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    从我国页岩气发展,看给钢管业带来的“钢需”
 

从我国页岩气发展,看给钢管业带来的“钢需”

时间:2020/1/7 9:01:41     点击:203

  2016年,我国页岩气产量达到78.82亿立方米,处于世界第3位,仅次于美国、加拿大。

  我国页岩气勘探开发取得重大突破。四川盆地及周缘的海相地层,累计探明页岩气地质储量7643亿立方米。其中,重庆涪陵区域页岩气田累计探明地质储量6008亿立方米,成为北美地区之外最大的页岩气田,预计2017年底将建成,产能100亿立方米;四川威远-长宁地区页岩气累计探明地质储量1635亿立方米。

  我国已掌握页岩气地球物理、钻完井、水平压裂等系列技术,具备3500米及以下(部分地区已超过4000米)水平钻井及分段压裂的能力,初步形成适合我国地质条件的页岩气勘探开发技术体系。

  “家底”丰厚中国特色页岩气系列钻井技术已成熟

  我国页岩气可采资源量为26万亿立方米,与美国的28万亿立方米相当。美国开发页岩气在20世纪80年代~90年代,进入商业开采;2008年以来,进入快速增长时期。

  我国正在加大页岩气开采力度,正尽力追赶美国和加拿大,预计2020年产量可达150亿~300亿立方米。

  我国页岩气地质条件和类型与美国相似但不相同,而美国开发页岩气的基础技术就是水平井完井技术,例如多级分段压裂分采技术、重复压裂技术和同步压裂技术等。

  值得一提的是,我国同美国页岩气储层的层位不同:美国是海相沉积层为主,深度多在3000米以下,层厚30米左右;而我国页岩气储层深度比美国深得多,层厚也大得多。这对油井用油套管的管型、材质和结构有重大影响。

  三级井深高强度连续油管是大势所趋

  油井管的技术结构与井身的结构有密切的关系。页岩气的地质构造特点,决定了其井身结构为垂直—水平井。美国Woodford和Hayneeville两个区块的页岩气钻井都是采用三级井身结构,其井身结构示意图和井身参数见图1和表1,垂直井用油井管(OCTG),水平井用油层套管,即连续油管(CT)。

  图1页岩气典型井身结构示意图

  表1Woodford和Hayneeville井身结构参数

  油井管一般有导管、表层套管和技术套管及油层套管,见图1。例如,Woodford地区Barnett页岩气开发用J55级的Φ508mm导管、Φ444.5mm钻头,一开钻至约142m,下入Φ339.7mm的H40级表层套管;Φ311.15mm钻头二开钻至约1676m,下入Φ244.5mm的N80级表层套管后,用Φ222.25mm钻头钻至4206.24m,再下入Φ139.7mm的P110级技术套管固井、完井。

  从表1可见,美国在井深大于3000米时,技术套管钢级为P110级,其余为N80以下钢级。值得注意的是,美国页岩气开发项目为了降低成本,大量使用焊管套管,例如Φ457mm~630mm的表层套管采用J55HFW焊管。预计每个钻探平台月消耗管材130吨~330吨,其中N80~P110等高端材质占多数。

  我国国内开发页岩气井的几口典型井身结构见表2。由于我国页岩气井很深,环境为高温高压,多数采用N80~P110高端套管。国内页岩气井大多用合金无缝套管,如2011年6月份天津钢管集团股份有限公司获得中石油页岩气开采领域订单,产品规格为Φ139.7mm×7.72mm,扣型为TP-BM,涉及P110和TP125V钢级。

  表2国内典型页岩气井井身结构

  如图1所示,油层套管要从垂直的井身经90°转弯到水平井身,这就要求油层套管的结构还必须具有柔性。美国最先发明了这种油层套管,取名为连续油管(CoiledTubing),连续油管是连续的无螺纹连接,因而为井下油管操作实现自动化创造了条件。

  国内典型页岩气井的连续油管参数见表2。1977年~1999年,我国各大油田共引进连续油管作业机18套,在应用于油井作业上积累了经验。连续油管在制造上一般由HFW高频焊接工艺采用热轧卷板为原料生产,直径一般为Φ25.4mm~88.9mm,壁厚为1.91mm~6.35mm,长度可达数千米(目前世界最长的连续油管已达9千米),主要材料为低碳微合金钢、调质钢、钛合金钢和碳纤维复合料等。

  在国产化方面,我国中石油宝鸡钢管公司在国内首先引进了连续油管制造技术,于2009年6月份成功试生产出CT80级直径Φ31.8mm、长7600m的连续油管,成为我国也是亚洲生产的第一批连续油管。

  后来,我国有关企业又开发了Φ38.1mm×3.18mm的CT90级和Φ50.8mm×4.44mm的CT100级连续油管。截至2016年4月底的油田日常生产中,国内共使用宝鸡钢管公司生产的国产CT系列连续油管多达57根,在酸化、高硫、高压等复杂环境下安全完成了368口井的施工作业。

  国内外连续油管发展趋势是由CT70、CT80、CT90向CT100高强度连续油管甚至CT110、CT120超高强度连续油管方向发展。

  我国页岩气埋藏深,因此采用较高强度的连续油管是增加作业深度、扩大作业范围、提高页岩气生产量的有效途径。例如,四川省内江市威远县威远中奥一口页岩气A井,该井为ф139.7mm套管完井,水平段1500mm,人工井底4286m,井口压力高压34MPa,返排液温度高达100℃~120℃。该井采用宝鸡钢管公司开发出CT100钢级ф50.8m×4.44mm长度3500mm的连续油管,安全起下油管60次,保障了页岩气储层改造成功。


 

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