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頁巖油氣是這樣“破土而出”的

2019-11-6 10:31:11 來源:中國礦業報

地質學家們很早就發現,深埋在地下的頁巖地層中蘊含著豐富的石油以及天然氣資源,這些油氣已經在頁巖儲層中存在了超過數千萬年。放眼世界,依靠著現代化的水平鉆井以及水力壓裂技術,這些頁巖油氣得以安全高效地被開采出來并創造了可觀的經濟效益。那么,一個典型的完整的石油與天然氣鉆井和完井過程是怎樣的呢?

頁巖儲層一般都深埋于地下上千米左右,這個深度遠遠要大于我們日常飲用的地下水源的埋藏深度。在過去的60年間,全世界有超過100萬多口油氣生產井采用了水平井壓裂開采技術,并取得了卓越的成效。

水平井壓裂示意圖

使頁巖油氣開發具有獨特性的是成熟的水平鉆井技術。當垂直井鉆到一個稱為轉折點的深度時,井壁開始彎曲并成為水平井。水平井的最大優勢是可以代替十幾口直井的開發效果,減小對地表環境的影響并大大節約開采成本。當水平鉆井在頁巖地層中鉆到目標距離后就會撤出鉆桿,鉆井完成后同樣會把鋼制的套管下到井筒中并用水泥進行澆筑固定,此時就可以進行最后的步驟——完井。完井的第一步就是要在井底建立井筒與含油氣頁巖地層之間的聯系,這就需要一種叫做射孔搶的工具。射孔槍會在井壁上打孔,穿過套管,水泥層并達到目標巖石中,使得油氣可以通過這些小孔進入到井筒中。由于這些穿孔只有十幾公分長,并且被埋在上千米的地下,因此,整個射孔過程在地表是察覺不到的。

射孔完成后,工作人員將進行下一步的水力壓裂,當所有的壓裂都完成后,就可以將封堵器移除并開始油氣開采過程。在最初的開采過程中,大約15%~50%產出的是壓裂液,這些液體要么是可以回收用于其他的壓裂工程,要么會根據政府的法律法規進行安全處理。

整個油井的建造過程需要3~5個月:幾周的井位選址;4~6周的鉆井工程;1~3個月的完井過程,其中包括1~7天的壓裂施工。這3~5個月的投入,一般可以獲得20~40年甚至是更長時間的回報。當所有的石油天然氣儲量開采完畢,油井將會用水泥封住,井筒管道也會被切割到地下1~2m的深度,地面設施也都會移除,所有的地基都會被沙土重新填埋并種植植被,不會留下一絲油氣被開采過的跡象。

今天,水平鉆井以及水力壓裂技術已經成為重要的石油開采技術,其油氣的開發效率是以往傳統直徑開發技術無法比擬的。石油天然氣的開采技術獎繼續不斷的發展提高,以便更好地、安全地獲得石油天然氣資源。□

(作者單位:中國地質調查局油氣資源調查中心)

網站編輯:宮莉

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