頁巖氣完井技術現(xiàn)狀開題報告

1、 重慶科技學院畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目 頁巖氣完井技術現(xiàn)狀 學 院 石油與天然氣工程學院 專業(yè)班級 學生姓名 學號 指導教師 2015年 5月 20 日開題報告填寫要求1.開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作開始后2周內完成，經(jīng)指導教師簽署意見及系主任審查后生效。2.開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見。3.學生查閱資料的參考文獻理工類不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辭典

2、、手冊）。4.“本課題的目的及意義，國內外研究現(xiàn)狀分析”至少2000字，其余內容至少1000字。 畢業(yè)設計(論文)開題報告1.1目的與意義頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點大部分產(chǎn)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地穩(wěn)定產(chǎn)氣。但頁巖氣儲集層滲透率低，開采難度較大。隨著世界能源消費的不斷攀升，包括頁巖氣在內的非常規(guī)能源越來越受到重視。美國和加拿大等國已實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)性開發(fā)。頁巖氣藏的儲層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，所有的井都需要實施儲層壓裂改造才能開采出來。另一方面，頁巖氣采收率比常規(guī)天然氣低，常規(guī)天然氣采收率在60%以上，而頁巖氣僅

3、為5%60%。低產(chǎn)影響著人們對它的熱衷，美國已經(jīng)有一些先進技術可以提高頁巖氣井的產(chǎn)量。 中國頁巖氣藏的儲層與美國相比有所差異，如四川盆地的頁巖氣層埋深要比美國的大，美國的頁巖氣層深度在8002600米，而四川盆地的頁巖氣層埋深在20003500米。頁巖氣層深度的增加無疑在我們本不成熟的技術上又增添了難度。隨著技術的進步，頁巖氣井壓裂措施的費用也逐步降低。水平井是頁巖氣藏成功開發(fā)的另一關鍵因素。根據(jù)美國經(jīng)驗，水平井的日均產(chǎn)氣量及最終產(chǎn)氣量是垂直井的3-5倍，產(chǎn)氣速率則提高10倍，而水平井的成本則不足垂直井的2-4倍。因此，水平井的推廣應用加速了頁巖氣的開發(fā)進程。由于頁巖氣發(fā)育規(guī)模較大、單口井的控

4、制可采儲量高（可達6千萬方），采取措施后的單井日產(chǎn)量可達3萬方。加之頁巖氣井的產(chǎn)量遞減率低，容易實現(xiàn)30-50年的穩(wěn)產(chǎn)時間，因此能實現(xiàn)相對的高產(chǎn)的經(jīng)濟價值。完井是使井底和油層以一定結構連通起來的工藝。是鉆井工作最后一個重要環(huán)節(jié)，又是采油工程的開端，與以后采油、注水及整個油氣田的開發(fā)緊密相連。而油井完井質量的好壞直接影響到油井的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟壽命，甚至關系到整個油田能否得到合理的開發(fā)。本文擬結合國內外頁巖氣完井方法資料總結頁巖氣完井現(xiàn)狀。1.2國外研究現(xiàn)狀分析國外水平井技術始于20世紀30年代，80年代得到迅速發(fā)展，90年代以來，水平井技術在國外已發(fā)展得相當成熟，形成了從水平井設計到鉆井、防砂、

5、完井和射孔等配套技術，并且已成為石油行業(yè)的一項常規(guī)技術，大規(guī)模應用于不同類型的油氣藏，取得了非常顯著的經(jīng)濟效益。水平井已作為常規(guī)鉆井技術應用于幾乎所有類型的油藏，如枯竭油藏、致密氣藏、低滲油藏、邊際油藏、高滲油藏等。截至2000年年底，世界上已有69個國家在各種油氣藏中鉆過水平井，總計達23385多口，其中多數(shù)在美國、加拿大和前蘇聯(lián)，每年完鉆1000口左右（到2000年底，美國水平井數(shù)為10066口、加拿大為9665口）。水平井分布以裂縫性油藏為主，約占53%，其次是底水和氣頂油藏，約占33%。近幾年，隨著膨脹管、智能完井等新技術的研究和應用，越來越多的國家和地區(qū)應用水平井、分支井及大位移井等

6、復雜結構井技術來開采難動用儲量、海上油氣田或改善老區(qū)開發(fā)效果，都取得了明顯的效果。目前，國外水平井最大水平位移達11500m，水平井最大垂深6062m，多分支水平井總水平段長度達到11342m。油氣勘探和開發(fā)技術發(fā)達的國家認為，要使油氣井獲得最佳的經(jīng)濟效益，必須優(yōu)化選擇完井方法，因而十分重視對它的研究和應用。美國的油氣井完井方法設計要收集工程、地質、油層損害等方面的數(shù)據(jù)29項，輸入計算機，用完井設計程序進行處理，選擇出最優(yōu)的完井方法。前蘇聯(lián)在80年代中期也發(fā)展了完井底部結構的選擇程序，并把產(chǎn)層分為裂縫型、裂縫孔隙型、孔隙裂縫型和孔隙型四類，按產(chǎn)層的有效厚度、巖石強度、滲透率、砂層粒度均勻性和壓

7、力梯度等數(shù)據(jù)，設計出十一種不同的完井底部結果。同時，提出了若干項選擇完井方法的具體指標，使完井方法的選擇，進入了部分定量的階段。目前，國外使用的完井方法種類較多，國外現(xiàn)有的水平井完井方式大致可以分為五種類型：裸眼完井、割縫襯管完井、礫石充填完井、封隔器完井和注水泥射孔完井。但國外以套管射孔完井應用得最為廣泛，約占完井總數(shù)的百分之九十以上。水平井繞絲篩管礫石充填防砂完井技術受到了國內外普遍的重視，各國的石油公司都加快了該項技術的研究。目前國內水平井繞絲篩管礫石充填防砂僅僅局限于數(shù)值模擬和物理模擬室內階段，還沒有進入現(xiàn)場。國外在水平井礫石充填研究方面，Schlumberger公司和Baker-Hu

8、ghes公司技術比較領先，在美國墨西哥灣已成功地實施了一批油井，防砂有效期有效延長；Texaco公司2000年在哈薩克斯坦North Buzachi油田也成功進行了一口水平裸眼井的礫石充填防砂施工，BJ公司也有類似的防砂管柱。通過對資料進行研究分析，他們的施工管柱相當復雜，需用旁通管協(xié)助填砂，施工井段很長，成本高，工藝僅限于管內礫石充填，在井段較長的情況下，使后邊井段采油貢獻率降低，因此水平井分段開采，管內充填、管外擠壓充填是今后水平井防砂工藝技術的發(fā)展方向。水平井裸眼充填礫石完井技術作為較先進的防砂方法之一得到廣泛應用。該工藝能提高充填防砂強度，具有防砂效果好，油層傷害小，防砂后油井產(chǎn)量高、

9、壽命長等特點。Schlumberger、Baker-Hughes、BJ等公司技術趨于成熟。1998年Baker Oil Tools公司在北海油田完成了一口大位移井，開發(fā)淺層稠油，垂深914m，位移與垂深之比接近3，其水平裸眼礫石沖填段1769m，創(chuàng)下了世界之最。智能完井系統(tǒng)（Intelligent Completion System）是近年來新崛起的一項先進技術，從監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測油井流動狀態(tài)信息，根據(jù)油藏特性和動態(tài)生產(chǎn)條件地面通過電或光纖儀器測量井下流體、油藏壓力和溫度，通過水力式、電子式或者電子水力式操作井下閥或滑套，對每個生產(chǎn)層進行控制。即由技術人員通過地面優(yōu)化油藏管理方案，并通過遙控

10、井下各個不同油水層的開關，實現(xiàn)油嘴或水嘴尺寸的控制以及更高效、更科學和更靈活的油井管理。今后幾年，智能井技術的研究開發(fā)重點仍將是通過模擬、計量和控制井下發(fā)生的情況來優(yōu)化生產(chǎn)。Baker Oil Tools公司有幾種智能完井工具和系統(tǒng)。液力控制開關的Inforce系統(tǒng)能遙控液控滑套、油井封隔器和井下監(jiān)測儀表。該系統(tǒng)能夠人工操作，也可以利用SCADA（Supervisory ControlAnd DataAcquisition）控制裝置自動操作。井下石英儀表能向地面PC機系統(tǒng)實時輸送壓力和溫度數(shù)據(jù)，對每一層段進行監(jiān)測。一根電纜通過井口，向每個儀表提供電力。用電力控制井下控制閥和油嘴的InCharg

11、e系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測井底油管和環(huán)空的壓力和溫度。系統(tǒng)利用一根1/4 in控制電纜輸送電力、傳輸指令和控制數(shù)據(jù)。采用一個地面控制系統(tǒng)，一口井可以控制12個層段。Baker公司正在將其多層完井技術與InForce和InCharge系統(tǒng)相結合，新的智能礫石充填系統(tǒng)正在開發(fā)之中，正在設計的光模塊系統(tǒng)可代替并簡化水下光纖裝置，此外公司還在開展聲學、電磁、地震雙向和單向通信等方面的研究。InForce液壓式智能完井系統(tǒng)是利用地面的液控箱，通過液力開啟標準液控滑套的進油口或調節(jié)油嘴式液控滑套的油嘴大小，進行流量控制和油藏管理。近幾年膨脹管技術呈現(xiàn)爆炸式大發(fā)展，該技術對石油工業(yè)將產(chǎn)生革命性的影響。例如等徑井眼

12、技術一旦成熟，將極大地降低油井成本，并完全消除常規(guī)套管程序的縮徑效應。油氣井的鉆井和完井成本在油田的勘探開發(fā)總成本中占有相當大的比例?？膳蛎浌芗夹g是國外正在大力發(fā)展的可降低鉆井完井成本的一項新技術。從20世紀80年代起，Shell公司就開始研究膨脹管技術。目前，提供膨脹管服務的公司有Halliburton公司、Baker Oil Tools公司和Schlumberger公司等國外石油公司。自1998年以來，Weatherford公司一直在可膨脹防砂篩管領域居于業(yè)界領先地位。該公司的膨脹管技術分為三類：可膨脹割縫管、實體膨脹管、膨脹系統(tǒng)。Weatherford公司研制出一種高柔曲性旋轉擴管系統(tǒng)1

13、2，把上提和下壓擴管改為旋轉擴管，降低了90%的擴管力。Weatherford公司的膨脹防砂網(wǎng)占到全球膨脹防砂網(wǎng)市場份額的90%。膨脹防砂網(wǎng)能節(jié)省鉆井費用20%，提高產(chǎn)能70%。它能適應不規(guī)則井壁，減小二者的間隙，降低由于近井地帶顆?；旌显斐傻亩氯奈ｋU性。Weatherford公司早在10年前就開始研制替代套管系統(tǒng)。替代套管系統(tǒng)是鉆進過程中使用的一種膨脹管技術，它能通過封隔復雜井段來降低鉆井費用。Weatherford公司2004年正在開發(fā)的兩項技術是小井眼膨脹襯管技術和膨脹管完井系統(tǒng)13。小井眼膨脹管技術是發(fā)展單一直徑井眼的基礎，它可以降低建井費用。膨脹管完井系統(tǒng)是一種防砂體系，它將實體膨

14、脹管與膨脹防砂網(wǎng)合并為單行程完井系統(tǒng)，可在下套管井和射孔井中進行層間封隔。Weatherford公司的最新成果是把膨脹防砂網(wǎng)與層間封隔膨脹管用一段無縫管連接在一起形成一種聯(lián)合系統(tǒng)。無縫管（相當于套管）控制了需要下常規(guī)封隔器、流量控制器和智能完井裝置的井段。如果不需要防砂，層間封隔膨脹管可以代替膨脹防砂網(wǎng)起穩(wěn)定井壁的作用。聯(lián)合系統(tǒng)的主要優(yōu)點是能夠在長的大斜度井段或水平井段中完井。Halliburton能源服務公司利用實體膨脹管建大位移井取得成功，Halliburton公司對其PoroFlex膨脹防砂網(wǎng)系統(tǒng)和VersaFlex膨脹管系統(tǒng)都進行了改進。Halliburton公司研制出防腐合金P膨脹篩

15、網(wǎng)完井系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用316L不銹鋼襯管以及316L不銹鋼或20號合金防砂網(wǎng)。這種防砂網(wǎng)高溫環(huán)境下能夠承受不同濃度的H2S和CO2。Baker Oil Tools公司利用膨脹管技術完成了10口多分支井的6級完井。Baker OilTools公司在俄克拉何馬州南部已損壞的177.8套管內成功地安裝了205.7m長的膨脹管，修復后油井的增產(chǎn)效果明顯；Baker Oil Tools公司開發(fā)出幾項膨脹管技術，其中有EXPatch膨脹式套管修補技術、seeIEXX裸眼井襯管技術和EXXdrill系統(tǒng)，其中EXXdrill系統(tǒng)是用來臨時隔離漏失帶或在鉆井過程中發(fā)生井壁失穩(wěn)時用于支撐井壁的。Enventu

16、re全球技術公司進行了膨脹管穿過套管磨銑窗口的室內和現(xiàn)場試驗并取得成功18。Schlumberger等技術服務公司也利用膨脹管技術進行過多分支井的6級完井。1.3國內研究現(xiàn)狀分析中國是發(fā)展水平井鉆井技術最早的幾個國家之一。我國最早的有工業(yè)意義的水平井于1965年在四川鉆成，成為繼美國、前蘇聯(lián)之后第三個鉆成水平井的國家。由于未能可持續(xù)發(fā)展，水平井技術在我國長期處于停滯狀態(tài)。1988年，Amoco東方石油公司在中國南海珠江口盆地鉆成了海上第一口水平井流花11-1-6井，該井采用當時世界上先進的導向鉆井系統(tǒng)、頂部驅動鉆井裝置、MWD隨鉆測量工具以及低毒性礦物油基泥漿等工藝技術，僅用20天時間就完鉆，

17、經(jīng)過180天的EDST（Extended Drill Stem Test，延長鉆桿試油）測試，結果與直井相比其底水錐進慢、產(chǎn)量高，含水也只有垂直井的一半。流花11-1-6井的成功為今后同類油田的開發(fā)提供了重要依據(jù)，也鼓舞了八十年代中國大陸水平井采油技術的開展?，F(xiàn)代水平井始于1990年，經(jīng)過近10年的研究與實踐，我國的水平井技術有了長足的進步。國內經(jīng)過“八五”及“九五”的研究、試驗和推廣應用，水平井技術不斷提高，它已成為新油田開發(fā)、老油田挖潛及提高采收率的重要技術。油藏類型也從單一的砂礫巖稠油油藏擴大到非稠油的邊底水斷塊油藏、裂縫性油藏、整裝高含水油藏、地層不整合油藏和低滲透油藏等，從老油田挖潛

18、轉向新區(qū)產(chǎn)能建設和老區(qū)調整。目前國內已鉆水平井近千余口，其技術已達國際先進水平，并形成了一整套綜合性配套技術，已作為常規(guī)鉆井技術應用于幾乎所有類型的油藏，水平井與同期調整井或周圍直井相比，鉆井費用約為直井的1.5倍2倍，產(chǎn)量約為直井2倍5倍。我國的水平井鉆井成功率很高，為94%，這說明我國已很好的掌握了長、中半徑水平井的鉆井完井技術。中石油2000年完成的全國水平井應用情況調研報告中指出，國內水平井在各類油藏中的應用都有成功的例子，其類開發(fā)井在除超稠油油藏、特低滲透油藏之外的油藏中所占比例還是比較高的（類開發(fā)井指的是單井日產(chǎn)油量和累計產(chǎn)油量超過同區(qū)同類直井兩倍的井）。目前我國陸地累計產(chǎn)油量最多

19、的是塔中4油田的第一口水平井TZ4-17-H4。對于淺層出砂油藏，國內應用較多的還是水平井套管固井射孔、管內濾砂管防砂完井技術。水平井套管內濾砂管防砂完井技術已形成了較為完善的懸掛式和平置式兩大系列水平井濾砂管防砂管柱，國內現(xiàn)場應用近300口井。這兩種管柱各具特點，懸掛式濾砂管防砂可有效防止落物進入水平段造成打撈困難；平置式濾砂管防砂管柱是將防砂工具置入水平段內，有利于下段生產(chǎn)完后不打撈防砂管柱就可進行上井段上返射孔防砂投產(chǎn)。勝利油田水平井濾砂管防砂技術從1994年3月進入現(xiàn)場以來，已累計進行防砂施工200余井次，施工成功率達100%，累計增油1.215×106t，取得了明顯的經(jīng)濟效

20、益和社會效益。我國采用的完井方法亦以套管射孔完井為主，個別灰?guī)r產(chǎn)層采用裸眼完井少數(shù)熱采或出砂油氣田采用礫石充填完井。然而，在完井方法的選擇，尤其在某些參數(shù)的確定上，科學性不夠，與國外尚有一些差距。為此，西南石油學院特與加拿大聯(lián)合建立了完井技術中心，開展各項研究。近年來各油田也越來越認識到方法優(yōu)選的重要性，這使得完井技術有了長足的發(fā)展。目前，在國內有些油田預測到膨脹管技術在鉆井完井及修井方面的巨大潛力，已開始引進和開發(fā)膨脹管技術。其中，西南石油學院對膨脹套管技術的機理進行了大量的分析研究，首次成功地將坐標網(wǎng)格法運用于膨脹套管技術的機理研究，為膨脹套管的選材提供了理論依據(jù)和指導思想。2005年底，

21、中石油勘探開發(fā)研究院與大慶油田合作，進行了長段膨脹管加固試驗，并取得了成功。截至目前，大慶油田膨脹管加固技術已開展現(xiàn)場實驗50口井，取得了很好的效果。冀東、塔里木、遼河、勝利等油田先后引進了膨脹管技術。勝利油田目前已成功實施了46口井的膨脹管補貼。 畢業(yè)設計(論文)開題報告2.本課題的任務、重點內容、實現(xiàn)途徑 2.1課題的任務（1）總結頁巖氣井完井方式；（2）總結頁巖氣井完井方式適用的地質條件；（3）總結頁巖氣井完井方式的的優(yōu)缺點；（4）總結影響頁巖氣井完井方式選擇的因素；（5）總結頁巖氣完井方式的選擇原則及依據(jù)。2.2課題的重點內容（1）頁巖氣井完井方式現(xiàn)狀；（2）影響頁巖氣完井方式選擇的因素；（3）頁巖氣完井方式的選擇依據(jù)；（4）頁巖氣井完井方式實例。2.3課題的實現(xiàn)途徑（1）查閱與頁巖氣完井方式有關的資料總結頁巖氣完井方式；（2）查閱與影響頁巖氣完井方式選擇的因素有關的資料總結影響頁巖氣井完井方式選擇的因素；（3）查閱與頁巖氣完井方式的選擇依據(jù)有關的資料總結頁巖氣完井方式的選擇原則及依據(jù)；（4）查閱與頁巖氣井實例有關的資料。 畢業(yè)設計(論文)開題報告3.1完成課題所需工作條件 3.1.1工具書1于云琦.采油工程M.北京：石油工業(yè)出版社，2006年2陳平.鉆井與完井工程M.北京：石油工程