页岩气开采技术

非常规油气勘探与开发技术在当今能源需求日益增长的社会环境下，石油和天然气仍然是主要的能源来源。

但是，传统的油气田已经逐渐变得稀缺和难以开采，进而导致了非常规油气资源的开发热潮。

而非常规油气勘探与开发技术的发展，则是支撑该热潮的关键因素之一。

本文将探讨一些关于非常规油气开发技术的现状和未来趋势。

1、页岩气开采技术页岩气是一种以页岩作为储存和传输介质的天然气，它的开发始于上世纪90年代，而至今仍然是全球非常规天然气产业中最成熟的一项。

页岩气是通过水平钻井和水力压裂技术（或称为水力破裂技术）来采集的。

通过钻井向地下注入高压水和砂子，然后断掉水压的作用，砂子就在岩石中裂开了微波形状的裂缝，这样天然气就可以顺着这些微缝流出来。

这种技术是高效且普遍使用的，目前已经发展成为了一定规模和经验。

然而这种技术也存在一些问题和挑战。

例如，多次开采同一区块存在严重的缓慢排水或系统失效问题等。

同时，这种技术也需要大量消耗水资源，会对环境产生负面影响。

2、煤层气开采技术煤层气是由煤层中的煤与天然气结合而成的一种混合物。

它的开发涉及开采和排放井下瓦斯模型，压裂和抽采液等领域。

这是一个需要系统性的工作，涉及多个方面技术的循序渐进的协调。

随着煤层气行业的发展和技术进步，新的技术和创新持续出现。

对于煤层气的开采技术，目前主要有透水杆支架纵向分层穿层自流水压缩跨层等技术和方法，其采气效率可以以上升到较为理想的水平。

由于它相对处理成本较低、能源综合利用效率高，所以其在煤炭资源丰富的国家和地区是被越来越多地看重的。

3、页岩油开采技术与页岩气类似，页岩油也是被通过水力压裂技术开采。

这种技术利用水和人工加压机械地破坏页岩，然后溢出石油。

然而，由于相对较低的原油价格和缓慢的钻井速度，加上缺乏完整的“页岩油层”研究，页岩油开发相对滞后于页岩气开发。

在页岩油开采的过程中，虽然需要使用的化学品和毒性较低，但是这种开采过程也会对地表和地下水资源产生影响（例如简单的排污、水资源的消耗和地表裂缝等）。

页岩气开采技术1 综述页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。

页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。

如图1.1所示。

页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。

页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。

可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。

根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。

与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。

从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。

我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。

图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。

因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。

2 页岩气水平井技术1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。

美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。

页岩气开采原理
页岩气开采原理是通过水平钻井和水力压裂技术将水和添加剂注入页岩岩层，使岩层裂缝扩大并释放出内部储存的天然气。

具体步骤如下：
1. 水平钻井：首先，在地表选择合适的位置进行垂直钻井，当钻杆到达目标页岩层时，钻井工程师会改变钻头方向，将钻孔延伸成水平方向。

这样可以增加页岩岩层与钻孔的接触面积，提高天然气的开采效率。

2. 水力压裂：完成水平钻井后，高压水和添加剂（如砂岩颗粒）被泵送到井中，进入页岩岩层。

压力和添加剂的作用下，岩石发生裂缝和断裂，从而使天然气能够逸出。

水力压裂也可以同时增加岩石孔隙的连接性，便于天然气在岩层内流动和采集。

3. 采集天然气：一旦页岩层被水力压裂，天然气开始从岩石毛细孔隙中释放出来，并通过新形成的裂缝流向水平井筒。

然后，运用抽油泵等装置将天然气输送到地面设备进行储存和处理。

4. 环境保护：在整个开采过程中，需要严格控制水和添加剂的使用，以减少对地下水资源的污染。

此外，储存和处理阶段也要采取相应的措施，以确保环境不受污染。

以上就是页岩气开采的基本原理。

通过水平钻井和水力压裂技术，能够充分利用页岩岩层内部的天然气资源，提高天然气开采效率，促进能源产业的发展。

页岩气术语和定义一、页岩气页岩气是一种从页岩中释放出来的天然气。

它是一种非常重要的能源资源，被广泛应用于工业和家庭用途。

页岩气的开采和利用对于能源供应和环境保护都具有重要意义。

二、页岩页岩是一种由粘土和矿物质组成的岩石，具有高含量的有机质。

它通常呈现出黑色或灰色，并且质地坚硬。

页岩是页岩气的主要来源，通过破碎和释放有机质，可以获得可用的天然气。

三、水力压裂水力压裂是一种开采页岩气的技术。

它通过将高压液体注入页岩层，使岩石破裂并释放出天然气。

这种技术可以提高天然气的产量，并扩大开采范围。

四、水力压裂液水力压裂液是在水力压裂过程中使用的液体。

它主要由水、沙子和化学添加剂组成。

水的作用是传递压力和冲击力，沙子的作用是支撑破裂的岩石，而化学添加剂的作用是促进破裂和提高天然气的释放。

五、水力压裂井水力压裂井是用于水力压裂的井口。

它通常是一口深井，通过井下设备将水力压裂液注入岩石层。

水力压裂井的设计和施工是确保水力压裂过程顺利进行的关键。

六、产能测试产能测试是评估页岩气井产能的过程。

它通过测量井口流量和压力来确定井的产能。

这个过程可以帮助石油公司评估井的潜在产量，并制定相应的开采计划。

七、页岩气藏页岩气藏是储存页岩气的地下岩石层。

它通常位于上百到上千米的地下深处。

页岩气藏的勘探和开发是确定页岩气储量和可开采性的关键。

八、页岩气储量页岩气储量是指在特定地质条件下，页岩气藏中可经济开采的天然气总量。

它是评估页岩气资源潜力的重要指标。

九、页岩气开发页岩气开发是指对页岩气资源的开采和利用过程。

它包括勘探、钻井、水力压裂和生产等环节。

页岩气开发需要综合考虑地质、工程和经济等因素。

十、环境影响评价环境影响评价是对页岩气开发可能对环境造成的影响进行评估和预测的过程。

它包括对水资源、大气、土壤和生物多样性等方面的影响进行评估，并提出相应的环保措施。

十一、页岩气价格页岩气价格是指购买和销售页岩气的价格。

它受到供需关系、市场竞争和地缘政治等因素的影响。

頁岩气的开发和利用随着人口的不断增长和科技的不断进步，能源需求的日益增长成为全球面临的一个重要问题。

传统能源的供应方式已经不能满足社会的需求，因此寻找新的能源来源成为当前重要的任务之一。

而在这个领域中，頁岩气开采已成为发展的热门领域之一，其具有广泛应用的前景和良好的经济效益，因此受到了越来越多的关注。

本文将探讨頁岩气开发和利用的相关问题。

一、頁岩气概述頁岩气，也称为致密天然气，是一种存在于頁岩岩石层中的天然气，以甲烷为主要成分，同时含有其他烃类物质。

頁岩气的开发利用技术主要是水力压裂技术，即在高压条件下将大量的水和砂岩等填充物质压入岩层中，使之裂开，从而释放頁岩气。

与传统自然气勘探不同的是，頁岩气勘探需要通过水力压裂技术来开采，这使得勘探成本增加，但开采量也随之增加。

二、頁岩气的开发利用1、頁岩气的应用领域頁岩气的应用领域较为广泛，其中最主要的是发电、工业和家庭供气等。

頁岩气的产量相对较大，并且利用技术较为成熟，因此可用于取代传统煤炭和石油等能源，有效降低对环境和健康的影响。

2、頁岩气的利益分配在頁岩气的开发过程中，利益分配是一个关键的问题，因为勘探和开发技术需要投入大量资金和人力资源，并且相关政策和法律条款也需要满足一定的要求。

通常，利益分配的主要参与方包括政府、勘探公司和居民。

政府通常会通过税收、准入条件等方式参与利益分配，勘探公司则通过销售收益和开采成本的调整来获得利益，而居民则通过土地使用权、矿产资源权利等来获得一定的收益。

3、頁岩气的环境问题与其他能源开发一样，頁岩气的勘探和开发可能会对环境造成影响。

许多人担忧水力压裂技术可能会导致水污染，而且开发过程可能会对当地家庭和自然资源产生负面影响。

但实际上，只要采取正确的管理策略和技术，减少环境影响并保护当地生态和自然环境是完全可行的。

三、頁岩气的未来頁岩气开采和利用已经成为了一个越来越重要的话题，在未来的发展中也将继续发挥着重要的作用。

随着技术和管理策略的不断发展，頁岩气的开采和利用也将变得更加高效和环保，同时也将创造更多的就业机会和经济效益。

非常规油气开发技术现状及发展趋势分析非常规油气是指地质储层复杂，如页岩、煤层气、重油、油砂等非石油天然气资源。

随着传统油气资源逐渐枯竭，非常规油气开发成为一种必然趋势。

然而，由于非常规油气的开发技术相对较新，市场竞争也更加激烈，开发难度更高，因此，如何改善非常规油气开发技术、降低生产成本，提高资源利用效率，一直是非常规油气领域内的研究热点。

一、非常规油气开发技术现状1.页岩气开采技术目前，页岩气主要通过水力压裂技术来实现开采。

在水平钻井的基础上，将高压水和一定比例的勘探液注入页岩层中，使岩层发生裂缝，并使石油天然气从岩层中排出。

2.煤层气开采技术煤层气的开采主要依靠抽采和抽采除瓦斯两种方法。

其中，通过煤体渗透出瓦斯和破坏煤体内部微孔隙结构实现瓦斯释放的方法属于抽采除瓦斯方法。

3.油砂矿开采技术油砂矿的开采技术主要包括矿山法、堆积法、水力输送法和热水法等。

其中，热水法是最为普遍且也是最为成熟的一种方法。

通过加热水来分离原油和油砂，并通过振动式筛网来过滤出杂质，从而达到油砂开采的目的。

4.重油开采技术重油的开采可分为表面开采、地下热采和燃烧驱动三种。

其中，地下热采是最为常见的一种方法。

二、非常规油气开发技术发展趋势1.新型油气储层识别技术非常规油气储层复杂，如何准确快速地识别油气储层成为一个重要问题。

随着科技的不断发展，应用人工智能、互联网技术、遥感技术和地球物理技术等成为非常规油气储层识别的新方向。

2.生产智能化技术非常规油气开发所需的生产力大，采取智能化技术可以降低成本，提高开采效率。

目前，智能化技术已被广泛应用于油气探采、生产、加工和运输等领域。

3.绿色环保技术非常规油气开采可能会对环境造成一定的影响，如何保护环境也成为非常规油气开采发展的关键所在。

在生产和运输过程中采取吸附、过滤等技术来减少尾气排放和污染物产生已经成为一种趋势。

4.海外开发在国内，非常规油气开发已进入了实际生产阶段，但由于油气资源分布不平衡，国内市场面临的竞争也更加激烈。

浅谈页岩气开采工艺技术的优化措施页岩气是指储藏在有机质頁岩中的非常规天然气，主要以游离气和吸附气的形式存在。

由于页岩孔隙度和渗透率低，页岩气基本未发生位移。

页岩既是页岩气的产气源，又聚集和保存页岩气。

页岩气储藏的特点为面积广、厚度大、产气量稳定，这使其成为未来能源开发的热点。

含气页岩分为海相和陆相两种类型。

海相页岩形成于台地和陆棚环境中，有机质含量丰富，地质环境封闭，形成速率较快；陆相页岩形成于湖泊沉积环境中。

标签：页岩气；开采工艺；技术优化一、油页岩勘探开发的现状（一）油页岩的基本特征油页岩岩性特征。

油页岩是一种沉积岩，层理是密实的，颗粒匀称，称为“油页岩”。

油页岩类型。

页岩由于母质和周围环境的差异，分为陆相页岩、湖泊页岩和海洋页岩三种类型。

三种主要的区别是：在有机质含量上，大陆页岩的脂质含量较高。

湖相油页岩主要由湖泊藻类和浮游生物形成。

海洋页岩主要来自早期微生物沉积埋藏后形成。

就我国而言，目前我国的油页岩多是属于陆相的。

（二）油页岩的勘探开发现状虽然经过一系列的工艺处理过程，可以获得类似的油页岩油和天然气，而且早在1821年就发现了，但由于人类认知水平和技术的局限，大规模开采和使用油页岩还没有实现。

仅在近年来美国对油页岩资源开发利用领域，介绍了相应的鼓励政策，油页岩开采与进展有关，页岩也逐渐获得了大规模的开采。

到目前为止，美国页岩气产量占天然气总产量的35%以上，成为世界上最大的天然气生产国。

美国的这一倡议是值得世界其他国家特别是我国参考和考虑的一个主题。

2011年以来，中国有关部门开始实施页岩气投资管理，这被称为中国页岩气开发利用的勘探阶段。

2012年11月，中国页岩气开采正式进入高速发展阶段，在1HF井中生产高产量页岩气。

自2017年以来，中国油页岩资源开发一直处于世界前列。

（三）中国油页岩资源现状我国矿产资源丰富，历来被认为是资源丰富的国家。

特别是油页岩资源丰富，蕴藏着丰富的自然资源。

页岩气开采技术研究一、页岩气概述页岩气，是指存在于页岩岩层中，通过水平钻井及压裂等技术获得的天然气资源。

随着天然气需求的增加和传统天然气储量的逐渐枯竭，页岩气逐渐成为全球能源领域的新热点。

二、页岩气开采技术1.水平井钻探技术水平井钻探技术是页岩气开采的关键技术之一。

它的原理是将垂直钻探井逐渐转向为水平或近水平方向，穿过页岩岩层，实现页岩气的开采。

水平井钻探技术主要分为两种：一种是常规水平井钻探技术，另一种是超长水平井钻探技术。

常规水平井的长度一般为300~500米，而超长水平井的长度则可以达到1500米以上。

超长水平井技术可以最大限度地提高单井生产能力，降低单井成本，能够有效提高页岩气的开采效率。

2.压裂技术压裂技术是页岩气开采的另一项重要技术。

它通过注入高压液体进入井口，使页岩岩层内部的岩石裂缝扩张，从而释放出嵌藏在其中的天然气。

目前，常用的压裂技术有液态压裂技术和油酸压裂技术。

液态压裂技术是使用高压水液作为压裂介质，能够更加深入地刺激岩石裂缝；而油酸压裂技术则是使用油酸作为压裂介质，能够更好地与页岩岩层内的油气相容，从而提高压裂效果。

3.人工虚高势能储层技术人工虚高势能储层技术是近年来刚刚兴起的一项新技术。

它的原理是将水射进垂直井口，形成向上喷涌的水柱，从而产生虚高势能，压力垂直传递到页岩岩层，使其裂缝扩张，释放出天然气。

这种储层技术具有无需压裂、安全环保、成本低等优势，能够在一定程度上解决传统压裂技术对环境的影响，适用于页岩气开采中深部高渗透率储层的开采。

4.非常规页岩气采集技术非常规页岩气采集技术是一种新型的天然气采集技术。

它的原理是利用天然气的渗透性，利用渗透引力或静电吸附等方式集中气体，再通过分离提纯的方式得到天然气。

这种非常规技术有很大的创新性，便于在资源丰富而之后探明的油气区进行页岩气采集和二次回采。

此外，采用此技术还能够大幅度减少煤炭矿山火灾事故的发生，提高安全性和效率。

三、结语随着页岩气开采技术的不断发展，页岩气正逐渐成为全球能源领域的新希望。

页岩气开发技术综述页岩气是指那些聚集在暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气。

它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率、孔隙度极低的泥页岩之中，气流的阻力比常规天然气大，很大程度上增加了页岩气的开采难度，因此被业界归为非常规油气资源。

页岩自身的有效孔隙度很低,页岩气藏主要是由于大范围发育的区域性裂缝,或热裂解生气阶段产生异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面或脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的最低限度的储集孔隙度和渗透率。

通常孔隙度最高仅为4% ~5%,渗透率小于1×10-3μm。

页岩气开发是一个系统、庞杂的工程，其技术要求高、资金投入多。

技术进步是页岩气产量提高的关键，其中水平钻井和水力压裂技术是页岩气开发的核心技术，此外还包含了页岩气井测井、录井、固井、完井、监测等多种技术。

1水平钻井技术的广泛使用页岩气生产井一般都采用水平井，直井仅一般作为探井。

水平井可以获得更大的储层泄流面积，单井产量大、生产周期长，特别适用于页岩这样的产层薄、孔隙度小、渗透率低的储层开发，具有直井无法比拟的效果。

水平井目前已经广泛应用在美国页岩气开发中。

1992年，Mitchell能源公司在Barnett页岩中完成第一口水平井后，水平井开始在页岩气中应用；2002年，Devon能源公司收购Mitchell能源公司后，开始在Barnett页岩大规模打水平井；截至2008年，整个Barnett页岩中共有生产井10000口左右，其q J 2/3 的井为水平井。

水平井中获得的页岩气最终采收率大约是直井的3倍(Waters G, 2006)，在Barnett页岩核心地区，水平井的月最大产量能达到直井的4 倍( Jeff Hayden, 2005)。

页岩气井水平钻井的技术有空气欠平衡钻井技术、控制压力钻井技术及旋转导向钻井技术。

1.1 空气欠平衡钻井技术空气欠平衡钻井是以空气作为循环介质进行欠平衡钻井，它能够克服井壁坍塌和液体钻井液对储层的伤害，很好地克服钻井作业过程中的卡钻、井漏、井塌等问题，提高钻井速度，减轻地层伤害，提高油气井产能，节省作业成本。

工程技术角度分析页岩气开采页岩气已成为全世界非常规油气资源勘探开发的重点领域。

由于页岩气具有区别于常规气藏的显著特性，导致页岩气资源勘探开发成为一个庞大的系统工程，涉及复杂的技术体系，最主要的不同之处在于将工程技术前移至页岩气资源评价和开发过程。

水平钻井、滑溜水多段压裂、裂缝检测等一系列关键技术的突破是美国页岩气近年来飞速发展的重要原因。

中国非常规油气藏潜力很大，不同机构的评价结果表明，中国陆域页岩气可采资源量很大，是常规天然气资源量的1.1~2.4倍。

目前，中国页岩气第二轮招投标已顺利结束，距离实现65亿立方米/a产量目标只有不到3年的时间，多个区块页岩气的勘探及评价即将陆续展开。

目前，页岩气水平井分段压裂已占单井建设投资的40%~50%,进一步体现了工程技术的重要性。

为此，在勘探开发过程中提出了工程技术的早期介入、合理应用和深入理解，以有助于页岩气的资源评价。

1 页岩气储层压裂机理及实现策略1.1压裂改造原理页岩气之所以能在页岩气中存留，缘于页岩极为致密的孔隙结构和极低的渗透率。

页岩气储层中天然气基本无法运移到井筒，其主要原因在于2个方面:1.天然气分子直径在页岩气纳米级孔隙中运移难度大。

甲烷的分子直径大小是:0.40nm，乙烷的分子直径大小是0.44nm，而页岩的孔隙大小是0.5~100nm，远远小于砂岩的孔隙(大于1μm)。

对于孔隙直径较小的页岩，天然气基本是无法运移的。

即使孔隙直径在100nm的页岩，天然气的运移难度也较大。

2.天然气在致密孔隙结构中运移时间较长。

理论研究表明，基质渗透率在0.000001mD时，流体穿透100m基质流入井筒需要的时间将超过1Ma。

因此，页岩气得以开采利用，必须通过水力压裂在页岩储层里形成具有相当大体积、形态分布复杂、具有一定渗透能力的裂缝网络体系，使页岩气通过这个裂缝网络体系流入到井筒。

页岩气压裂与常规压裂形成的双翼对称的平面张开缝不同，页岩气压裂(或称之为“体积改造”)旨在形成相互交错的复杂的“网络”裂缝体(含张开缝和剪切缝)，增加平面与纵向上的储层改造体积SRV(stimulated reservoir volume)，达到与页岩最大裂缝接触面积，提高初始产量和最终采收率。

页岩气开采原理
页岩气是一种非常重要的天然气资源，它存在于页岩岩石中，
开采页岩气的原理是通过水力压裂和水平钻井技术来释放岩石中的
天然气。

在进行页岩气开采时，需要了解一些基本的原理和技术，
下面将详细介绍页岩气开采的原理。

首先，页岩气开采的原理是利用水力压裂技术。

水力压裂是指
在井下注入高压水和一定比例的添加剂，通过高压水的作用使岩石
发生裂变，从而释放出岩石中的天然气。

这项技术可以有效地提高
页岩气的开采效率，使得原本无法开采的天然气资源得以充分利用。

其次，页岩气开采还需要运用水平钻井技术。

水平钻井是指在
垂直深井的基础上，通过一定的技术手段将钻井方向转为水平方向，使得钻井能够在页岩层内进行水力压裂作业。

这项技术的应用可以
使得页岩气的开采更加高效，同时减少地表对环境的影响。

此外，页岩气开采还需要考虑地层条件和岩石性质。

不同的地
层条件和岩石性质会对页岩气的开采产生影响，因此需要进行详细
的地质勘探和岩石分析，以便确定最佳的开采方案和工艺流程。

最后，页岩气开采的原理还包括对天然气的收集和处理。

在水力压裂和水平钻井技术的作用下，释放出的天然气需要通过管道输送至地面设施进行收集和处理，以便最终投入市场使用。

综上所述，页岩气开采的原理主要包括水力压裂技术、水平钻井技术、地层条件和岩石性质的分析，以及天然气的收集和处理。

这些原理和技术的应用可以有效地提高页岩气的开采效率，为人们提供更多的清洁能源资源。

随着技术的不断进步和完善，相信页岩气开采将会在未来发挥更加重要的作用。