頁巖氣水平井開采及分段壓裂技術淺悉

種磊

摘要：提高頁巖氣開采率的有效方法是通過對頁巖石采取分段壓裂技術，來改善導流率和有效滲透面積。本文分析了我國頁巖氣分段壓裂技術的發(fā)展現(xiàn)狀。在頁巖石的開采過程中，水平井開采技術可以提高頁巖氣產(chǎn)量和頁巖氣返排率。隨著我國的科學技術不斷發(fā)展，水平井裂開采正在逐步運用到頁巖氣開采過程中，由于頁巖氣在滲透和解吸之間強烈的相互作用，這使得頁巖氣的開采工作變得復雜和困難，需要不斷優(yōu)化開采技術，優(yōu)化頁巖氣開采技術是提高開采效率的有效方法。

關鍵詞：頁巖氣水平井;開采;分段壓裂技術

由于地層中頁巖氣分布較廣且儲量較大，使得頁巖氣勘探工作的困難性遠大于傳統(tǒng)的常規(guī)和非常規(guī)天然氣，并且頁巖氣的開采隱藏著很大的安全問題，這對開采技術提出了較高的要求，頁巖氣具有很大的商業(yè)價值，頁巖氣的開采問題是一個值得關注的問題。然而，頁巖氣儲存具有很強的致密性，因此，當通過常規(guī)方法分解頁巖氣時，分解效率通常較低并且可開采范圍較小。因此，對頁巖氣的開采方法作出進一步研究具有重要意義，以提高開采量，傳統(tǒng)的開采方法不僅開采速率慢，而且經(jīng)常會發(fā)生重大安全問題，與當前我國的商業(yè)發(fā)展不相容，為此，新開發(fā)出的水平井分段壓裂技術成為頁巖氣開采的主要方法，但是還需持續(xù)優(yōu)化和改進，開發(fā)出高效率的開采技術是目前頁巖氣開采的主要研究問題。

1水平井壓裂方式選擇

采用水平井分段壓裂技術，設計方法與完井方法類似，確定井位位置，確定鉆井路徑等都必須滿足設計要求。其中，裸眼完井和套管完井是水平井中最重要的完井方法。其中，裸眼完井實現(xiàn)了節(jié)省時間并保護了井壁的優(yōu)點，但存在以下缺點：例如，難以準確確定井壁的不穩(wěn)定和裂縫的位置，一旦出現(xiàn)沙子堵塞現(xiàn)象，就不能再進行有效的開采工作，套管完井的優(yōu)點是裂縫技術相對成熟，因為它可以有效地控制裂縫的初始點。然而，時間成本的提高和固井質量的差異也對相應工作的進展產(chǎn)生影響。因此，要根據(jù)實際情況采取相應的開采技術，比如在井壁應力相對集中的頁巖氣中采取套管完井開采技術比較好，如果井壁穩(wěn)定良好，可以使用裸眼完井技術進行開采。

2頁巖氣水平井分段壓裂技術應用分析

2.1體積壓裂技術

在頁巖氣開采過程中，增加井壁裂縫數(shù)量是增加產(chǎn)量的主要方式之一，當裂縫滑動時，會產(chǎn)生新的裂縫，在新裂縫與舊裂縫重疊之后，形成裂縫網(wǎng)絡，該過程增加了裂縫數(shù)量，并增加了“滲透率”，便可以提高產(chǎn)量。體積破裂技術是基于開發(fā)低孔隙度，低滲透率和天然裂縫的頁巖氣的實踐，頁巖氣開發(fā)關鍵技術。這對封閉式氣藏和其他非常規(guī)天然氣藏的開發(fā)非常重要。

2.2不動管柱滑套封隔器分段壓裂技

不動管柱滑套封隔器分段壓裂技術是用于改善頁巖氣產(chǎn)量的最常用方法之一。工藝原理：通過在井中引入幾個孔來放置分壓管。在孔中，使用油管壓縮，封閉封隔器，打開滑動套筒進入下部層段內，打開滑動套筒進行噴砂處理并完成整個壓裂過程。

3頁巖氣水平井分段壓裂設計的優(yōu)化

在施工之前，需要對整個施工過程進行模擬，這樣可以有效控制施工過程中容易發(fā)生的危險，了解對整個工程以便制定施工方案，因此，裂縫數(shù)量是頁巖氣井開采的主要問題之一，鑒于這些問題，水平頁巖氣井分段壓裂技術應誘導井壁形成裂縫，從而形成裂縫網(wǎng)絡，根據(jù)具體情況，將天然裂縫進行堵塞，為防止形成砂堵，有必要分析支撐劑沉砂現(xiàn)象

3.1優(yōu)化施工工作液體系

由于滑溜水壓裂有利于產(chǎn)生復雜裂縫，滑溜水壓裂不僅摩擦力較小，而且對地層的損害較小且成本較低。因此，可以使用滑溜水壓裂作為主要液體系，但是滑溜水壓裂攜砂能力沒有線性膠能力強，這會對水平井分段壓裂技術的施工效果造成影響。因此，使用線性膠可以增強攜砂能力，并增加裂縫導流性，當使用水平井分段壓裂技術時，通常將滑溜水壓裂和線性膠組合起來使用，在早期階段，使用滑溜水壓裂技術用于形成復雜的裂縫，在后期階段，使用線性膠提高攜砂能力并增強導流能力，創(chuàng)建一個高導流能力的通道，最大化提高開采效率。

3.2優(yōu)化施工排量

優(yōu)化施工排量是優(yōu)化鉆井參數(shù)和裂縫數(shù)量的重要依據(jù)。施工排量較小，存在導致液體損失較大的現(xiàn)象，施工排量，，很容易形成單個主縫。模擬實驗表明，如果在頁巖氣水平井分段壓裂技術中使用相同的支撐劑濃度，則施工排量與頁巖氣的沉積速率成反比例，與攜砂能力成正比例。即在施工期間，如果施工排量越大，我們可以看到工作液攜砂能力越強，頁巖氣的沉積速率越慢，因此，在使用頁巖氣水平井分段壓裂技術時，應盡可能提高施工排量。

3.3優(yōu)化施工支撐劑濃度

優(yōu)化施工支撐劑濃度是保證整個工程順利實施的根本，通過現(xiàn)場的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，支撐劑濃度與壓裂后的效果之間沒有明顯的相關性，這就需要考慮天然儲層的裂縫狀態(tài)。此外，由于頁巖氣具有低滲透，在頁巖氣水平井分段壓裂技術的施工過程中，更多的微裂縫形成網(wǎng)狀結構很重要。在支撐劑濃度的優(yōu)化過程中，必須要考慮到一些因素，這樣才能確保支撐劑的濃度設計合理，支撐劑濃度會對砂提堆起效率產(chǎn)生影響，且兩者之間成正比關系，換句話說，支撐劑濃度越高，砂提堆起效率越大。

3.4優(yōu)化加砂方式

頁巖的流失主要是天然裂縫和層理流失有關，在施工期間，要充分利用好這種流失而不是在施工期間消除這種流失。由于工作液在使用過程中容易發(fā)生流失，因此必須在施工過程中使用相應的施工手段來補償這種流失，這可以降低砂提堆起速率而有效降低砂提性的高度。可以利用多級段塞壓裂方法來沖刷砂提底部，這樣可以形成平緩的砂提，不容易發(fā)生砂堵現(xiàn)象。在施工的前期使用粉砂以完全阻擋微裂縫，增加凈壓力和裂縫體積。主壓裂也采取同樣的方式對裂縫進行封堵防止濾失。通過優(yōu)化加砂方式，可以在施工初期有效避免堵砂，這對于確保頁巖氣的成功開采非常重要。

4結語

中國頁巖氣儲量大，范圍廣，勘探潛力遠高于其他天然氣，勘探開發(fā)已成為全球的一個熱點話題，然而，由于頁巖氣具有致密性特征，傳統(tǒng)的開采方法不僅開采速率慢，而且經(jīng)常會發(fā)生重大安全問題，這嚴重阻礙了我國頁巖氣的開采效率，要想提高開采效率并加強開采過程中的安全性，需要不斷優(yōu)化開采技術，對我國頁巖氣的開采技術作出進一步研究和開發(fā)，這樣才能確保我國頁巖氣實現(xiàn)有效開采和安全開采，目前，頁巖氣水平井分段壓裂技術是實現(xiàn)有效開采頁巖氣的有效方法，但是任需要繼續(xù)改進和優(yōu)化，以研究出更加安全有效的開采方法。

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