天然气开发面临主要难点及措施研究
中国石油大学 北京 现代远程教育中国石油大学 北京 现代远程教育 毕业设计 论文 毕业设计 论文 天然气开发面临主要难点及措施研究 姓 名 学 号 性 别 专 业 批 次 电子邮箱 联系方式 学习中心 指导教师 2013 年 3 月 1 日 天然气开发面临主要难点及措施研究 摘要 本文天然气开发过程为实际情况 以天然气开发出现在气田开发后期压 力下降 凝析气藏开发 高硫气田安全生产 低渗气藏开发 超压气藏及疏 松砂岩气开发为研究对象 从天然气开发现状分析以及天然气开发相关问题 的应对策略分析这两个方面入手 围绕天然气开发过程中出现的困难这一中 心问题展开了较为详细的分析与阐述 并提出应对策略 希望能给天然气实 际开发过程提供一定的帮助 近十五年以来年新增天然气地质储量平均在 3000X108m3 以上 年产量平均增幅超过 15 形成了川渝 长庆 塔里木 3 大核心供气区 未来 10 年 中国石油的天然气开发速度将持续快速展 但储 量的低品位比率将不断增加 需要提高低渗透砂岩气藏的采收率 超深高压 气藏保持长期的高产量 预测碳酸盐岩气藏流体的运移及储存 安全高效开 发高含硫气藏 关于开发疏松砂岩气藏后期治水防砂等技术课题 同时煤层 气 页岩气等非常规天然气开发问题依然存在 制约天然气开发进程 关键词关键词 天然气开发 难点 措施 目 录 第一章第一章 引引言言 1 1 1 1 问题的提出 1 1 2 研究概 况 1 第二章第二章 天然气开发现状及开发过程中遇到的困难天然气开发现状及开发过程中遇到的困难 II 2 1 碳酸盐岩气藏的开发 II 2 2 致密砂岩气藏的开发 ii 2 3 页岩气的开发 iii 2 4 深盆气藏等异常高压气藏的开发 v 第三章第三章 天然气开发难点的应对策略天然气开发难点的应对策略 v viiii 3 1 裂缝型碳酸盐岩气藏开发策略 3 2 低渗透气藏开发策略 3 2 1 水平井以及大斜度井技术 3 2 2 碳酸盐岩致密气藏整体压裂加砂技术 viii 3 2 3 气层保护和储层高效改造 viii 3 3页岩气的开发策略 ix 3 3 1水平井技术和水力压裂技术 ix 3 3 2 减少建井开发成本 ix 3 4 疏松砂岩及长井段气藏开发策略 ix 3 5 超高压气藏 异常高压深盆气藏 的开发策略 x 第四章第四章 总结总结 x x 参考文献参考文献 xixi 第一章第一章 引言引言 1 1 问题的提出 在全球经济一体化建设进程不断加剧与城市化建设规模持续扩大的背景 作用之下 现代经济社会各行业领域的建设与发展均在不同程度上依赖于天 然气资源的持续供应 这从某种程度上来说也证实了天然气开发的重要意义 所在 天然气在国民经济建设发展过程中所占据的重要地位是显而易见的 我国现阶段所拥有的丰富天然气资源应当在各种高效开发技术的辅助之下进 行综合且可靠的利用 这也是现阶段相关工作人员最为关注的热点问题之一 而天然气开发相关问题 如低渗储层 高含硫量气田安全生产 超压气藏和 凝析气藏等非常规气藏的开发方面的问题对天然气的高效开发带来不小的阻 力 制约了经济社会的快速发展 1 2 研究概况 国内外对天然气开发利用的研究较为丰富 其中多集中在对国内天然气 开发总产量等方面进行总结 袁福学 1990 如杨占玄在 我国天然气勘探 开发现状与前景分析 中分析了用丰富的数据分析了我国常规天然气开发现 状和非常规天然气的开发现状 杨占玄 许立飞 2010 或者就某一大型盆 地 具体油田生产单位的天然气开发实际进行研究 南海天然气水合物开发 风险分析 中对我国南海蕴含的大量固态天然气开发的风险进行了六个方面 的分析 提出了天然气开发中要注意风险管理的观点 高惠英 2011 在中 国知网中查询到 有价值的与天然气开发方面有关的问题与对策研究多集中 在各大油田的年鉴中 在各大油田以生产为实际的与天然气开发有关的年鉴 都对本油田天然气开发总体情况进行了详细的总结以及在天然气开发过程中 遇到的问题及解决方法也做了比较系统的介绍与总结 这无疑对于知道油田 生产单位进行天然气开发具有十分重要的指导意义 本文天然气开发过程为实际情况 以天然气开发出现在气田开发后期压 力下降 凝析气藏开发 高硫气田安全生产 低渗气藏开发 超压气藏及疏 松砂岩气开发为研究对象 从天然气开发现状分析以及天然气开发相关问题 的应对策略分析这两个方面入手 围绕天然气开发过程中出现的困难这一中 心问题展开了较为详细的分析与阐述 并提出应对策略 希望能给天然气实 际开发过程提供一定的帮助 在本文中 笔者将从天然气开发出现在气田开 发后期压力下降 凝析气藏开发 高硫气田安全生产 低渗气藏开发 超压 气藏及疏松砂岩气开发为研究对象 从天然气开发现状分析以及天然气开发 相关问题的应对策略分析这两个方面入手 围绕天然气开发过程中出现的困 难这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述 并以各大油田在天然气开发 过程中的问题与采取的对策为实例 提出在开发过程中针对这些问题应应用 的技术与采取的措施 第第 2 2 章章 天然气开发现状及开发过程中遇到的困难天然气开发现状及开发过程中遇到的困难 2 12 1 碳酸盐岩气藏的开发碳酸盐岩气藏的开发 我国最早进行碳酸盐岩裂缝型及裂缝 空隙型气藏进行开采的地区为四川 盆地 上世纪 50 年代开始 针对碳酸盐岩气藏的开发主要以小规模的二叠系 及三叠系的气田开发为主 但是碳酸盐岩性脆 容易破裂而产生裂缝 又由 于碳酸盐岩易于溶蚀的特点 孔隙 溶洞容易发育 储层的非均质性极强 多以裂缝性 低渗透 中低含硫量为主 除去四川盆地个别生产单位如普光 气田局部含硫量可达 35 对于开采点的选择及开采技术综合使用的要求极 高 2 22 2 致密砂岩气藏的开发致密砂岩气藏的开发 根据中国近年来发现的大型致密砂岩气藏的开发地质特征 可将致密砂 岩气划分为 3 种主要类型 透镜体多层叠置致密砂岩气 以鄂尔多斯盆地 气田为代表 发育众多的小型辫状河透镜状砂体 交互叠置形成了广泛分布 的砂体群 整体上叠置连片分布 但气藏内部多期次河道的岩性界面约束了 单个储渗单元的规模 导致储集层井间连通性差 单井控制储量低 多层 状致密砂岩气 砂层横向分布稳定 以川中地区须家河组气藏 松辽盆地长 岭气田登娄库组气藏为代表 川中地区须家河组气藏发育 3 套近 100m 厚的砂 岩层 横向分布稳定 但由于天然气充注程度较低 构造较高部位含气饱和 度较高 而构造平缓区表现为大面积气水过渡带的气水同层特征 该类型气 藏多为常压气藏 块状致密砂岩气 多为异常高压气藏 压力系数高 储 量丰度较高 致密砂岩气藏是我国已探明天然气气藏中最为关键的组成部分之一 这 一类型的气藏在开发过程中最为显著的特点在于 气藏储集层渗透率参数地 下 分均质特性表现显著 这导致该气藏区域在进行规模建产的过程当中可 能出现布井不稳定 结构不牢固等诸多问题 总体上 与国外相比 中国致 密砂岩气具有气层薄 含气饱和度和储量丰度较低 埋藏深度大的特点 对 开发技术和经济性提出了更大挑战 2 32 3 页岩气的开发页岩气的开发 页岩气是指以吸附或游离状态附存于页岩地层中 具有商业价值的非常 规天然气 页岩气的成藏至少分为两个阶段 第一阶段是天然气的生成与吸附 具有与煤层气相同的富集成藏机理 第二阶段则是天然气的造隙及排出 由 于天然气的生成来自于化学能的转化 可以形成高于地层压力的排气压力 从而导致沿岩石的薄弱面产生小规模的裂缝 天然气就近在裂缝中保存 页岩气开发领域中的领头羊是美国 其掌握了大量的先进的的开发技术 及宝贵的经验 而中国现在仅有的几口页岩气井 还没有一个投入开发的页 岩气藏 所以对于页岩气资源量 储量 产量均只能大概预测 不能给出较 有理的科学依据 页岩气开发的关键工艺技术主要有水平井 井组 钻完井 技术体系 分段多级压裂技术体系和微地震监测技术体系 中国现有的水平 井钻完井技术还不能完全满足页岩气水平井钻完井的需求 水平井分段多级 压裂工艺技术及配套工具仍需要引进 研发 试验和评价 页岩气压裂裂缝 延伸规律 压裂规模优选 产量预测等方面还有待提高 利用微地震监测压 裂效果的检测设备 施工技术和评价方法在中国还处于空白 在某种程度上 而言 中国页岩气的勘探开发技术方面研究有很大的一块空白 而这块空白 的填写仍然需要一段时间 在页岩气开发阶段 主要存在着这样几个问题制 约着我国追随美国的脚步实现页岩气开发的繁荣 1 开采成本较高 页岩气是一种开采周期长 开采成高的非常规天然气体 中国页岩气地 质背景复杂 尚处于技术攻坚阶段 前期评价成本高 科技攻关投入大 再 加上中国气藏一般埋藏较深 钻探成本高 目前美国页岩气勘探开采技术较 成熟 中国前期开采页岩气必然要引进美国的先进技术与设备 在美国一家 独大的情况下 美国技术和设备引进费用会较高 这将影响中国页岩气的勘 探与开发 2 开发过程中消耗资源量极大 与美国不同 我国页岩气资源丰富的川 黔 渝等地区 人口稠密 地 势较高 地质灾害多发 且压裂井场占地面积较大 如果未来开发井位较为 密集 人为撬动易引发山体滑坡等地质灾害 而开发页岩气主要采用的是水 力压裂法 每次液压破碎岩层需要数百万吨水 我国是一个能源紧缺的发展 中大国 不能重复发达国家的先污染后治理的老路 所以 如何做到资源与 环境和谐可持续地发展是一个急需解决的问题 3 页岩气开发管理较有难度 对于如何发展中国的页岩气产业 技术问题争论不多 但是关于页岩气 开发管理的问题就是众说纷纭 中国页岩气资源管理工作刚刚开始 页岩气 的开发管理面临着一些难点 页岩气目前还尚未列入中国矿产细目 没有确 定其独立矿种的法律地位 页岩气资源规划 战略和政策研究不够深入 缺 乏相应的管理制度 页岩气资源调查投入少 工作程度低 资料信息缺少统 一规范管理的技术平台 2 42 4 深盆气藏等异常高压气藏的开发深盆气藏等异常高压气藏的开发 深盆气藏是发育在致密储集层中 具有异常地层压力和气水倒置关系的 非常规气藏 含水饱和度高 甜点分布复杂 其存在部位不以埋藏深度而定 但多发育在盆地构造的低部位 或构造斜坡的下倾部位 其存在具有 暂时驻 留的动态特征 常规气藏的成藏机制 成因分类和分布规律不适用于此类气 藏 异常高压气藏由于压力高 弹性能量充足 气井产量一般很高 为少井 高产奠定了基础 克拉2气田气藏是目前中国最典型的异常高压气藏 气层压 力高达74 3MPa 压力系数为2 0 2 2 目前已成功地开发了克拉2气田 单井 平均日产量高达300多万立方米 气田年产气规模超过100亿m3 成为西气东输 的主供气田 深盆气藏往往有巨大的产量 但勘探与开发的过程中往往遇到 诸多问题 1 深盆气藏的存在具有隐蔽性 深盆气藏常出现于盆地的深凹陷处 即使在构造位置较高的斜坡部位 也常由于储集层致密和产量低而不易被重视 按照常规气田的勘探模式 常 会使这类气藏被漏掉 或仅作为低产小气藏处理 2 开发技术要求较高 甜点 sweetspot 和次生常规气藏的分布规律较为复杂 通常是因具体的地点 具体的气藏而异 因此需要结合多种盆地分析资料 进行有针对性的研究分 析和水关系判别 也常需要较多的特殊资料解释和处理 3 开发成本较高 深盆气藏储量虽大 但较分散 平均含气丰度较小 单井产量较低且常 须进行储集层改造及储集层增产处理 加之开发时需要较密的井网 较大的 井深以及较多的基础设施 故开发成本较高 第第 3 3 章章 天气开发难点的应对策略天气开发难点的应对策略 3 13 1裂缝型碳酸盐岩气藏开发策略裂缝型碳酸盐岩气藏开发策略 在针对裂缝型碳酸盐岩气藏进行综合评价的过程当中 相关工作人员基 于对测井技术 地质勘探技术以及地质建模技术的综合应用 以储集层为评 价单位能够深入研究该裂缝型碳酸盐岩气藏区域内的裂缝发育规律以及天然 气存储变化规律 与此同时 在针对该气藏区域进行布井开发的过程当中 能够借助于数值模拟手段来确保布井有效且可靠 主要靠储集层描