新型壓裂技術在頁巖氣開發中的應用

哈長鳴(遼河油田鉆采工藝研究院鉆采工程設計中心辦公室，遼寧 盤錦 124010)

1 清水壓裂技術和存在的約束條件

我國頁巖氣的開發工作受到地質、儲層埋深、地貌、地形等多種因素的影響，這些因素嚴重制約了我國大規模商業開采的進度，目前應用廣泛的清水壓裂技術具有成本價格低、改造規模大等優點，但這種技術對水資源依賴特別嚴重，對于水資源匱乏的地區很難得以應用。清水壓裂技術的壓裂設備非常大，對于丘陵地區運輸特別困難，作業規模也會很大。此外，我國頁巖氣儲層適應含量低，碳酸鹽巖含量高，且裂縫容易重新閉合，改造后長期導流能力不足。要想解決這些問題，需要探索適合我國頁巖氣開發的技術體系，結合國外的先進壓裂技術，研發適合我國頁巖氣開采的新型壓裂技術。

2 新型壓裂技術和特點

現有的壓裂技術主要有清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂和重復壓裂。這些技術都是以清水作為壓裂基液，用水量巨大，壓裂設備需求量大。而我國針對不同地區需要采取不同的壓裂技術，要想加大頁巖氣的開發，需要新型壓裂技術的應用，所以需要對國外目前出現的新型壓裂技術進行深入研究，和我國實際應用條件結合，以期在把握技術要點，選擇適合我國頁巖氣開發的新型壓裂技術。

2.1 混合壓裂技術

混合壓裂技術介于清水壓裂和凝膠壓裂之間，是通過先泵入滑溜水，利用清水產生長裂縫，再泵入交聯凝膠前置液，利用凝膠和混合液在先前形成的長裂縫中發生黏滯指進，減緩支撐劑沉降，確保裂縫導流能力。采用混合壓裂技術可以明顯改善清水壓裂濾失高、豁度低和攜砂能力差的缺陷，顯著增長了裂縫，提高裂縫影響范圍，有利于降低儲層的傷害。在創造產能方面要比清水壓裂技術要好。

2.2 纖維壓裂技術

纖維壓裂技術主要是通過在壓裂液中加入纖維類物質，使得石英砂等支撐劑在壓裂過程中保持懸浮態，改善裂縫閉合時的支撐效果，從而提高改造縫的導流能力。這種技術擁有很好的懸砂性能，避免支撐劑過早沉降，改善裂縫閉合時造成的效率底下問題，并且這種技術的設備要求比較簡單，可以有效的降低施工成本。不過纖維壓裂技術對儲層傷害比較大，很難控制壓裂的質量。總的而言，與傳統清水壓裂相比，清水壓裂技術存在著支撐劑充填不到位，滲透率不達標的問題，而纖維壓裂的有效裂縫體積更大，改造效果比較明顯，在頁巖氣開發的產量上要更高。

2.3 通道壓裂技術

通道壓裂技術是通過專業操控系統和混配設備將支撐劑以較高速率脈沖式泵入井下，泵送完成后支撐劑收縮成柱，保持裂縫開啟，高速滲流通道圍繞支撐劑單元貫通連接。壓裂液中除混入支撐劑還將摻入特制纖維材料，用以防止泵注時支撐劑分散，提高攜砂、懸砂能力。

和清水壓裂技術相比，清水壓裂技術雖然可以提高支撐劑的強度，提高裂縫導流能力，卻沒有辦法避免支撐劑堆積和脫出造成的導流能力降低。而通道壓裂技術整合了填砂、導流和質量控制的技術，具有成本低、采收率高、應用范圍廣等優點，油氣不通過充填層，不受支撐劑滲透性的影響，增加了裂縫的有效長度，從根本上改變了裂縫導流能力。同時這種技術還可以減少裂縫壁面的傷害，避免了支撐劑壓扁、粉碎、流體傷害對裂縫導流的影響。提高了壓裂液回收比率，增加了水力裂縫有效半長，大幅度增加了油氣產量。

2.4 液化石油氣壓裂技術

液化石油氣壓裂技術也叫做無水壓裂或丙烷/丁烷壓裂，這種技術采用液化丙烷、丁烷或二者混合液進行儲層壓裂。這種技術可以提高單井油氣產量和最終采收率，降低儲層傷害，整個工藝中不需要清水，降低了壓裂液的返排污染，不過液化石油氣壓裂技術的短期成本相對清水壓裂要高很多，并且液化石油氣屬于易燃氣體，需要注意安全防爆的問題，在對這種技術應用時，需要做好相關的檢測工作。

3 結語

雖然我國是擁有世界上最多的頁巖氣國家，但由于我國頁巖氣大多儲藏在地形復雜，水資源匿乏，交通運輸不便的丘陵地區，開采難度非常大，而目前廣泛使用的清水壓裂技術很難在這些區域得以應用，這需要我國努力學習國外先進的壓裂技術，加快新型壓裂技術的自主研發工作，解決我國水資源匱乏、壓裂設備運輸困難等問題，為我國頁巖氣開采提供技術支持，從而提高我國的頁巖氣產量。我們也相信，隨著我國頁巖氣開采規模的進一步擴大，很多技術難題會得到陸續的解決，運用新型的壓裂技術和自主研發的新技術為我國頁巖氣的開發開辟新的道路。

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