發布時間：2019-09-10所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：隨著我國經濟的不斷發展，工業化進程不斷推進，我國對能源的需求量越來越大，石油天然氣作為主要的能源物質大大的推動了經濟的發展。但是目前的情形是常規的油氣資源勘探開發很有局限性。因此，非常規能源頁巖氣成了開發的熱點。但是頁巖氣儲層在勘探
摘要：隨著我國經濟的不斷發展，工業化進程不斷推進，我國對能源的需求量越來越大，石油天然氣作為主要的能源物質大大的推動了經濟的發展。但是目前的情形是常規的油氣資源勘探開發很有局限性。因此，非常規能源頁巖氣成了開發的熱點。但是頁巖氣儲層在勘探開發的過程中容易受到不可逆的傷害。本文主要針對頁巖氣儲層勘探開發過程中所受的損害機理進行分析，并提出了一些措施及建議，對于我國頁巖勘探開發具有一定的理論指導意義。
關鍵詞：頁巖氣;儲層;損害;保護
1.引言
隨著我國工業化的不斷推進，我國常規的能源開發已經完全不能滿足我國經濟發展的需求。因此，急需對非常規能源物質展開研究。目前，我國已經探明的頁巖氣資源的儲量巨大，可開采的儲量高達2000億方，要是我國能夠在頁巖氣資源方面勘探開發取得成功就能夠有效的解決國內的能源供需問題。
頁巖的儲層特征是自身能夠儲集成藏，一部分是以游離的狀態存在于孔隙和裂縫中，另一部分是吸附于粘土礦物質表面。頁巖氣的屬性特征是以大面積含氣、可變的蓋層巖性以及較短的烴類運移距離。綜上的頁巖氣的特征可以看出，針對頁巖氣的勘探開發而言，頁巖儲層所受到的傷害比常規的儲層要大得多，這對于頁巖氣的解析、擴散以及流動產生了很大的影響。因此，筆者通過大量的文獻調研，結合現場實踐經驗等等對我國的頁巖氣儲層保護技術提出了一系列的改進措施及意見，旨在能夠為我國的頁巖氣儲層的保護提供一定的指導意見。
2.頁巖氣儲層損害機理分析
頁巖氣儲層的損害主要來源于外來的施工操作過程，所以對頁巖氣的產出過程要十分的了解才能從源頭上控制對頁巖氣儲層的損害。頁巖中吸附氣的產出過程主要分為四個過程：“降壓—解吸—擴散—滲流”，這每個過程之間都是緊密相關彼此影響著的，任何一個環節都會對頁巖氣儲層造成傷害，所以在每個環節都要認真做好儲層保護措施。針對頁巖氣的儲層特征分析看出，能夠對頁巖氣儲層造成損害的主要有如下幾個方面的因素：
(1)頁巖儲層所含的粘土礦物一般較高，這就導致了儲層的水敏性很強，而且儲層的裂縫比較發育。在鉆井的過程中，侵入儲層中的一些濾液與頁巖地層會產生水化作用，容易將巖土顆粒之間的相關作用削弱，繼而破壞掉微裂縫之間的聯結作用，從而導致巖土顆粒之間的微裂縫逐步變大形成連通的裂紋，大大降低井眼周圍的支撐應力，造成井壁失穩發生坍塌事故。
(2)地層壓差作用導致儲層損害。一般來說在鉆井施工的過程中鉆井液液柱壓力往往大于地層壓力1.0MPa～2.0 MPa。這樣有利于安全鉆進，但是這樣鉆井液體容易在壓差的作用下侵入儲層。侵入儲層后固體顆粒容易堵塞儲層滲流通道。而且侵入到儲層的鉆井液中的液相也會產生粘土的。而且隨著施工作業的時間越來越長也會加劇儲層的損害程度。
(3)施工作業起下鉆時對儲層的損害。在鉆井施工過程中由于起下鉆所引起的波動會直接導致鉆井液壓力產生波動，這在一定程度上也會間接的損害頁巖氣儲層。起鉆速度過快時會使得鉆井液液柱壓力過低從而導致泥餅脫落，結束起鉆操作后需要一段時間來形成新的泥餅;而下鉆速度過快時會使得井底的激動壓力增加，進一步的加快固相顆粒侵入地層的速度。
(4)儲層特有的屬性導致的損害。頁巖氣儲層是含氣量十分致密的，而且相比于液體的粘滯系數而言氣體的流動粘滯系數會小很多，而且頁巖儲層存在的天然裂縫和孔喉半徑都很小，毛管力自吸現象十分明顯，繼而會導致水侵入到儲層的內部，造成鉆井液濾液很快到侵入到儲層并充滿井眼周圍的裂縫網絡最終造成水鎖效應。
總結上述分析可以看出，頁巖氣儲層被固相和水相損害后會在裂縫和基質空隙內，容易造成井壁的失穩，影響頁巖氣的鉆采效率。頁巖氣儲層自身的滲透條件比較差，在開采過程中又容易受到外來條件的損害，這對于吸附氣在基質表面的解析以及擴散都會產生很大的影響，最終導致氣相的滲透率下降造成產量遠遠低于預期的結果。所以，不論是鉆井、完井還是壓裂過程都必須綜合考慮各個環節對儲層的影響制定相應的儲層保護措施來保護儲層。筆者接下來闡述幾點我國目前比較適用的頁巖儲層保護技術。
3.頁巖氣儲層保護技術
貝克休斯的Lucas G.M.S等人于2011年就指出，針對頁巖儲層應該以預防為主而不應該把重點放在治理上。所以，針對上述所提出的儲層潛在損害因素，并結合頁巖氣儲層其自身特殊性，提出以下相應的儲層保護技術措施：
(1)進一步的研發增產改造儲層保護措施。目前，國外針對致密砂巖、煤層甲烷、泥頁巖氣藏等方面的研究展開了大量的研究，通過研究提出了以下三點針對降低壓裂液損害的方案：第一點是研發出新型的易破膠的硼交聯壓裂液體系，針對高溫深井采用硼鋯復合交聯劑，在裂縫的前緣采用有機鋯交聯劑，然后用硼交聯劑來完成多段分級壓裂，最終達到降低了裂縫導流能力所造成的影響;第二點是由于常規的水基凝膠壓裂液在施工過程中存在著一系列的弊端，所以在后續將研究出新型的泡沫壓裂液(CO2 泡沫，N2 泡沫)、氣體 (液CO2 ，液N2 )等工作流體;第三點是我國已經陸續開展了清潔壓裂液的理論以及實踐研究，在某些地區也投入了一定的應用，取得了不錯的應用效果，后續可以進一步的加大推廣應用。
(2)進一步的研發出更加優質的鉆井液體系。眾所周知的是鉆井液是鉆井施工過程中的血液，除了大家熟知的一些功能外，優質的鉆井液體系還可以大大降低頁巖氣儲層潛在的物理化學傷害，比如能夠大大的降低鉆井過程中所產生的水鎖效應以及生物作用，所以可以考慮將防水鎖劑、氧化劑以及其他各種殺菌劑等加入到低滲透儲層應用的鉆井液體系中。目前，采用屏蔽暫堵技術來對頁巖氣儲層進行保護是一個比較全新的研究方向，但是我國針對該項技術的研究還比較落后，還需展開進一步的研究。
(3)鉆井施工過程中的儲層保護。在開鉆前，應該對井身結構進行進一步的優化設計，同時應該對鉆井液排量進行優選使得鉆頭和循環系統的水量分配合理，最大程度上降低起下鉆損害以及鉆井液返速損害;在鉆井施工的過程中，盡量將鉆井作業縮短并對井底的壓力進行實時的調控，達到儲層段井底壓力始終低于地層壓力的目的，這即是所謂的欠平衡壓力鉆井技術，可以大大的降低頁巖氣儲層的壓差損害以及水相圈閉損害。美國學者haynesville等人針對頁巖儲層采用欠平衡和控壓鉆井技術進行了試驗并取得了很好的效果，不僅很好的保護了頁巖氣儲層而且將鉆井周期縮短了20d。
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4.總結語
總的來說，頁巖氣儲層相比于常規儲層來說地質條件更加復雜，需要考慮的因素也越來越多，但是目前我國針對儲層的評價以及損害機理方面的研究還不夠透徹。隨著我國對非常規能源的重視度不斷增加，應該進一步的加大對頁巖儲層的傷害機制的研究，而且需要不斷的吸收國內外先進的工作經驗，最終必然會形成一套適合我國地質條件的頁巖儲層的評價標準。
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