頁巖氣水力壓裂技術應用研究

任浪濤

摘 要：頁巖氣資源含量非常豐富，資源量相當可觀，不僅我國頁巖氣儲藏較為豐富，全球范圍內也都非常可觀。隨著社會經濟的發展以及科技的進步，能源需求量不斷提升的同時，能源的勘探以及開發也在不斷的發展。人口不斷的增加，能源的消耗也在增加，對于能源的開發和利用各個國家也都非常重視，頁巖氣作為能源儲量遠遠高于常規天然氣的一種能源，各個國家逐漸將注意力轉向頁巖氣的發開與利用。頁巖氣由于自身儲層的性質，其開采中，主要應用壓裂技術，其中壓裂技術中采用較多的為水力壓裂技術，本文主要分析介紹水力壓裂的應用與目前存在的問題。

關鍵詞：頁巖氣;水力壓裂;應用;發展

最先采用水力壓裂技術的是美國，第一次是在1947年，水力壓裂技術已經經過了70年的發展，在不斷的實踐應用過程中，水力壓裂技術已經較為成熟，獲得了驕人的發展。例如裂縫擴展模型已經從最初應用時的二維發展到現如今的全三維和擬三維;壓裂井動態預測模型也取得了一定的發展與進步，目前采用的是三維三相，與最初的動態預測模型有很大的不同之處，可以避免很多因素的影響。壓裂液也在不斷的改進，已經從最初的原油和清水發展到現在的清潔型的壓裂體系，現有的壓裂液對底層傷害較低，同時能夠具有低、中、高溫三個體系。支撐劑也有改變，并且支撐劑的添加方式也變得更加容易，從原始的人工添加變成了現在的混砂車進行添加，減少了勞動力，使得開采過程更加的機械化。壓裂設備也有了很大的改進，從最初的水泥車變為現在的壓裂車，壓裂車和水泥車的主要區別在于功率不同。

1 水力壓裂技術

首先介紹水裂壓力技術的工作原理主要是將壓裂液加到油田井中或者氣井中，添加過程主要是通過高壓實現的，水力壓裂技術能夠實現油氣的增產，在應用過程中，裂縫可以延伸的很長，但是前提是要保證在實施過程中，始終保持維持一定的壓力荷載。在進行水力壓裂過程中，使用的壓裂液的成分包括大約99%的水，剩余的則為化學添加劑和支撐劑，添加化學添加劑與支撐劑的作用主要是防止壓裂裂縫閉合。支撐劑的主要成分為砂?；蛱樟＃砑拥幕瘜W添加劑主要有表面活性劑、酸性試劑、抗菌劑等。不同化學添加劑可以組成不同的壓裂液類型，也有著不一樣的用途。隨著各國對頁巖氣開發的重視，水力壓裂技術迅速被推廣以及應用在頁巖氣的開采中，得到了廣泛的應用。

2 水力壓裂技術目前國內外發展現狀

早在1947年美國就開始使用水力壓裂技術，距今已經有70年了，水力壓裂技術的發展主要包括以下的幾個階段。

60年代中期以前，開展的壓裂試驗主要都是一些小型的試驗，這些試驗的目的在于解決油井堵的問題。然后就是60年代中期以后的壓裂大多是常規壓裂，常規壓裂的壓裂目的主要依舊是解堵同時還能實現增產，這個時期由于頁巖氣的產層的加深，因此這個時期的壓裂主要以垂直裂縫為主。

在往后就是70年代，這個時期屬于大型水力壓裂時期，主要目的就是改造致密氣層。在這一時期，我國在原有的分層壓裂技術的基礎上發展了新的壓裂技術，在技術應用時能夠適應高含水量，還有綜合改造技術，主要是化學堵水和壓裂相配應的改造技術。

在80年代，水力壓裂技術主要解決低滲透油藏的開采問題，對低滲透油藏進行改造。在這個時期，壓裂液的添加有所改變，由最開始的1.9m3到5830m3，開采過程中用砂量也有所增加，變成了大型的水力壓裂。在這個時期，水力壓裂技術的很多方面都有一定的發展，主要解決的問題就是低滲透油藏的改造，使低滲透油藏能夠實現高產、穩產。水力壓裂技術不僅應用于低滲透油田的應用，還會應用于水源井、注水井等輔助井。同時水力壓裂技術還可以應用于二次采油方案，幫助油井恢復產油或者增產。這一時期我國發展了適用于低滲透、薄油層多層改造的限流法完井壓裂和投球法多層壓裂技術。

20世紀90年代以來，國外的頁巖氣勘探與開發技術已經趨向于成熟化，主要包括美國和加拿大等北美國家。我國頁巖氣的勘探與開發正處于起步的階段，但是發展的很快。我國具有豐富的頁巖氣儲量，其油藏遠遠高于常規的天然氣油藏，開發潛力巨大，目前已經在國內發現了高含有機炭的頁巖，其主要分布在中國渤海灣及松遼、四川和吐哈等盆地。頁巖氣儲層與常規天然氣儲層有著很大的區別，在勘探與開采過程中，不得不考慮其自身的性質。頁巖儲層具有低孔特征和極低的基質滲透率，因此壓裂是頁巖氣開發的主體技術。

3 我國頁巖氣壓裂技術發展建議

根據分析國內外頁巖氣水力壓裂技術的發展現狀，提出我國在頁巖氣的勘探與開采中應加強的方面。首先就是加強頁巖氣混合壓裂技術研究。然后就是頁巖氣網絡壓裂技術研究。其次是頁巖氣“水平井+多段壓裂”技術研究。最后就是頁巖氣多井同步壓裂技術研究。通過對加強上述的技術研究，開展相應的工作，可以形成適合這種地層特征的頁巖氣壓裂技術，促進我國頁巖氣的勘探與開發技術，進而影響能源格局。

4 結語

我國頁巖氣儲量極為豐富，頁巖氣的勘探與開發具有廣闊的前景。必須要致力于頁巖氣的勘探與開發，解決能源問題具有極其重要的意義。

參考文獻：

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