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鹰滩页岩:世界级资源的开发

时间: 2015-10-28 08:39 来源:中国压裂网 作 者:赵增光编译 点击:

引言

    德克萨斯州南部的鹰滩页岩地层是富含碳酸盐岩的页岩,该页岩在晚白垩纪能量相对较低的海相环境中沉积形成。由于鹰滩页岩的下段呈现出富含有机质的海进沉积 相,上段则为含膨土岩、灰岩和石英质粉砂岩成分的灰质页岩海退层序,因此其上段和下段可从测井曲线上轻易识别。 虽然鹰滩页岩天然裂缝发育程度不如其它页岩,但该页岩较高的碳酸盐岩含量增大了岩石的脆性,从而易于水力压裂(Mendoza et al. 2011).

    鹰 滩页岩的深度一般为1500英尺(450米)和14000英尺(4250米)之间,厚度50英尺(15米)至500英尺(150米)。地层向东南倾斜,逐 渐从产油变为产干气(图1)。虽然试井结果没有广泛报道,但我们知道鹰滩页岩延伸至墨西哥境内。墨西哥石油公司PEMEX的页岩勘探项目一直进展缓慢。


图1  (EIA 2010)

    在开发非常规含油气地层之前,鹰滩被认为是上覆地层Austin Chalk的源岩。

    尽管鹰滩页岩广泛分布在德克萨斯州南部,但是地层特征变化很大,包括总厚度和岩石物理特征。鹰滩页岩固有的地质非均质性在三维地震、测井、岩心、钻井岩屑上 非常明显,并且导致各井产量不同。然而,各井产量和采收率的差异也可由其它因素造成,这些因素中最主要的是完井有效性。 (Ferguson III et al. 2013)

    自从2008年鹰滩页岩首次成为上钻目标,对它的开发一直稳步推进。鹰滩页岩已经产出超过10亿桶原油和凝析油,其中绝大部分是在过去的3年里产出的。

    本文档将概述从鹰滩页岩区带成功开发而获得的许多最佳实践和经验教训。

油气田开发

    几个主要优势促成了鹰滩页岩的巨大成功。第一个优势是业已存在的基础设施。鹰滩页岩区带实际上位于美国能源石油和炼化产品进出口及化学品加工和炼油的焦点中 的焦点:德克萨斯州墨西哥湾沿岸。此外,德克萨斯州在该地区的管道设施就地可用—仅仅需要相对低成本的支线管道就可以将产品输送至市场。因此,从德克萨斯 州鹰滩运出原油比其它地区要便宜。这同样适用于产出的页岩气。鹰滩的作业者也享受较低的发现和开发(F&D)成本。F&D成本在一些地区 是如此之低,以至作业者在油价低于50美元/桶的时候仍然能够盈利(Fitzsimmons, M. 2014)。其它促成鹰滩页岩成功的因素为税收 (联邦、州和当地的)、当地价格和区域成本压力。

钻井

    鹰 滩的大多数钻井为水平井。这些井平均总垂深(TVD)为12200英尺(3700米),然而,目的层的总垂深最浅为1500英尺(450米),最深为 16000英尺(1900米)。大部分油的产层深度为11550英尺(3500米),而大部分气产自较深地层,约为12800英尺 (3900米)。水平井的水平段长度从5000英尺 (1500米 )至 7000(2100米)英尺不等,井距在300 英尺(90 m)到600英尺 (180米 )。

    每个钻井平台至少钻四口井。这一方法大大提高了总体效率并且减少了所有井的首次产出时间。 (Ogoke et al. 2014).
   
    先进的钻井技术将鹰滩地区钻一口井的平均时间减少至20天。这些技术包括:建造井底钻具组合、确认不同工区的精度、应用随钻测量和随钻测井以及优化钻井液。因此,井变得更直并且使“狗腿”效应最小化,这样钻井时间更短。
岩石物理分析

    综 合地层评价改变了开发鹰滩页岩油气的方式。偶极声波测井被用来测量杨氏模量和泊松比。它们也被用于导向孔来辅助水平段的钻井和完井。区域应力方位可被确 定,它决定了水平井的方位。核磁共振(NMR)测井用来测量渗透率以及估计孔隙度和总有机碳(TOC) (Smith et al. 2015)。这些技术一起用来确定储层中最有效的作业区域。  

    除 偶极声波测井和核磁共振测井之外,作业者一直坚持采用四组合测井和油基微成像测井 (Jaripatke et al. 2013)。 通过在套管井测井过程中泵送脉冲中子测井仪节省了时间。它们将套管井测井资料与导向孔测井获得的裸眼测井资料相关。这有助于他们建立水平段的合成测井曲线 (Mullen et al. 2010)。

    微地震数据、生产测井、示踪迹数据以及地质力学和地球化学信息与压裂模型紧密结合。当实际数据用来校正模拟结果时,该压裂模型处于持续更新中。


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