我国页岩油气资源很丰富,中高层数资源量达到了500多亿吨,页岩气资源量有86万亿方。现在,全国页岩油产量也达到了400万吨,页岩气产量达到了250亿方。中石油建立了陇东、吉木萨尔和古龙三个页岩油国家示范区,长宁-威远、昭通两个页岩气国家级示范区,2023年页岩油产量接近400万吨,页岩气产量200多亿方。上述成绩都是通过油气田工程技术才的实现!
中石油页岩油气钻完井工程
古龙页岩油开发经历了先导性试验-发展成-完善提升三个阶段,现在形成了井身结构简化-油基钻井液- 一趟钻配套技术,井筒高效、清洁等技术。早期打古龙一井的时候,钻井时间非常长,为108天,到后面的68天,33天,28天,平均井深也达到4,700米,水平段长达2, 000多米,钻井周期平均23天,最快不到10天。
值得一提的是这是铁人钻井队1205创造的纪录。在吉木萨尔的页岩油,现在定型是二开,直井段是弯螺杆+ 异型齿强攻击性钻头来进行钻井,斜井段定型是油基钻井液宣导,通过强化钻井参数,目前最高探钻达到了 4,000多米,水平钻一趟钻占比达到40%,但与国外相比还是低。这也经历过三个阶段,先导性试验、评价和工业化试验和示范区,2023年平均井深达到5,700多米,水平段长是1,850米,钻井周期是30天左右,年产油达到63万吨。陇东页岩油采用了二开井身结构,长水平段三维井眼轨迹设计与控制,通过强化参数、高性能的水基钻井液,形成了黄土塬地貌的工厂化钻井模式,最大平台达到31口井,最大水平段用水基钻井达到5,000多米。到2023年为止 , 打了175口井,平均完成井深,这里相对浅一些,3,871米,水平段1,600米左右,钻井周期28天,年产量已经突破了200万吨,2025年要实现300万吨。
在川渝的页岩气,主要是围绕着提升控储能力,提高施工效率,实现安全钻井,完善形成了大平台+长水平段控储,也是通过工业化作业、加强化参数和一趟钻三大关键技术来进行,2023年完成340多口井,平均井深 6,000多米,水平段1,900 米,钻井周期是97天,这里面含油比较深,整个钻井速度比较强,创建了页岩气水平井日进英里记录。
钻完井工程技术发展建议
从钻井技术的总体指标看,与美国相比,我国的PDC钻头的 耐磨性、攻击性存在差距。推靠式、指向式和复合式导向工具还没有完全成熟,一趟钻技术有待强化,装备、工具智能化程度亟待提高,包括自动化钻机。自动化钻机还没有形成整个地面的自动化、地下、地上、地面整个自动化没有实现闭环,因此还有很多的进步空间。我国的导向系统还有差距,高造斜导向系统还是落后,这些都需要进一步攻关。
针对这些问题,建议从以下几个方面入手:一是要打长打好水平井,提高单井产量。现在产量整体上低于北美,水平段是制约单井产量提高的关键因素。因此必须要坚持工程地质一体化,开展高效钻头、导向工具,包括钻井液,还有导向系统,要打长水平井,提高钻遇率,提高长水平段长,提高单井的控制储量、单井EUR。
二是要加快新一代导向工具研发,不断提高储层钻遇率和钻井效率。我国高造斜率和耐高温的旋转导向还存在问题,特别是抗高温能力不足,而且需要研发升级带伽玛成像、便捷探测功能和适用于油基钻井液的钻井技术。
三是推动钻井液技术迭代升级,支撑安全高效经济钻井。我们发现水基钻井液我们打不长,于是提出了“化学成膜-胶结固壁”理论,希望用水基钻井液来降低成本。我们研发的主要材料是可以胶结成膜,这里面浸泡20分钟,在颜色上就可以形成一层看得见的膜,这里面可以把岩石的微裂缝和孔隙封堵住,而且岩石强度比原来的岩石强度提高,进一步形成以后缩水。
四是建立页岩油气全过程储层保护技术,提升单井EUR。我们的井产量非常快的递减,这个原因要深入思考。页岩油气虽然通过压裂压成了缝,建立了通道,把支撑剂加进去了,但是前期钻井液进去以后,已经把地层泡软了,泡软以后压裂液继续进去两者耦合在一起,导致岩石更软。我们压裂开以后希望是通过支撑剂支撑,希望岩石是一块钢板。但是我们发现它这个时间稍微长一点以后,我们这个岩石缝面的力学形式弱化,泡软了,岩粉脱落,堵塞了支撑层。掉下来以后,结块以后和支撑剂在一起, 渗透率损害达到了90%以上。同时,我们发现钻井液、压裂液耦合以后应力敏感损害系数平均增加48%。现在用二氧化碳压裂液提高产量,下一步明确井筒工作液,要找到一个最佳配合模式。
五是大力推进数字化转型、智能化发展专项攻关,助力高质量发展。现在通过人工智能、云计算等等来助推钻完井工程技术转型升级,下一步要加大推广力度。
六是储备研发中低熟页岩油原位转化技术。我们在重复美国的技术,美国试了30年,花了很多费用没有做成,没有实现中低熟页岩油的经济有效开发。因此我国是否还要继续?我国一定采取更加合适的方式,通过压裂以后把催化剂输入进去进行加热来降低温度。在试验过程中也能够做到降低70度,但还不够。因此在这里提出开展在压裂过程中把微生物输进去,通过微生物把中低熟页岩油先催熟,一段时间以后再把催化剂用粉末、固体催化剂,用压裂液带进去很难带进去,研发出离子液体催化剂。这样可实现加热温度降低100~150 度,这样有利于中低熟页岩油将来有可能实现经济有效开发。