天然气高效开发技术的研究与展望

贺健(延长气田采气五厂，陕西 延安 716000)

0 引言

在近年来的能源消费和供给中，由于生态环境污染、全球气候变暖、能源消费需求增大以及石油价格上涨等多种因素的影响，使得作为一种重要清洁能源的天然气受到了日益广泛关注和重视。由于天然气在低碳环保以及绿色洁净和低污染等方面具有的显著优势，使天然气已经成为了非常重要的一种能源。从实际的经济效益和社会效益来看，天然气的广泛使用在社会经济、环境保护等方面都显示了重大意义，因而目前在全球范围内已经掀起了开发和利用天然气的热潮[1]。我国拥有非常丰富的天然气资源，在天然气的开发和利用方面具有很大的发展潜力和广阔的前景。在这种情况下，近年来我国天然气的开发量也呈现出了逐年上涨的良好发展态势。从充分满足社会经济发展的能源需求和人民大众日常能源消费需求的角度来讲，为了更好地保障天然气的稳定和不间断供应，不断推进天然气的高效开发已经刻不容缓。同时，随着天然气在社会资源中应用比重的不断提升，我国天然气开发技术也在不断实现提升和取得突破[2]。通过不断推动当前天然气开发技术发展创新和优化升级，来不断提升天然气的开发效率和降低天然气的开发成本，日益成为当前和今后天然气开发利用的重要发展方向。

1 当前主要的天然气开发技术

作为存在于自然界当中的一种天然性气体，天然气是储藏于地层中的烃类和非烃类的气体混合物。从我国天然气开发技术的发展历程来看，主要形成了以碳酸盐岩气藏开发、高含硫气藏开发、致密砂岩气藏开发、低渗透气藏开发为代表的一系列开发技术，这些技术均在一定条件下天然气的开发中发挥了重要作用[3]。

1.1 碳酸盐岩气藏开发技术

早在20世纪五六十年代的时候，我国就已经开始了对三叠系和二叠系小型气田的开发工作。到了20世纪70年代左右，一些中型和大型的油田也逐步开始进行开发，在此带动下我国的天然气产量在2004年突破100亿立方米。碳酸岩石裂缝性气藏开发配套技术，就是在这个长期的天然气开发开采过程中形成的。在碳酸盐气藏开发过程中，其天然气开发技术的应用是通过两个方面实现的：首先是基于对地下碳酸盐分布情况的充分勘察，从而实现对地下天然气的开采和综合利用；其次是借助进行碳酸盐层的局部覆盖调节，来实现对地下天然气层的开发利用[4]。

1.2 高含硫气藏开发技术

我国高含硫气藏资源的储量是非常丰富的，目前在这方面已经探明的高含硫天然气储量累计已经超过10 000 亿立方米。从2000年开始，我国围绕四川盆地川东北地区罗家寨、龙岗等高含硫气田以及海外阿姆河右岸高含硫气藏的开发，在技术研发平台建设以及技术攻关和实践生产等方面进行了大量工作，并于2010年建成了国内首个高含硫气藏开采先导试验基地，该基地的建设达到了国际先进水平[5]。在随后的2013年，我国又组建了国家能源高含硫气藏开采研发中心，进一步发展和完善了我国高含硫气藏开发配套的技术系列。从我国高含硫气藏开发技术的发展历程来看，它是在四川盆地多年开发中低含硫气田技术集成和经验的基础上，通过学习和借鉴国外对高含硫气藏开发的先进技术，并通过不断的生产实践和持续的技术攻关而逐渐发展起来的，基本形成了能够充分满足我国高含硫气藏开发需要的气藏工程技术、钻完井工程技术、采气工程技术以及天然气净化技术和安全环保技术等开发配套技术系列。

1.3 致密砂岩气藏开发技术

目前，在我国天然气的总年产量中，致密砂岩气藏天然气的产量已经占到了20%左右。可以说，在我国的天然气供应中，致密砂岩气藏天然气已经成为一支重要力量，并将继续成为我国今后天然气储量和产量增长的重要亮点。而且从目前探明的储量和现有技术实力来说，致密砂岩气藏也是今后我国最具开发意义和现实价值的非常规天然气领域[6]。在川西坳陷致密砂岩气藏的开发中，在钻井、完井中采取有效的措施保护天然裂缝，以屏蔽式暂堵技术思想为指导对地下裂缝参数变化规律进行研究，并在此基础上建立了适用于裂缝性储集层特点的钻井、完井保护技术方案，促进了川西深层致密砂岩气藏、鄂尔多斯盆地大牛地气田的天然气开发，在实践运用中取得了非常显著的经济效益和社会效益。

1.4 低渗透气藏开发技术

在对低渗透类天然气部分进行开发的过程中，主要需要关注的是要注重结合低层气体渗透的实际状况，将地下蕴藏的天然气通过使用大倾斜井下开发技术进行开发开采[7]。然后对所获得的天然气，再运用逐层运输的方法将之运输到地面上来。这是在低渗透气藏天然气实际开发和应用过程中，比较便捷和得到广泛应用的一种天然气开发技术。通过这方面的技术的成功应用，我国相继实现了以靖边气田为代表的低渗透碳酸盐岩气藏，以及以榆林气田为代表的低渗透砂岩气藏的开发。近年来，相关技术部门通过不断转变发展方式和着力推进技术攻关，不断推动鄂尔多斯盆地低渗透气藏开发水平的发展提升。

2 天然气高效开发技术的发展方向探析

对于天然气的开发来说，需要针对不同的天然气藏具体特征和实际条件，选择使用适合的开采技术进行开发，才能够真正实现对天然气的高效开发[8]。因此，在天然气实际开发中需要对气藏的具体状况有充分的认识，在此基础上采用适合的高效开发技术才能够更好地实现天然气开发的高产。从目前天然气高效开发技术的发展情况来看，根据不同的天然气藏而发展起来的注入二氧化碳技术、天然气喷射引流技术以及水平井改造技术，将成为今后实现天然气高效开发的技术发展方向。

2.1 注入二氧化碳提高天然气采收率的技术

在天然气藏中注入二氧化碳，并通过封存二氧化碳来对气藏中的天然气进行采收的技术，被称为注入二氧化碳技术。注入二氧化碳技术的主要工作原理，首先就是将发电厂或者工厂气体排放烟道中的CO2气体进行压缩后，然后将压缩后的CO2气体输入到天然气田注入到气藏之中，这样既能够达到封存CO2的目的，也能够达到提升气藏中地层压力的效果，从而以此来驱动其中的天然气而实现开发利用，这样可以在很大程度上提高天然气的采收率。从天然气藏的开发程度方面来说，驱动天然气气藏的方式通常主要有自然应力驱动和水驱动两种驱动方式。其中，对于使用水驱动天然气藏的方式来说，能够通过保持一定的气藏压力实现天然气产量的稳定，而且还可以有效控制底水和边水的入侵。但是对于临近衰竭的气藏来说，由于它相比于油藏有更大的储存空间，因而能够通过注入二氧化碳技术的应用存储更多的CO2气体。这是因为天然气气藏具有较为完整的地质结构以及圈闭，这使得它能够很好地阻止CO2气体的外溢。同时，由于这样的气藏通常具有较完整的天然气生产记录，所以其在表征和理解地质储层结构方面也具有一定的优势，这都为注入二氧化碳提高天然气采收率提供了很好的使用条件。

2.2 低压天然气井的喷射引流提高天然气采收率的技术

通过天然气田的高压气井来带动低压气井，以不利用外界能源的方式实现天然气生产的技术，被称为天然气井喷射引流技术。从这项技术的运行原理来看，在高压气井的作用下低压天然气会被吸入到混合段，低压天然气和高压天然气混合到一起之后会具有一定的运动速度而能够产生流动，最后在进入扩压段完成升压之后实现天然气的生产运输作业[9]。由于在低压天然气井的喷射引流技术运作过程中不需要由外界提高动力，因此在这些技术运行过程中不需要动力装置，所以其喷射装置也比较稳定，整体上的结构比较简单，整个过程操作起来也非常方便，而且加工成本也比较低，因而在实践运用上具有很大的可行性。从大量的现场实践生产中的实际应用证明，利用天然气喷射装置所实现的低压天然气井喷射引流技术，能够利用高压井的自身能量实现低压井的生产，这个技术方案具有现实可行性。这项技术具有成本较低和综合效益较好的显著优势，在实践生产中具有很好的推广应用价值。

2.3 水平井改造提高天然气采收率的技术

在储集层中呈水平状态轨迹的井通常被称为水平井。在水平井技术实施的过程中，主要采用钻井地质导向追踪法，并在对储集层进行预测的基础上，根据地层构造和相关随钻资料对施工区域情况有一个全面的认识。然后，对水平井井眼轨迹通过准确计算进行密切监控，定向方案和施工措施根据检测信息进行及时调整和优化，最终达到天然气生产量的高效开发。对于适合用进行水平井开发的天然气气田，可以采用水平井改造技术来实现对天然气进行高效开发的目的。为了确保储层钻遇率，在水平井技术的实施过程中，可以采用钻井地质导向跟踪的方法。同时，在技术应用中对天然气储层以及储量分布情况，可以通过应用三维地震资料来进行准确的刻画，从而在此基础上能够进一步实现对水平井井位、入靶点以及水平井段长度和轨迹长度等方面的优化设计[10]。在水平井技术的规模应用过程中，通过以上这些优化措施能够在很大程度上实现天然气水平井产量的提升，从而达到对天然气实现高效开发的目的。

3 天然气高效开发技术进展与展望

当前，社会发展对于天然气需求持续旺盛，逐步呈现出以发电气、工业燃料气、城市燃气及交通运输气为主体的消费结构多元化。在这种背景和天然气高效开发的需求下，深层碳酸盐岩气藏开发技术、深层致密砂岩气藏群开发技术、大面积低丰度气藏开发井网优化技术、致密气藏提高采收率配套技术等技术不断取得进展。在深层碳酸盐岩气藏开发技术发展方面，目前针对四川盆地龙王庙组、灯影组气藏岩溶储层非均质性强、气水分布复杂的特点，形成了高产井布井技术、裂缝-孔洞型有水气藏开发优化技术、大斜度井/水平井丛式井组开发技术等多项主体开发技术。在深层致密砂岩气藏群开发技术发展方面，针对塔里木盆地大北—克深多断块气藏储层，发展了以构造建模为核心的气藏描述技术、以垂直钻井系统国产化为核心的快速钻井技术、以缝网压裂为核心的储层改造技术、以超高压压力测试为核心的开发优化技术、突破超高压气井投捞式压力测试技术等多项主体开发技术。在致密气藏提高天然气采收率的配套技术发展方面，目前结合地质条件、气藏工程和改造工艺形成了一系列配套技术，可以将天然气的采收率在井网优化的基础上进一步提升5%～8%。

从目前我国天然气开发现状来看，随着新增探明储量结构的变化导致开发的难度不断加大。同时，随着主力气田相继进入稳产期，技术攻关的一个主要方向将是稳产和提高采收率，也就是要不断追求实现天然气的高效开发。因此，相关人员在开展天然气开发工作的过程中，要重视加强技术研发和攻关来不断进行开发技术的优化升级，不断提高天然气开发质量实现天然气的高效开发。