試論頁巖氣壓裂技術現(xiàn)狀及發(fā)展

張暉

摘 要：頁巖氣在我國分布廣泛，具有巨大的開發(fā)潛力，是常規(guī)石油天然氣的理想接替能源。頁巖氣成藏具有其自身的特點，這些特點主要體現(xiàn)在成藏規(guī)律、儲集空間、滲流規(guī)律以及開發(fā)模式，特別是儲層具有低孔特征和極低的基質(zhì)滲透率，給有效開發(fā)帶來很大的困難和挑戰(zhàn)，而水平井分段壓裂是頁巖氣成功開發(fā)的主體技術。在國外，頁巖氣的開發(fā)已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，并逐漸形成了一系列以實現(xiàn)“體積改造”為目的的頁巖氣壓裂技術。我國頁巖氣的發(fā)展還處于起步的階段，我國頁巖氣資源豐富，具有廣闊的發(fā)展前景。因此，發(fā)展頁巖氣的開發(fā)技術非常重要，目前我們需要做的就是了解國外頁巖氣儲層特點和開發(fā)技術，研究發(fā)展我國的頁巖氣壓裂技術，加大技術研發(fā)和應用力度，盡快形成和配套適應我國頁巖氣壓裂技術應用的基礎理論與技術系列。本文主要概述目前國內(nèi)外頁巖氣開發(fā)的現(xiàn)狀，分析頁巖氣本身的儲層特征，介紹頁巖氣壓裂技術的現(xiàn)狀，并結(jié)合目前形勢對我國頁巖氣壓裂技術的發(fā)展提出了一些建議。

關鍵詞：頁巖氣開采;壓裂技術;發(fā)展

在我國，目前比較重視頁巖氣的開發(fā)，很多的石油企業(yè)將頁巖氣作為新型能源，并且各大石油企業(yè)都加強了對頁巖氣的勘探開發(fā)。根據(jù)地質(zhì)工作人員進行大量的地質(zhì)研究后，發(fā)現(xiàn)我國的頁巖氣的可采資源量大約26萬億m3，頁巖氣在產(chǎn)生的過程中，需要一定的熱量，因此大多的頁巖氣藏分布在吐哈、準噶爾、江漢、鄂爾多斯和四川等含油氣盆地中。

1 巖氣開發(fā)的意義

頁巖氣屬于非常規(guī)天然氣，主要存在于富有機質(zhì)頁巖為主的儲集巖系中，頁巖氣成藏的主要條件是氣或者熱或者二者混合。頁巖氣儲層的兩個主要特征就是基質(zhì)滲透率很低同時低孔，兩個特征使得頁巖氣在開發(fā)過程中大多會采用壓裂技術。頁巖氣作為天然氣的接替能源，研究其勘探與開發(fā)技術有著重要的現(xiàn)實意義。

由于頁巖氣成藏的機質(zhì)較為特殊，與天然氣相比，頁巖氣成藏一般是從根狀氣到根緣氣的連續(xù)過渡，頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，大多分布于盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。由于成藏方式與常規(guī)的天然氣有所不同，使得頁巖氣在開采過程中，采用的技術也與常規(guī)天然氣開采有所不同。頁巖氣開采過程具有一定的優(yōu)點，主要體現(xiàn)于頁巖氣的生產(chǎn)周期與開采壽命都比較長，能夠保證長期穩(wěn)定的產(chǎn)氣。我國頁巖氣儲藏非常豐富，在當下資源緊缺的情況下，研究我國頁巖氣藏的開發(fā)與應用將影響中國乃至全世界的能源格局。隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及工業(yè)的發(fā)展不斷加快，能源的開發(fā)逐漸成為當今社會最重視的部分，具有很大的意義。

2 頁巖氣壓裂技術

頁巖氣要想形成工業(yè)氣流，必須使用壓裂技術才能實現(xiàn)，因此壓裂技術成為頁巖氣開發(fā)的主要技術。下面主要介紹頁巖氣的壓裂技術。首先是多級壓裂，多級壓裂技術在使用過程中主要有兩種方式，第一種方式就是滑套封隔器分段壓裂，第二種方式是可鉆式橋塞分段壓裂，采用水平井與壓裂技術相結(jié)合的開采方式，有助于增加頁巖氣的產(chǎn)量，對于增產(chǎn)有顯著的效果。其次是清水壓裂技術，主要的技術內(nèi)容就是向水中加入化學物質(zhì)將清水變?yōu)閴毫岩?，其化學物品主要有減阻劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑。在開采過程中，98%-99.5%為水和支撐劑，其余是化學劑，開采主要特征有成本低，對底層傷害少，但是開采后，化學液體直接深入地層，會對環(huán)境帶來影響，需要妥善處理。同步壓裂能夠?qū)崿F(xiàn)兩口或者兩口以上的井進行同時壓裂，在壓裂時需要使用使壓裂液和支撐劑。天然裂縫同步壓裂對頁巖氣井短期內(nèi)增產(chǎn)非常明顯而且對工作區(qū)環(huán)境影響小完井速度快，節(jié)省壓裂成本。水力噴射壓裂主要解決了天然裂縫開發(fā)時受到的限制。重復壓裂可以將產(chǎn)氣量下降的頁巖氣井的產(chǎn)能進行提高或者恢復，主要應用在壓裂處理已經(jīng)無效或者原有支撐劑因時間關系損壞或質(zhì)量下降，導致產(chǎn)氣量大幅下降的情況下。

3 頁巖氣開發(fā)存在的問題

我國頁巖氣開發(fā)技術還沒有完全成熟，資源的勘探與開發(fā)還處于初級階段，還有很多的困難，主要體現(xiàn)在經(jīng)濟上和技術上。下面具體分析我國頁巖氣開發(fā)存在的問題。首先就是經(jīng)驗的缺乏，其次是人力的缺乏，目前我國正致力于常規(guī)天然氣的發(fā)展，因此頁巖氣的勘探技術研究人力非常匱缺，不能動用大量的人員來研究頁巖氣開采技術。其次就是頁巖氣儲層性質(zhì)，其本身的性質(zhì)也給勘探和開采帶來了難度，頁巖氣儲層主要石油巖化的黏土有機物質(zhì)和礦物質(zhì)混合而成，形成后巖石間的孔隙太小，滲透率低，開采難度也遠遠高于常規(guī)的天然氣，在實際開采過程中，采收率也沒有常規(guī)天然氣的高。我國頁巖氣儲層的深度與美國頁巖氣儲藏的深度不同，不能直接采用國外現(xiàn)有的技術進行開采，美國的頁巖氣層深度在800m-2600m，而四川盆地的頁巖氣層埋深在2000m-3500m，深度的加深也增加了開采的難度。由于我國頁巖氣的儲藏量遠遠高于常規(guī)天然氣的儲藏量，解決頁巖氣開發(fā)過程中存在的問題，增加頁巖氣產(chǎn)量非常重要。

4 結(jié)語

目前，我國正在頁巖氣開采方面，還沒有一種完備的開采技術條件，需要國家以及相關企業(yè)進行大力的研究，頁巖氣的開發(fā)會對能源格局帶來很大的影響。盡早攻克技術難關，形成適合中國地質(zhì)條件、環(huán)境條件等頁巖氣勘探、開發(fā)系列配套技術。

參考文獻：

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