1、頁巖氣資源調查頁巖氣資源調查主要主要技術方法技術方法國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心 二一二年八月二一二年八月提提 綱綱國外成功經驗回顧頁巖氣調查方法技術地震勘探技術非地震勘探技術鉆井、儲層改造技術測井技術頁巖氣調查方法技術規(guī)程（初稿）成果與認識提提 綱綱國外成功經驗回顧頁巖氣調查方法技術地震勘探技術非地震勘探技術鉆井、儲層改造技術測井技術頁巖氣調查方法技術規(guī)程（初稿）成果與認識1 國外成功經驗回顧美國頁巖氣產業(yè)取得成功關鍵美國頁巖氣產業(yè)取得成功關鍵回顧美國頁巖氣產業(yè)從起步到形成、發(fā)展的過程，回顧美國頁巖氣產業(yè)從起步到形成、發(fā)展的過程，除了得益于自身得天獨厚的自然資

2、源條件、成熟除了得益于自身得天獨厚的自然資源條件、成熟市場經濟環(huán)境外，適用于頁巖氣勘探開發(fā)關鍵技市場經濟環(huán)境外，適用于頁巖氣勘探開發(fā)關鍵技術的不斷進步和突破，是助推美國頁巖氣產業(yè)形術的不斷進步和突破，是助推美國頁巖氣產業(yè)形成的核心動力之一。成的核心動力之一。直接推動美國頁巖氣產業(yè)形成的兩大直接推動美國頁巖氣產業(yè)形成的兩大技術體系技術體系地球物理勘探技術體系地球物理勘探技術體系水平井鉆完井、開發(fā)體系水平井鉆完井、開發(fā)體系這兩大技術體系相互發(fā)展下，不斷促進，造就了這兩大技術體系相互發(fā)展下，不斷促進，造就了美國頁巖氣產業(yè)的成功形成與發(fā)展，改變了世界美國頁巖氣產業(yè)的成功形成與發(fā)展，改變了世界能源結構的

3、格局。能源結構的格局。1 國外成功經驗回顧我國頁巖氣資源調查現狀我國頁巖氣資源調查現狀從目前國內外研究工作已經取得的成果可以看到，從目前國內外研究工作已經取得的成果可以看到，我國頁巖氣資源成藏規(guī)律與美國頁巖氣的成藏特我國頁巖氣資源成藏規(guī)律與美國頁巖氣的成藏特點，有許多相似之處，這表明我國的頁巖氣資源點，有許多相似之處，這表明我國的頁巖氣資源勘探前景十分看好。勘探前景十分看好。 我國近幾年來雖然在頁巖氣資源勘探方面取得了我國近幾年來雖然在頁巖氣資源勘探方面取得了一些進展，但總體上仍處于起步階段，目前尚無一些進展，但總體上仍處于起步階段，目前尚無成功的頁巖氣勘探開發(fā)實例。成功的頁巖氣勘探開發(fā)實例。

4、我國我國在在針對頁巖氣資源針對頁巖氣資源調查方面，調查方面，所采用所采用的的評價評價技術及標準、技術及標準、對對儲層特征認識、地球物理勘探技儲層特征認識、地球物理勘探技術應用、儲層改造技術、商業(yè)化開發(fā)等方面，還術應用、儲層改造技術、商業(yè)化開發(fā)等方面，還面臨多項技術難題亟待解決。面臨多項技術難題亟待解決。2 頁巖氣調查方法技術地震勘探技術地震勘探技術 非地震勘探技術非地震勘探技術 鉆井、儲層改造技術鉆井、儲層改造技術 測井技術測井技術 提提 綱綱頁巖氣資源概況頁巖氣調查方法技術地震勘探技術非地震勘探技術鉆井、儲層改造技術測井技術頁巖氣調查方法技術規(guī)程（初稿）成果與認識頁巖巖石物理性質頁巖巖石物理

5、性質頁巖巖石物理模型頁巖巖石物理模型/反演反演地震勘探條件與頁巖氣藏模型對應關系地震勘探條件與頁巖氣藏模型對應關系國內外頁巖氣地震地質條件對比國內外頁巖氣地震地質條件對比頁巖氣地震勘探資料常規(guī)處理解釋方法頁巖氣地震勘探資料常規(guī)處理解釋方法頁巖幾何體屬性分析技術應用頁巖幾何體屬性分析技術應用國內外頁巖氣地震勘探技術存在的主要差距國內外頁巖氣地震勘探技術存在的主要差距3 地震勘探技術1986年提出了頁巖的弱各向異性特征，弱各向異性是指和的值均小于10%。但是長期的研究結果表明，絕大多數頁巖的和的值大于10%，頁巖具有強各項異性介質。巖芯方位角極角3.1 頁巖巖石物理性質VTI：垂直軸對稱的橫向各項

6、同性地震地質模型，是地下處于近水平狀態(tài)或傾角較小的頁巖的一種近似，近水平的層面是頁巖層理面的簡單等效。HTI：水平軸對稱的橫向各項同性地震地質模型，是地下處于大傾角的或近垂直狀態(tài)下的頁巖的一種近似，模型中近垂直的層面是頁巖層理面的簡單等效。3.1 頁巖巖石物理性質HTI、 VTI模型地震響應與頁巖特征描述3.1 頁巖巖石物理性質3.2 頁巖巖石物理模型/反演3.3 地震勘探條件與頁巖氣藏模型對應關系3.4 國內外頁巖氣地震地質條件對比我國西南地區(qū)典型隔槽式褶皺構造美國德克薩斯州沃斯堡盆地構造樣式3.4 國內外頁巖氣地震地質條件對比我國西南地區(qū)典型隔槽式褶皺構造美國德克薩斯州沃斯堡盆地構造樣式3

7、.4 國內外頁巖氣地震地質條件對比國外：寬方位角三維、小點距二維、三維三分量為主；國內：大道距二維普查階段。3.5 頁巖氣地震勘探資料常規(guī)處理解釋方法國內：主要的處理步驟是疊前去噪、靜校正、精細速度分析。國內：主要的處理步驟是疊前去噪、靜校正、精細速度分析。目標：獲得富有機質頁巖儲層的埋深、厚度、構造展布、斷裂發(fā)育情況。目標：獲得富有機質頁巖儲層的埋深、厚度、構造展布、斷裂發(fā)育情況。與常規(guī)油氣勘探地震處理解釋流程基本相同。與常規(guī)油氣勘探地震處理解釋流程基本相同。國外：通過寬方位三維地震數據的速度各項異性來檢測儲層裂縫的分布情況。國外：通過寬方位三維地震數據的速度各項異性來檢測儲層裂縫的分布情況

8、。目標：目標： 基于基于HTI、VTI模型，各向異性時間偏移成像，對儲層的脆性、塑性進行描述，劃分出模型，各向異性時間偏移成像，對儲層的脆性、塑性進行描述，劃分出“甜點甜點”。塑性塑性脆性脆性3.6 頁巖幾何體屬性分析技術應用隨著寬方位三維地震勘探技術在頁巖氣勘探中的廣泛應用，幾何體屬性分隨著寬方位三維地震勘探技術在頁巖氣勘探中的廣泛應用，幾何體屬性分析技術，在描述儲層構造特征、斷裂系統分布狀況、地層沉積特征等方面析技術，在描述儲層構造特征、斷裂系統分布狀況、地層沉積特征等方面已經發(fā)揮出重要的作用。已經發(fā)揮出重要的作用。相干；曲率；螞蟻追蹤；方差體；三維可視化。相干；曲率；螞蟻追蹤；方差體；三

9、維可視化。據統計，僅公司在北美地區(qū)應用地球物理技術就完成了 多個頁巖氣勘探項目，面積超過平方千米，已經形成了一個龐大的地球物理基礎數據庫。其中，年間，公司分別在、二個地區(qū)完成、平方千米三維地震勘探，鉆井成果顯示獲得了很好的成效。充分顯示出地球物理技術已經成為頁巖氣勘探開發(fā)中尋找“甜點”必不可少的技術手段。國內，在富有機質頁巖勘探方面還處于起步階段；相關基礎理論研究積累較為薄弱；地表、地下地震地質條件都遠較美國復雜；實現真正意義上的頁巖氣地震勘探，還需要經歷一個實踐、探索的過程。3.7 國內外頁巖氣地震勘探技術存在的主要差距提提 綱綱國外成功經驗回顧頁巖氣調查方法技術地震勘探技術非地震勘探技術鉆

10、井、儲層改造技術測井技術頁巖氣調查方法技術規(guī)程（初稿）成果與認識國外非地震勘探國內非地震勘探勘探數值模擬勘探試驗勘探試驗效果分析4 非地震勘探技術4.1 國外非地震勘探（德國聯邦科學和自然資源研究院（德國聯邦科學和自然資源研究院 ）Emsland和東部和東部Friesland地區(qū)地區(qū)MT剖面剖面與與相關性相關性Gluckstadt地塹地區(qū)地塹地區(qū) 2010年4月，波蘭中部和北部都發(fā)現頁巖氣資源。下蔡希斯坦統（上二疊統）蒸發(fā)巖的強反射屏蔽了地震能量，蒸發(fā)巖對電磁波沒有屏蔽作用。波蘭的PBG地球物理勘探公司采用大地電磁方法對該地區(qū)進行頁巖氣勘探。4.1國外非地震勘探帶鉆孔資料約束大地電磁數據反演獲

11、得的帶鉆孔資料約束大地電磁數據反演獲得的頁巖層位分布頁巖層位分布模型模型4.1 國外非地震勘探4.1 國外非地震勘探4.1 國外非地震勘探4.1 國外非地震勘探4.1 國外非地震勘探4.1 國外非地震勘探勘探試驗區(qū)位于四川盆地南部，目的層龍馬溪組主要為黑色碳質頁巖、灰黑色鈣質頁巖夾泥灰?guī)r透鏡體沉積組合的深水陸棚沉積環(huán)境，有機質豐富。4.2 國內非地震勘探4.2 國內非地震勘探起始于長寧縣龍頭起始于長寧縣龍頭鎮(zhèn)北部，經興文縣，鎮(zhèn)北部，經興文縣，止于敘永縣江門鎮(zhèn)止于敘永縣江門鎮(zhèn)起于高縣羅場鎮(zhèn)，起于高縣羅場鎮(zhèn)，向南經筠連縣雙騰向南經筠連縣雙騰-巡司巡司-沐愛鎮(zhèn)，止于沐愛鎮(zhèn)，止于落木柔鎮(zhèn)落木柔鎮(zhèn)起始于

12、敘永縣分水起始于敘永縣分水鎮(zhèn)西部，經兩河鎮(zhèn)鎮(zhèn)西部，經兩河鎮(zhèn)-落卜鎮(zhèn)落卜鎮(zhèn)-摩尼鎮(zhèn)，止摩尼鎮(zhèn)，止于古藺縣雙沙鎮(zhèn)于古藺縣雙沙鎮(zhèn) 三條采樣線路三條采樣線路 7676個采樣處個采樣處 2929個地層組個地層組 共采集巖石標本共采集巖石標本997997塊塊 其中頁巖標本其中頁巖標本464464塊塊勘探試驗區(qū)物性研究密度、磁化率 967塊電阻率、極化率 700塊 干燥、富水、飽和鹽水三種狀態(tài)測定順序 確保樣本受到的人為影響最小磁化率磁化率 富水富水電阻率電阻率密度密度飽和鹽水飽和鹽水電阻率電阻率干燥干燥電阻率電阻率干燥干燥極化率極化率富水富水極化率極化率飽和鹽水飽和鹽水極化率極化率質量保證質量保證樣本加工

13、樣本加工標本與電極間加硫酸銅溶液標本與電極間加硫酸銅溶液質地疏松標本，裝袋單獨浸泡質地疏松標本，裝袋單獨浸泡嚴格控制浸泡時間，杜絕多次浸泡嚴格控制浸泡時間，杜絕多次浸泡合理的測量順序合理的測量順序浸泡后晾干表面浸泡后晾干表面觀測面標記，同向觀測觀測面標記，同向觀測4.2 國內非地震勘探勘探試驗區(qū)物性研究目的層呈現低密、低磁、高極化率和低阻特征，為勘探試驗奠定了基礎。為勘探試驗奠定了基礎。4.2 國內非地震勘探4.3 勘探數值模擬研究勘探數值模擬勘探數值模擬思路思路08001600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600-4000-35

14、00-3000-2500-2000-1500-1000-5000020040060080010001200140016001800200022002400260028003000320034003600380040004200440046004800500052005400560058006000620064006600680070007200740076007800800082008400860088009000920094009600980010000-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-500008001600 2400 3200 4000 4800 5

15、600 6400 7200 8000 8800 9600-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-5000不發(fā)育低阻頁巖只發(fā)育龍馬溪組頁巖08001600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-50000200400600800100012001400160018002000220024002600280030003200340036003800400042004400460048005000520054005600580060006

16、20064006600680070007200740076007800800082008400860088009000920094009600980010000-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-500008001600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-5000發(fā)育龍馬溪組、牛蹄塘組頁巖08001600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 7200 8000 8800 9600-4000-3500-

17、3000-2500-2000-1500-1000-5000020040060080010001200140016001800200022002400260028003000320034003600380040004200440046004800500052005400560058006000620064006600680070007200740076007800800082008400860088009000920094009600980010000-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-500008001600 2400 3200 4000 4800 5600

18、 6400 7200 8000 8800 9600-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-5000數值模擬研究，有助于富有機質頁巖目標異常的提取。數值模擬研究，有助于富有機質頁巖目標異常的提取。不發(fā)育低阻頁巖只發(fā)育龍馬溪組頁巖發(fā)育龍馬溪組、牛蹄塘組頁巖010002000300040005000600070008000900010000-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-5000010002000300040005000600070008000900010000-4000-3500-3000-2500-2000-1500-100

19、0-5000010002000300040005000600070008000900010000-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-5000-6-5.5-5-4.5-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.51-6-5.5-5-4.5-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.51-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.055.6E-0170.050.10.150.20.250.30.35010002000300040005000600070008000900010000-4000-3500-3000-2500-20

20、00-1500-1000-5000010002000300040005000600070008000900010000-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-5000010002000300040005000600070008000900010000-4000-3500-3000-2500-2000-1500-1000-5000-6-5.5-5-4.5-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.51-6-5.5-5-4.5-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.51-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.055.6E-

21、0170.050.10.150.20.250.30.354.3 勘探數值模擬研究勘探試驗區(qū)地層、構造、地理和沉積環(huán)境適宜開展方法技術試驗。勘探試驗區(qū)地層、構造、地理和沉積環(huán)境適宜開展方法技術試驗。野外地質調查、物性研究和數值模擬為勘探試驗奠定了基礎。野外地質調查、物性研究和數值模擬為勘探試驗奠定了基礎。4.4 勘探試驗4.4 勘探試驗通過開展多種非地震方法的勘探試驗通過開展多種非地震方法的勘探試驗對比各對比各種種方法的有效性方法的有效性開展綜合地球物理研究開展綜合地球物理研究探索、總結出一套有效的富有機質頁巖非探索、總結出一套有效的富有機質頁巖非地震勘探技術流程地震勘探技術流程編制相關技術規(guī)程

22、編制相關技術規(guī)程 富 有 機 質 頁 巖 物 性 調 查 統 計重力勘探磁力勘探復電阻率時頻電磁CSAMT大地電磁3D處理處理解釋處理解釋處理解釋3D處理3D處理效 果 分 析 總 結綜 合 地 球 物 理 解 釋理 論 總 結 形 成 規(guī) 范開展非地震勘探試驗的技術思路開展非地震勘探試驗的技術思路勘探試驗200m200m200m200m200m200mYXH Hx xH Hy yE Ex xE Ey y測 線 方 向電 極 位 置圖圖 2 2 排排 列列 布布 置置 示示 意意 圖圖H H- -B BO OX XE E- -B BO OX XE E- -B BO OX XE E- -B BO

23、 OX XE E- -B BO OX XE E- -B BO OX X200m200m200m200m時頻電磁法布極示意圖 大地電磁法布極示意圖 可控源音頻地電磁法布極示意圖可控源音頻地電磁法布極示意圖 4.4 勘探試驗綜合分析已知信息 綜合評價時序數據變換建數據庫，去零道，編輯畸變點計算視電阻率預處理頻率域反演回放疊加歸一化反演深度電阻率斷面； 約束反演計算地電參數頻率域處理時間域處理時間域磁場反演頻率域電場反演4.4 勘探試驗4.4 勘探試驗電性結構-約束反演JL02線電性結構-約束反演JL03線通過時頻電磁法，獲得了有效的電性結構信息JL02線激化異常分布JL03線激化異常分布01234

24、5678910-3-2-101-3-2-10184941041141241341441541641741841942042142242342442542642740.040.080.120.160.20.240.28012345678910-3-2-101-3-2-10180901001101201301401501601701801902002102202302402502602700.040.080.120.160.20.240.28通過時頻電磁法，獲得了有效的激化信息4.4 勘探試驗012345678910-3-2-101-3-2-1018494104114124134144154164

25、1741841942042142242342442542642740.040.080.120.160.20.240.28在沒有其它資料約束的情況下，在沒有其它資料約束的情況下，時頻電磁法（時頻電磁法（TFEM）能發(fā)現一）能發(fā)現一定規(guī)模的異常，并且能提取多個定規(guī)模的異常，并且能提取多個與富有機質頁巖相關的屬性參數，與富有機質頁巖相關的屬性參數，因而在有利目標區(qū)的勘探上優(yōu)勢因而在有利目標區(qū)的勘探上優(yōu)勢明顯。明顯。極化率高是碳質頁巖的典型特征，極化率高是碳質頁巖的典型特征，應該能夠成為富有機質頁巖勘探應該能夠成為富有機質頁巖勘探的一個目標屬性特征。的一個目標屬性特征。大地電磁法（大地電磁法（EMAP

26、）具備更大）具備更大的勘探深度，在深部地質構造研的勘探深度，在深部地質構造研究上具有不可替代的基礎性作用。究上具有不可替代的基礎性作用。可控源音頻大地電磁法可控源音頻大地電磁法（CSAMT ）則具備更高的淺層）則具備更高的淺層分辨率，適合淺部地質構造的劃分辨率，適合淺部地質構造的劃分和解釋。分和解釋。 4.5 勘探試驗效果分析提提 綱綱國外成功經驗回顧頁巖氣調查方法技術地震勘探技術非地震勘探技術鉆井、儲層改造技術測井技術頁巖氣調查方法技術規(guī)程（初稿）成果與認識頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆井技術 頁巖氣儲層改造技術頁巖氣儲層改造技術 5 鉆井、儲層改造技術 頁巖氣賦存在低孔、低滲儲層中；大部分產氣頁巖

27、分布范圍頁巖氣賦存在低孔、低滲儲層中；大部分產氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁巖氣井能夠長期穩(wěn)定產氣。廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁巖氣井能夠長期穩(wěn)定產氣。頁巖氣開發(fā)具有頁巖氣開發(fā)具有3個特點：個特點：生產能力低或無自然生產能力生產能力低或無自然生產能力開發(fā)的壽命和生產周期長開發(fā)的壽命和生產周期長采收率變化較大，須要通過人工技術來實現有效開發(fā)。采收率變化較大，須要通過人工技術來實現有效開發(fā)。l是一種人造氣藏是一種人造氣藏l由于具有不同于常規(guī)天然氣的特點，決定了頁巖氣開發(fā)具有其由于具有不同于常規(guī)天然氣的特點，決定了頁巖氣開發(fā)具有其獨特的方式。獨特的方式。5.1 頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆

28、井技術 頁巖氣井鉆井包括直井和水平井兩種方式頁巖氣井鉆井包括直井和水平井兩種方式直井，主要用于試驗，了解頁巖氣藏特性，獲得鉆井、壓裂和直井，主要用于試驗，了解頁巖氣藏特性，獲得鉆井、壓裂和投產經驗，并用于優(yōu)化水平井鉆井方案。投產經驗，并用于優(yōu)化水平井鉆井方案。水平井主要用于生產，實現頁巖氣有效開發(fā)。水平井主要用于生產，實現頁巖氣有效開發(fā)。頁巖氣鉆井相關工程技術：頁巖氣鉆井相關工程技術：井身結構設計井身結構設計水平井技術水平井技術鉆井液技術鉆井液技術固井與完井技術固井與完井技術5.1 頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆井技術 井身結構設計井身結構設計 井身結構設計井身結構設計：井身結構設計井身結構設計： W

29、oodford和和Hayneeville兩個區(qū)塊的頁巖氣鉆井都是采用三級井身結構。兩個區(qū)塊的頁巖氣鉆井都是采用三級井身結構。5.1 頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆井技術 水平井鉆井水平井鉆井 水平井與直井相比，在頁巖氣開發(fā)中所具有的水平井與直井相比，在頁巖氣開發(fā)中所具有的4方面優(yōu)勢：方面優(yōu)勢：水平井成本為直井的水平井成本為直井的1525倍，但初始開采速度、控制倍，但初始開采速度、控制儲量和最終評價可采儲量卻是直井的儲量和最終評價可采儲量卻是直井的34倍；倍；水平井與頁巖層中裂縫（主要為垂直裂縫）相交的機會大，可水平井與頁巖層中裂縫（主要為垂直裂縫）相交的機會大，可明顯改善儲層流體的流動狀況；明顯改善儲

30、層流體的流動狀況；在直井鉆井收效甚微的地區(qū)，采用水平井開采效果良好；在直井鉆井收效甚微的地區(qū)，采用水平井開采效果良好；與直井相比，水平井減少了地面設施，開采延伸范圍大，避免與直井相比，水平井減少了地面設施，開采延伸范圍大，避免了地面不利條件的干擾。了地面不利條件的干擾。 5.1 頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆井技術 5.1 頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆井技術 頁巖氣開發(fā)中水平井鉆井技術的幾個關鍵環(huán)節(jié)：頁巖氣開發(fā)中水平井鉆井技術的幾個關鍵環(huán)節(jié)：軌道設計軌道設計隨鉆測量與地質導向隨鉆測量與地質導向 隨鉆測井技術（隨鉆測井技術（LWD）和隨鉆測量技術（）和隨鉆測量技術（MWD），可以使水平井精確），可以使水平井精

31、確定位，同時作出地層評價，定位，同時作出地層評價， 引導中靶地質目標。引導中靶地質目標。 geoVISION隨鉆成像服務和隨鉆成像服務和RAB鉆頭附近地層電阻率儀器等鉆頭附近地層電阻率儀器等LWD技術，技術，有助于在鉆井過程中實時識別天然裂縫，解決相關測井問題。有助于在鉆井過程中實時識別天然裂縫，解決相關測井問題。頁巖氣開發(fā)中水平井鉆井技術的幾個關鍵環(huán)節(jié)：頁巖氣開發(fā)中水平井鉆井技術的幾個關鍵環(huán)節(jié)：軌跡控制技術軌跡控制技術 對于位移不大、儲層均質性較好、難度一般的水平井鉆井，在常規(guī)對于位移不大、儲層均質性較好、難度一般的水平井鉆井，在常規(guī)液相鉆井液條件下，穩(wěn)定器鉆具組合和彎外殼螺桿鉆具與液相鉆井

32、液條件下，穩(wěn)定器鉆具組合和彎外殼螺桿鉆具與MWD組合，組合，可以實現斜井段與水平段的軌跡控制，用隨鉆伽馬一條曲線即可實現可以實現斜井段與水平段的軌跡控制，用隨鉆伽馬一條曲線即可實現地質導向鉆井。地質導向鉆井。 對于位移較大、難度較高的水平井，使用旋轉導向鉆井技術鉆進，可對于位移較大、難度較高的水平井，使用旋轉導向鉆井技術鉆進，可以鉆出更加光滑、更長的水平段。以鉆出更加光滑、更長的水平段。 在水平井鉆井中，采用旋轉鉆井導向工具，可以形成光滑的井眼，在水平井鉆井中，采用旋轉鉆井導向工具，可以形成光滑的井眼，更易獲得較好的地層評價。更易獲得較好的地層評價。 水平段鉆井一般采用水平段鉆井一般采用PDC

33、鉆頭，盡量提高鉆頭壽命，延長單趟鉆進尺，鉆頭，盡量提高鉆頭壽命，延長單趟鉆進尺，有的水平井水平段用一只有的水平井水平段用一只PDC鉆頭一趟鉆完成，鉆頭一趟鉆完成， 快速鉆井減少井下快速鉆井減少井下復雜情況的出現。復雜情況的出現。5.1 頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆井技術 鉆井液技術鉆井液技術 頁巖氣鉆井過程中，尤其是鉆至水平段，由于儲層頁巖氣鉆井過程中，尤其是鉆至水平段，由于儲層的層理或者裂縫發(fā)育、蒙脫石等吸水膨脹性礦物組的層理或者裂縫發(fā)育、蒙脫石等吸水膨脹性礦物組分含量高，而且水平段設計方位要沿最小主應力方分含量高，而且水平段設計方位要沿最小主應力方向，是最不利于井眼穩(wěn)定的方向，因此，鉆井液體向，

34、是最不利于井眼穩(wěn)定的方向，因此，鉆井液體系選擇要考慮的主要因素有：防止粘土膨脹、提高系選擇要考慮的主要因素有：防止粘土膨脹、提高井眼穩(wěn)定性、預防鉆井液漏失和提高鉆速。井眼穩(wěn)定性、預防鉆井液漏失和提高鉆速。直井段（三開前）對鉆井液體系無特殊要求，主要直井段（三開前）對鉆井液體系無特殊要求，主要采用水基泥漿。采用水基泥漿。水平段鉆井液主要采用油基泥漿。水平段鉆井液主要采用油基泥漿。5.1 頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆井技術 固井與完井技術固井與完井技術 一般認為，一般認為，頁巖氣井的鉆井并不困難，難在完井。頁巖氣井的鉆井并不困難，難在完井。頁巖氣大部分以吸附態(tài)賦存于頁巖中，而頁巖滲透率低，既要頁巖氣大部

35、分以吸附態(tài)賦存于頁巖中，而頁巖滲透率低，既要通過完井技術提高其滲透率，又要避免地層損害，是施工的關通過完井技術提高其滲透率，又要避免地層損害，是施工的關鍵，直接關系到頁巖氣的采收率，因此在固井、完井方式、儲鍵，直接關系到頁巖氣的采收率，因此在固井、完井方式、儲層改造方面有其特殊要求。層改造方面有其特殊要求。頁巖氣井通常采用泡沫水泥固井技術。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(wěn)定、泡沫水泥具有漿體穩(wěn)定、密度低、滲透率低、失水小、抗拉強度高等特點，因此具有良密度低、滲透率低、失水小、抗拉強度高等特點，因此具有良好的防竄效果，能解決低壓易漏長封固段復雜井的固井問題。好的防竄效果，能解

36、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。而且水泥侵入距離短，可以減小儲層損害。根據國外經驗，泡沫水泥固井比常規(guī)水泥固井產氣量平均高出根據國外經驗，泡沫水泥固井比常規(guī)水泥固井產氣量平均高出23。頁巖氣井的完井方式頁巖氣井的完井方式主要包括主要包括組合式橋塞完井組合式橋塞完井、水力噴射射孔水力噴射射孔完井完井、機械式組合完井機械式組合完井。5.1 頁巖氣鉆井技術頁巖氣鉆井技術 5.2 頁巖氣儲層改造技術 頁巖氣儲層必須通過壓裂改造才能形成工業(yè)氣流。頁巖氣儲層必須通過壓裂改造才能形成工業(yè)氣流。頁巖氣儲層的壓裂改造工藝、加砂規(guī)模等都與常規(guī)壓裂改造有明顯不頁巖氣儲層的壓

37、裂改造工藝、加砂規(guī)模等都與常規(guī)壓裂改造有明顯不同。不同地區(qū)頁巖的儲層特性各不相同，并不是所有的頁巖都適合滑同。不同地區(qū)頁巖的儲層特性各不相同，并不是所有的頁巖都適合滑溜水、大排量壓裂施工。溜水、大排量壓裂施工。脆性地層（富含石英和碳酸鹽巖）容易形成網絡裂縫，而塑性地層脆性地層（富含石英和碳酸鹽巖）容易形成網絡裂縫，而塑性地層（黏土含量高）容易形成雙翼裂縫，因此不同的頁巖氣儲層所采用的（黏土含量高）容易形成雙翼裂縫，因此不同的頁巖氣儲層所采用的工藝技術和液體體系是不一樣的，要根據實際地層的巖性、敏感性和工藝技術和液體體系是不一樣的，要根據實際地層的巖性、敏感性和塑性以及微觀結構進行選擇。塑性以及

38、微觀結構進行選擇。塑性塑性脆性脆性5.2 頁巖氣儲層改造技術 直井連續(xù)油管分層壓裂技術直井連續(xù)油管分層壓裂技術 較早的頁巖氣開發(fā)主要是在淺層，以直井為主，其壓裂技術具有較早的頁巖氣開發(fā)主要是在淺層，以直井為主，其壓裂技術具有3個個特征，即連續(xù)油管、水力噴砂射孔、環(huán)空加砂。特征，即連續(xù)油管、水力噴砂射孔、環(huán)空加砂。5.2 頁巖氣儲層改造技術 水平井分段壓裂技術水平井分段壓裂技術 隨著頁巖氣開發(fā)的深人，常規(guī)的直井已經無法滿足開發(fā)要求，水平井隨著頁巖氣開發(fā)的深人，常規(guī)的直井已經無法滿足開發(fā)要求，水平井和水平井分段壓裂技術目前已經成為了北美頁巖氣藏有效開發(fā)的主體和水平井分段壓裂技術目前已經成為了北美頁

39、巖氣藏有效開發(fā)的主體技術。技術。水平井分段壓裂技術水平井分段壓裂技術 水平井多級可鉆式橋塞封隔分段壓裂技術水平井多級可鉆式橋塞封隔分段壓裂技術 水平井封隔器分段壓裂技術水平井封隔器分段壓裂技術水平井多級滑套封隔器分段壓裂技術水平井多級滑套封隔器分段壓裂技術水平井膨脹式封隔器分段壓裂技術水平井膨脹式封隔器分段壓裂技術水平井水力噴射分段壓裂技術水平井水力噴射分段壓裂技術水平井多井同步壓裂技術水平井多井同步壓裂技術 5.2 頁巖氣儲層改造技術 5.2 頁巖氣儲層改造技術 頁巖氣壓裂液體系頁巖氣壓裂液體系 目前所使用的壓裂液：滑溜水、線性膠、交目前所使用的壓裂液：滑溜水、線性膠、交聯液和泡沫等。聯液和

40、泡沫等。 滑溜水和復合壓裂液是目前主要的壓裂液體滑溜水和復合壓裂液是目前主要的壓裂液體系。系。 不同頁巖的儲層特點不同，對其選擇的壓裂不同頁巖的儲層特點不同，對其選擇的壓裂液也不同。液也不同。5.2 頁巖氣儲層改造技術 滑溜水壓裂液體系滑溜水壓裂液體系 滑溜水壓裂液體系是針對頁巖氣藏改造發(fā)展起來的滑溜水壓裂液體系是針對頁巖氣藏改造發(fā)展起來的一項新技術。一項新技術。 該液體體系主要適用于無水敏、儲層天然裂縫較發(fā)育、該液體體系主要適用于無水敏、儲層天然裂縫較發(fā)育、脆性較高地層。脆性較高地層。復合壓裂液體系復合壓裂液體系 復合壓裂或混合壓裂主要是針對黏土含量高、塑性較復合壓裂或混合壓裂主要是針對黏土

41、含量高、塑性較強的頁巖氣儲層。強的頁巖氣儲層。 注入復合壓裂液既可保證形成一定的縫寬，又保證有注入復合壓裂液既可保證形成一定的縫寬，又保證有一定的攜砂能力。一定的攜砂能力。5.2 頁巖氣儲層改造技術 水力壓裂作業(yè)流程圖水力壓裂作業(yè)流程圖提提 綱綱國外成功經驗回顧頁巖氣調查方法技術地震勘探技術非地震勘探技術鉆井、儲層改造技術測井技術頁巖氣調查方法技術規(guī)程（初稿）成果與認識6 測井技術 頁巖氣測井技術現狀 頁巖氣識別方法 頁巖氣測井評價頁巖氣測井系列優(yōu)化 岑頁1井測井綜合評價實例國內測井技術方面有待深入研究的問題 6.1 頁巖氣測井技術現狀美國美國，在不同盆地中采用的測井技術系列在不同盆地中采用的

42、測井技術系列Appalachian盆地：大多數采用盆地：大多數采用空氣鉆井空氣鉆井，采用測井，采用測井系列包括系列包括雙感應雙感應、巖性密度測井巖性密度測井、井壁中子井壁中子、自然伽自然伽馬能譜，馬能譜，還包括井下電視和溫度測井。還包括井下電視和溫度測井。 Fort Worth盆地：針對泥盆系盆地：針對泥盆系Barnett頁巖，采用典頁巖，采用典型測井系列，包括型測井系列，包括自然伽馬自然伽馬、密度密度、中子中子、巖性密度巖性密度和和感應測井感應測井。 6.1 頁巖氣測井技術現狀不同公司采用的測井技術系列不同公司采用的測井技術系列墨菲石油公司墨菲石油公司（Murphy Oil） ：1）電阻率測

43、井、密度、中子）電阻率測井、密度、中子測井；測井；2）核磁共振測井，用于確定頁巖孔隙度（不受）核磁共振測井，用于確定頁巖孔隙度（不受TOC影影響）；響）；3）聲波測井，用于巖石力學性質分析；）聲波測井，用于巖石力學性質分析；4）成像測井，）成像測井，用于識別裂縫。用于識別裂縫。 Schlumberger公司公司 :采用常規(guī)（三孔隙度三電阻率、三巖性）采用常規(guī)（三孔隙度三電阻率、三巖性）和成像測井，成像測井包括元素俘獲能譜和成像測井，成像測井包括元素俘獲能譜ECS、微電阻率掃描、微電阻率掃描成像成像FMI、聲波掃描、聲波掃描SonicScanner、核磁共振核磁共振CMR。 6.1 頁巖氣測井技

44、術現狀元素俘獲能譜元素俘獲能譜ECS測井技術測井技術基于該公司的基于該公司的Platform Express測井軟件平臺的測井技術。測井軟件平臺的測井技術。ECS處理模塊稱為處理模塊稱為SpectroLith或或WALK2，結合密度、中子、，結合密度、中子、Pe、NGS等測井等測井資料，通過隨機求解方法可以定量計算出巖性成分、孔隙度、含水飽和度、干資料，通過隨機求解方法可以定量計算出巖性成分、孔隙度、含水飽和度、干酪根含量、酪根含量、TOC、GIP等參數。等參數。6.1 頁巖氣測井技術現狀元素俘獲能譜元素俘獲能譜ECS測井技術測井技術能直接測量是多種地層元素，可間接測量近四十種層元素能直接測量

45、是多種地層元素，可間接測量近四十種層元素能夠連續(xù)進行評價能夠連續(xù)進行評價其中所測量到的鈣、硅含量及其比值，能夠反映地層的脆性程度，對進行儲層其中所測量到的鈣、硅含量及其比值，能夠反映地層的脆性程度，對進行儲層的壓裂設計非常重要的壓裂設計非常重要6.1 頁巖氣測井技術現狀定性解釋定性解釋：識別巖性，判斷含氣頁巖層，識別裂縫等。識別巖性，判斷含氣頁巖層，識別裂縫等。定量解釋定量解釋：確定礦物成分，計算孔隙度、滲透率，計確定礦物成分，計算孔隙度、滲透率，計算干酪根含量算干酪根含量/總有機碳含量（總有機碳含量（TOC）、吸附氣和游）、吸附氣和游離氣含量，計算熱成熟度和熱成熟度指數（離氣含量，計算熱成熟

46、度和熱成熟度指數（MI），），計算儲層厚度，計算彈性參數，確定天然氣地質儲量計算儲層厚度，計算彈性參數，確定天然氣地質儲量（GIP）等。）等。以以Schlumberger公司公司為例，為例，目前目前在在頁巖氣的綜合評價中往往頁巖氣的綜合評價中往往采用元素俘獲測井（采用元素俘獲測井（ECS）和自然伽馬能譜測井（）和自然伽馬能譜測井（NGS）的方）的方法計算頁巖的礦物含量。法計算頁巖的礦物含量。6.1 頁巖氣測井技術現狀成像測井識別頁巖氣儲層裂縫成像測井識別頁巖氣儲層裂縫動態(tài)和靜態(tài)方法識別頁巖層裂縫動態(tài)和靜態(tài)方法識別頁巖層裂縫6.1 頁巖氣測井技術現狀6.2 頁巖氣識別在頁巖氣的識別方法上，目前主要利用在頁巖氣的識別方法上，目