使得孔隙表面吸附了大量的天然氣，這就是地層中含有大量吸附氣的主要原因。在儲(chǔ)存空間中，基質(zhì)裂縫和次生裂縫也處于共存的狀態(tài)，由此可見(jiàn)，頁(yè)巖氣藏中主要存在三種形式的天然氣，分別是裂縫中的游離氣、裂縫中的吸附氣以及基質(zhì)孔隙內(nèi)的游離氣。在進(jìn)行頁(yè)巖氣儲(chǔ)量計(jì)算的過(guò)程中，工作人員需要對(duì)基質(zhì)的孔隙度、基質(zhì)的吸附量以及含氣的飽和度進(jìn)行全面的計(jì)算分析，同時(shí)需要對(duì)裂縫系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

2.2 滲流機(jī)理研究

頁(yè)巖氣的流動(dòng)機(jī)制主要可以分為四種類(lèi)型，分別是滲流、擴(kuò)散、自吸以及解吸附。首先，因?yàn)闅怏w滑脫機(jī)理的存在，所以游離氣的流動(dòng)屬于非達(dá)西流動(dòng)，但是天然氣在裂縫中流動(dòng)時(shí)屬于達(dá)西流動(dòng)；其次，由于吸附氣的存在，會(huì)對(duì)地層中的滲透率產(chǎn)生不利的影響，這主要是因?yàn)槲綒鈺?huì)對(duì)分子產(chǎn)生較大的引力作用，由于有機(jī)質(zhì)屬于一種多孔狀態(tài)的介質(zhì)，所以吸附氣會(huì)進(jìn)入到有機(jī)質(zhì)的孔隙之中，進(jìn)而使得頁(yè)巖氣的擴(kuò)散作用逐漸降低；最后，在進(jìn)行儲(chǔ)層壓裂作業(yè)的過(guò)程中，由于儲(chǔ)層內(nèi)具有很強(qiáng)的自吸作用，同時(shí)受到重力分異的影響，壓裂水的反排效率會(huì)受到嚴(yán)重的影響，在孔隙的底部位置處會(huì)聚集大量的游離水，地層的自吸作用逐漸降低。通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖氣的滲流機(jī)理相對(duì)較為復(fù)雜，需要對(duì)其進(jìn)行深入研究。

2.3 其他研究方向

在進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，由于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層內(nèi)的孔隙度較小，滲透率較低，所以對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行保護(hù)十分重要，因此，需要對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)進(jìn)行深入研究；在另一方面，目前儲(chǔ)層模擬技術(shù)并不適用于頁(yè)巖氣氣藏，所以還需要開(kāi)發(fā)適用于頁(yè)巖氣藏的數(shù)值模擬軟件。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)對(duì)于推動(dòng)能源領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展十分重要，盡管在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，但是仍然存在一定的問(wèn)題，因此，應(yīng)從儲(chǔ)量計(jì)算、滲流機(jī)理以及其他方向出發(fā)，對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行深入研究，全面推動(dòng)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的發(fā)展。