頁巖氣水力壓裂技術探討

苑秀發（中國石油集團長城鉆探工程有限公司壓裂公司， 遼寧 盤錦 124000）

頁巖氣水力壓裂技術探討

苑秀發（中國石油集團長城鉆探工程有限公司壓裂公司， 遼寧 盤錦 124000）

本文主要論述了頁巖氣水力壓裂技術，對頁巖氣水力壓裂技術國內外現狀進行了分析，同時對于當前主要的壓裂技術進行了詳細的介紹。

頁巖氣；水力壓裂技術

1　頁巖氣水力壓裂技術國內外現狀分析

在頁巖氣的開采過程中，美國的技術比較成熟，而且有著較長時間的開采經驗，頁巖的儲層厚度比較薄，而且滲透性比較差，根據這些特性，美國目前使用的主要方法是水平井加多級壓裂技術，此外還有一些其它的技術手段，比如說多級壓裂、清水壓裂、水利噴射壓裂、重復壓裂以及同步壓裂等等。美國在頁巖氣開采過程中對于儲層技術還做了一定的改造，改造后的技術手段有氮氣泡沫壓裂和大型的水力壓裂，對于一些特殊條件的頁巖氣開采使用的是氮氣泡沫壓裂，由于大型水力壓裂技術在使用中會對地層產生一定的負面影響而且造價比較高，基本上已經不再采用這種方法了，對于頁巖天然氣量的一個主要因素是巖石裂縫的發育程度，在采用壓裂技術之前需要考慮如何獲得較多的人為裂縫，同時為了確保壓裂技術達到一定的預期效果，在具體的操作之前需要進行專業的壓裂設計，并進行模擬操作對人為裂縫的長度寬度及其延伸方向有一定的了解，通過模擬預測壓裂技術的實施效果。

2　主要的壓裂技術分析

（1）多級壓裂 多級壓裂技術指的是通過封堵球或者限流技術對于儲層的不同層位進行分隔，分隔之后進行分段壓裂的一種技術手段。對于多級壓裂技術而言，在分層的過程中會根據儲層的特點進行明確的劃分，這就使得在具體的操作過程中有了一定的針對性和目標性。多級壓裂有兩種方式，一種是滑套封隔器分段壓裂，另外一種是可鉆式橋塞分段壓裂，美國在這一方面技術比較成熟，采用的是水平井和多級壓裂技術相結合的方式，在開采量上取得了一定的成績。多級滑套封隔器分段壓裂是頁巖水平井多段壓裂技術中比較前沿的，它可以在水平井或者垂直井同時壓裂較多的段面同時還不需要橋塞分隔。

（2）清水壓裂 清水壓裂指的是在清水中加入一些外加劑作為壓裂液進行的壓裂作業，外加劑主要包括減阻劑、穩定劑、表面活性劑等等，所以清水壓裂又可以成為減阻水壓裂，清水壓裂在最開始使用的時候壓裂液僅僅只有清水，在操作過程中，產生的裂縫導流能力比較差，后來通過加入外加劑，在使用過程中產生的裂縫導流效果得到了明顯的提高，而且使用的清水加入了少量的外加劑代替了前期使用的凝膠壓裂液，不僅降低了成本同時對于地層的破壞力也降低了，最主要的是頁巖氣的開采量有了一定的提高，正是由于這些優點，使得清水壓裂技術成為一種主要的壓裂技術。中國石化在2010年5月的時候，就使用過清水壓裂技術進行作業并取得了成功。

（3）同步壓裂 同步壓裂，顧名思義指的就是對于兩口或者兩口以上的配對井進行同步壓裂的操作技術，同步壓裂的主要原理是使用壓裂液和支撐劑在高壓的作用下從一口井向另外一口井轉移，在轉移過程中要使得距離最短，這種轉移增加了水力壓裂裂縫的密度，同時根據井與井之間的連通可以使得裂縫的程度進一步的加大，最大可能的使人為造成的裂縫和天然的裂縫連接到一起，同步壓裂技術在最初使用的時候，僅僅只是在一定條件下的兩口井之間的壓裂，一定條件指的是兩口井之間的距離比較近而且深度基本上要相同。隨著施工技術的不斷成熟，目前同步壓裂技術已經發展到4口井同時進行壓裂。同步壓裂技術對于提高頁巖氣的產量效果顯著，同時對工作環境的影響較小，完井速度很快，降低了壓裂成本，這項技術主要用于頁巖氣開采的中期或者后期。

（4）水力噴射壓裂 水力壓裂技術主要是將水力射孔、壓裂、隔離集中在一起進行的水力壓裂技術，當儲層中有一定數量的天然斷裂時，對裸眼水平井進行水力壓裂會造成大量的液體損失，對于壓裂的效果也不理想，使用水力噴射壓裂方法可以解決這一問題，這是因為水力噴射壓裂不使用密封元件，對于井筒的壓力沒有多大的影響，可以快速的使多條裂縫壓開。在具體操作時主要包括三個過程，這三個過程分別是水力噴砂射孔、水力壓裂和環空擠壓等。在工作過程中不會受到水平井完井方式的約束，可以在裸眼和不同的完井水平井中進行壓裂，美中不足的是它會受到壓裂井深度和加砂規模的限制，

（5）重復壓裂 重復壓裂指的是對于那些因為壓裂處理無效或者支撐劑由于某些原因已經失去作用，在開采過程中產量嚴重下降時，需要對這些氣井進行重新壓裂的一種二次壓裂技術方法，重復壓裂在壓裂過程中會采取一定的增產措施，這對于處理低滲、天然的裂縫發育、層狀和非均勻地層效果比較明顯，重復壓裂對于儲層到井眼之間的線性流有一定的重建作用，能夠形成新的支撐裂縫。

通過以上的技術分析，水力壓裂技術已經成為頁巖氣開采過程中關鍵的技術手段，在具體的開采過程中往往使用的是綜合性的方法，水平井加多級壓裂已經發展成為一種比較成熟的技術方法，清水壓裂造價較低，對于地層的破壞比較小，在我國的常規油氣開采中應用的比較多也比較成熟。

3　結語

頁巖氣的開采是一個漫長的過程，在開采過程中，要根據不同方法的優缺點進行比較分析選出最佳的技術方法，這對于能源的充分利用也有著一定的意義。

［1］陜亮，張萬益，羅曉玲，劉志遜，張家強.頁巖氣儲層壓裂改造關鍵技術及發展趨勢［J］.地質科技情報，2013，（2）.

［2］蔣國盛，王榮璟.頁巖氣勘探開發關鍵技術綜述［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2013，（1）.

［3］張然，李根生，楊林，劉頌，田守嶒.頁巖氣增產技術現狀及前景展望［J］.石油機械，2012，（6）.