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页岩油气是这样“破土而出”的

2019-11-6 10:31:11 来源:中国矿业报

地质学家们很早就发现,深埋在地下的页岩地层中蕴含着丰富的石油以及天然气资源,这些油气已经在页岩储层中存在了超过数千万年。放眼世界,依靠着现代化的水平钻井以及水力压裂技术,这些页岩油气得以安全高效地被开采出来并创造了可观的经济效益。那么,一个典型的完整的石油与天然气钻井和完井过程是怎样的呢?

页岩储层一般都深埋于地下上千米左右,这个深度远远要大于我们日常饮用的地下水源的埋藏深度。在过去的60年间,全世界有超过100万多口油气生产井采用了水平井压裂开采技术,并取得了卓越的成效。

水平井压裂示意图

使页岩油气开发具有独特性的是成熟的水平钻井技术。当垂直井钻到一个称为转折点的深度时,井壁开始弯曲并成为水平井。水平井的最大优势是可以代替十几口直井的开发效果,减小对地表环境的影响并大大节约开采成本。当水平钻井在页岩地层中钻到目标距离后就会撤出钻杆,钻井完成后同样会把钢制的套管下到井筒中并用水泥进行浇筑固定,此时就可以进行最后的步骤——完井。完井的第一步就是要在井底建立井筒与含油气页岩地层之间的联系,这就需要一种叫做射孔抢的工具。射孔枪会在井壁上打孔,穿过套管,水泥层并达到目标岩石中,使得油气可以通过这些小孔进入到井筒中。由于这些穿孔只有十几公分长,并且被埋在上千米的地下,因此,整个射孔过程在地表是察觉不到的。

射孔完成后,工作人员将进行下一步的水力压裂,当所有的压裂都完成后,就可以将封堵器移除并开始油气开采过程。在最初的开采过程中,大约15%~50%产出的是压裂液,这些液体要么是可以回收用于其他的压裂工程,要么会根据政府的法律法规进行安全处理。

整个油井的建造过程需要3~5个月:几周的井位选址;4~6周的钻井工程;1~3个月的完井过程,其中包括1~7天的压裂施工。这3~5个月的投入,一般可以获得20~40年甚至是更长时间的回报。当所有的石油天然气储量开采完毕,油井将会用水泥封住,井筒管道也会被切割到地下1~2m的深度,地面设施也都会移除,所有的地基都会被沙土重新填埋并种植植被,不会留下一丝油气被开采过的迹象。

今天,水平钻井以及水力压裂技术已经成为重要的石油开采技术,其油气的开发效率是以往传统直径开发技术无法比拟的。石油天然气的开采技术奖继续不断的发展提高,以便更好地、安全地获得石油天然气资源。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

网站编辑:宫莉

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