頁(yè)巖氣開(kāi)采工藝技術(shù)探討

王進(jìn)超，胡 勇，湯 路

（中石油煤層氣有限責(zé)任公司臨汾分公司，山西臨汾 42300）

頁(yè)巖氣開(kāi)采工藝技術(shù)探討

王進(jìn)超，胡 勇，湯 路

（中石油煤層氣有限責(zé)任公司臨汾分公司，山西臨汾 42300）

我國(guó)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)處于初級(jí)階段，對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)采工藝技術(shù)的研究，必須借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)分析頁(yè)巖氣的儲(chǔ)存條件，采取必要的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣的開(kāi)采。優(yōu)化設(shè)計(jì)頁(yè)巖氣開(kāi)采工藝技術(shù)措施，才能得到最佳的頁(yè)巖氣產(chǎn)量，滿(mǎn)足頁(yè)巖氣用戶(hù)的需要。

頁(yè)巖氣；開(kāi)采；工藝技術(shù)；探討

Abstract：The shale gas development in China is at the initial stage. The study of shale gas extraction technology must draw lessons from foreign experience and analyze the shale gas storage conditions and take the necessary technical means to realize shale gas exploitation. Optimize the design of shale gas mining technology measures in order to get the best shale gas production to meet the needs of shale gas users.

Key words：shale gas；mining；process technology；discussion

頁(yè)巖氣作為清潔的能源，作為天然氣的替代產(chǎn)物，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。而頁(yè)巖氣的開(kāi)采難度比較大，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)頁(yè)巖氣開(kāi)采的工藝技術(shù)措施，得到最佳的頁(yè)巖氣產(chǎn)能，滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。頁(yè)巖氣開(kāi)采的工藝技術(shù)的研究，以水平井的鉆探為基礎(chǔ)，采取水力噴砂的射孔壓裂技術(shù)措施，提高頁(yè)巖儲(chǔ)層的滲透性，為合理開(kāi)采頁(yè)巖氣提供有利的條件。

1 頁(yè)巖氣概述

頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)具有特殊的意義，但是開(kāi)發(fā)的難度是非常大的。頁(yè)巖氣是沉積在致密性的頁(yè)巖中的非常規(guī)天然氣，屬于自生自?xún)?chǔ)型的天然氣。頁(yè)巖氣一般以游離狀態(tài)儲(chǔ)存在頁(yè)巖的縫隙和礦物的粒間孔隙中，也可以吸附狀態(tài)存在于礦物顆粒的表面。

頁(yè)巖是一種沉積巖，具有一定的致密性，巖石中含有石英和長(zhǎng)石的碎屑，也含有一系列的化學(xué)成分，給頁(yè)巖氣的開(kāi)采帶來(lái)一定的難度。頁(yè)巖具有極低的孔隙度和滲透率，具有非常巨大的礦物表面積。

頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)難度比較大，通過(guò)對(duì)致密性的頁(yè)巖儲(chǔ)層實(shí)施水力壓裂技術(shù)措施，提高頁(yè)巖儲(chǔ)層的滲透性，才能達(dá)到預(yù)期的開(kāi)采目標(biāo)。經(jīng)過(guò)頁(yè)巖氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)研究，利用水力噴砂的射孔及壓裂技術(shù)措施，達(dá)到預(yù)期的壓裂施工效果。

2 頁(yè)巖氣開(kāi)采工藝技術(shù)措施

頁(yè)巖氣開(kāi)采的工藝比較復(fù)雜，通過(guò)各種科技手段的應(yīng)用，才能達(dá)到頁(yè)巖氣開(kāi)采的技術(shù)要求。為了合理解決頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題，分析頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的地質(zhì)條件，確定其復(fù)雜性和特殊性，研究?jī)?chǔ)層的非均質(zhì)性，儲(chǔ)層巖石的致密性。頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的完鉆井技術(shù)措施包括直井和水平井的技術(shù)，合理提高固井施工質(zhì)量，滿(mǎn)足頁(yè)巖氣開(kāi)采的需要。對(duì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層進(jìn)行改造，采取壓裂作業(yè)，改善頁(yè)巖氣的儲(chǔ)層滲透性，對(duì)水平井可以?xún)?yōu)選水力噴射射孔壓裂技術(shù)，采用微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)措施，使其達(dá)到最佳的壓裂施工效果，提高頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)效率。

2.1 水力噴砂射孔技術(shù)措施的應(yīng)用

設(shè)計(jì)水力噴砂射孔技術(shù)需要的流速，確定最佳的噴射時(shí)間，優(yōu)化設(shè)計(jì)噴砂液的濃度，使其達(dá)到最佳的噴砂射孔的效果。使噴射用的流體通過(guò)噴射工具，在高速流體沖擊作用下，形成射孔的通道，完成水力射孔的操作，使頁(yè)巖形成穩(wěn)定的孔，將氣井和頁(yè)巖氣層溝通起來(lái)，達(dá)到開(kāi)采的技術(shù)要求。

2.2 水力噴砂壓裂技術(shù)措施

利用水力噴砂射孔定點(diǎn)壓裂技術(shù)措施，節(jié)省機(jī)械封隔的作用，下一次管柱，實(shí)現(xiàn)射孔和壓裂雙重施工操作，達(dá)到節(jié)能的技術(shù)要求。射流在噴砂的通道內(nèi)形成高壓，在油套管的環(huán)形空間內(nèi)泵入高壓液體，增加環(huán)空的壓力，噴砂射孔的壓力和環(huán)空液體的壓力進(jìn)行疊加，達(dá)到增加壓力的效果，當(dāng)壓力超過(guò)地層的破裂壓力時(shí)，實(shí)現(xiàn)了壓裂施工的效果。

將頁(yè)巖儲(chǔ)層壓開(kāi)裂縫，達(dá)到增加頁(yè)巖儲(chǔ)層滲透性的目的。通過(guò)優(yōu)化水力噴砂壓裂的管柱設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖儲(chǔ)層的分段壓裂施工效果，同時(shí)解除由于砂堵而進(jìn)行反洗井的問(wèn)題。應(yīng)用高耐磨的噴嘴，減少?lài)娚耙旱哪p，提高設(shè)備的使用效率，降低作業(yè)施工成本，滿(mǎn)足頁(yè)巖氣井壓裂施工的要求。

水力噴砂壓裂技術(shù)措施必須在指定的儲(chǔ)層進(jìn)行，才能達(dá)到預(yù)期的壓裂施工效果，能夠有效地控制裂縫的起裂，形成穩(wěn)定的裂縫，提高頁(yè)巖層的滲透性，滿(mǎn)足頁(yè)巖氣開(kāi)采的技術(shù)要求。

2.3 水平井鉆井技術(shù)

直井的鉆探是為了進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)采的試驗(yàn)，而水平井的鉆探才能夠達(dá)到頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)效果。水平井能夠增大儲(chǔ)層的泄流面積，提高頁(yè)巖氣的產(chǎn)量。應(yīng)用水平井的地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)措施，鉆探出優(yōu)質(zhì)的井筒，使其滿(mǎn)足頁(yè)巖氣開(kāi)采的需要。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的特點(diǎn)，決定頁(yè)巖氣的分布規(guī)律，應(yīng)用水平井的鉆探施工，能夠降低頁(yè)巖氣開(kāi)采的成本，水平井的完井方式一般優(yōu)選漏眼完井法，最大限度地開(kāi)采頁(yè)巖氣，提高頁(yè)巖氣的開(kāi)采效率。

2.4 水平井壓裂技術(shù)措施

水平井的分層壓裂技術(shù)措施的應(yīng)用，能夠提高頁(yè)巖氣井的開(kāi)發(fā)效果。由于頁(yè)巖的致密性，在進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)采時(shí)，必須實(shí)施壓裂技術(shù)措施，才能達(dá)到開(kāi)采的技術(shù)要求。通過(guò)各種壓裂措施的優(yōu)化，采用體積壓裂技術(shù)設(shè)計(jì)，應(yīng)用電纜射孔橋塞分段壓裂技術(shù)、滑套封隔器分段壓裂技術(shù)進(jìn)行水力壓裂，通過(guò)微地震動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)措施，對(duì)分段壓裂的效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓裂存在的問(wèn)題，采取必要的技術(shù)措施，及時(shí)進(jìn)行糾正，達(dá)到最佳的壓裂施工效果，不斷提高頁(yè)巖氣的開(kāi)采效率。

水平井的分段壓裂技術(shù)措施，利用封隔器或者橋塞將井下的儲(chǔ)層分隔成不同的井段，分別進(jìn)行水力壓裂，形成更多的體積裂縫，形成氣藏的流通路徑，滿(mǎn)足頁(yè)巖氣開(kāi)采的需要。微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)水力壓裂施工的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓裂施工存在的問(wèn)題，可以準(zhǔn)確地判斷儲(chǔ)層壓裂的效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)采工藝技術(shù)的探討，掌握非常規(guī)天然氣的開(kāi)采工藝，不斷提高頁(yè)巖氣的開(kāi)采效率，滿(mǎn)足非常規(guī)天然氣開(kāi)采的需要。對(duì)各種頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)措施的優(yōu)化，采用水平井鉆井技術(shù)及各種分段水力壓裂技術(shù)措施，提高頁(yè)巖氣的開(kāi)采水平，滿(mǎn)足頁(yè)巖氣開(kāi)采的技術(shù)要求，不斷提高頁(yè)巖氣的采收率。

[1] 袁華，趙東 .頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)鉆完井技術(shù)研究 [J].石化技術(shù)，2016，23（6）：187.

Discussion on Technology of Shale Gas Exploitation

Wang Jin-chao，Hu Yong，Tang Lu

TE37

B

1003–6490（2017）09–0036–01

2017–06–24

王進(jìn)超（1987—），男，四川自貢榮縣人，采氣工，主要從事采氣工作。