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美国页岩油气开采 “降本”与“增效”两手抓

页岩油

该远景区的开发重点是整合地面井位和基础设施。

尤蒂卡页岩区Appalachian盆地页岩资源引起了众多从事下游碳氢产品生产从业人员的注意。这些奥陶时期的黑页岩油中的总有机碳(TOC)含量为1%—3%,通常TOC含量在2%以上的油气藏便被视作油气“甜点”。该远景区中的绝大部分页岩油藏已在热作用下成熟,含有部分气体组分,但是“甜点”所在区域的14%为碳氢低成熟度区域,上述地区统称为“油窗”。面积高于油窗但是低于干气分布的区域主要生产天然气和天然气凝析油。

Point Pleasant地层位于尤蒂卡页岩区的下方,在通过压裂开发尤蒂卡页岩区的油气时,油气会穿过该地层。Point Pleasant地层是主要是由灰岩和页岩交替形成的,具有必尤蒂卡页岩区更高的孔隙度和渗透率,这不但可以增加油气的总产量,还可以作为尤蒂卡页岩区油气生产过程中的临时压差存储器。

从2010至2012年上半年,该地区油气开发项目大量增加,但随后受到诸多因素影响使得其开发逐渐遇冷:

1.目前还未证实俄亥俄州中部的纯油窗时能够持续生产具有商业价值的液体油品,此外,TOC含量超过2%的储层面积有限;

2.在当前的天然气价格环境下干气窗并不具备商业开发价值,Marcellus页岩区正在进行的勘探、开发和基础设施建设都是为了竞争同一个目标——天然气市场;

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3.该远景区的部分地层初期天然气凝析液(主要是乙烷和丙烷)生产速率极高,引起了新闻媒体的广泛关注。遗憾的是,当地处理乙烷和丙烷的设施极其有限,而将这些天然凝析液运输到墨西哥湾处理厂的运输费用接近甚至超过了其成本。当地正在加紧建设以解决乙烷和丙烷处理设施不健全的问题,但是完成这些基础设施的建设需要大量的时间,这也给目前的生产商带来了很大压力;

4.该远景区的部分油气井生产出了大量的天然凝析液和天然气,但是当地天然气集输管线的建设进度相对于油气的生产已处在了落后位置。

水力压裂的应用

为了提高作业效率,缩短作业时间,该地区引入了北美其他非常规油气资源开发区的成熟压裂方案。由于尤蒂卡页岩区的多数储层渗透率极低(通常在纳米至微米达西),水平井段单压裂作业更加密集,多数为18—22点/千英尺。这意味着在水平井段横向上的压裂段数可达3.7——4.3段/千英尺,每段要有4-5个起裂点。

斯托克斯定律表明:用比重为1、粘度约为1.8(毫帕秒)的滑溜水泵注比重为2.65的支撑剂(如砂)可能会导致砂沉降在裂缝底部。可以想象尽管上述举措会使Point Pleasant地层充填足量的支撑剂,但上部尤蒂卡页岩区在岩石静压力作用下所充填支撑剂的体积极为有限。

许多施工者通过在压裂液体系中加入一定比例的表观粘度大的非牛顿体系来解决上述问题。流体的表观粘度高有助于在携砂过程中使砂保持在悬浮状态,使支撑剂悬浮在水平井段以上的裂缝中进而深入尤蒂卡页岩区(如图2所示)。压裂液的液量大约为5000—11000桶/段,泵注排量为60—90桶/分钟。

在储层边界划定过程中,远源场裂缝映射可用于确定裂缝方位(以优化水平井段的方向)、尤蒂卡页岩区中的穿透距离、裂缝半长和两条互相平行的水平井之间最优化距离初步推测值。

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未来发展趋势

在目前的储层边界划定工作中 ,地面井位相对于整个区块面积存在一定程度的分散性。

随着油田开发工作转移到运营商的前期规划上,相对于北美其他页岩气开发区而言,该页岩开发区将更多的精力放在地面井位和油气处理设备等基础设施的整合上。开发时会称现出以下优势:

1. 一个地面垫块能用来钻4或8口水平井, 14000——21000水力功率的压裂设备以及相应辅助设备利用该填料池能完成所有井全部井段压裂施工;

2. 每24—48口井所配备的中央水处理设施应包括:存储和输送水源水、处理和循环产出水以及供应处理/废弃非循环水;

3. 短期支撑剂存储和处理设备将降低空气污染和噪声污染。

短期内,大多数运营商的重点在决定哪一个区块最适合长期开发上。对于大多数公司而言,粗放型的“生产模式”是毫无意义的,唯有后续的基础设施——油气分离设备、天然凝析液存储设备、天然气处理设备和集输管线在2013年底和2014年全部到位后才能打破上述局面。与此同时,在尤蒂卡页岩区开发中还存在巨大的优化空间。

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柠檬
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系我们。