頁巖氣開采工藝技術探討

王進超，胡 勇，湯 路

（中石油煤層氣有限責任公司臨汾分公司，山西臨汾 42300）

頁巖氣開采工藝技術探討

王進超，胡 勇，湯 路

（中石油煤層氣有限責任公司臨汾分公司，山西臨汾 42300）

我國的頁巖氣開發處于初級階段，對頁巖氣開采工藝技術的研究，必須借鑒國外的經驗，通過分析頁巖氣的儲存條件，采取必要的技術手段，實現頁巖氣的開采。優化設計頁巖氣開采工藝技術措施，才能得到最佳的頁巖氣產量，滿足頁巖氣用戶的需要。

頁巖氣；開采；工藝技術；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

頁巖氣作為清潔的能源，作為天然氣的替代產物，被廣泛應用于各個領域。而頁巖氣的開采難度比較大，通過優化設計頁巖氣開采的工藝技術措施，得到最佳的頁巖氣產能，滿足用戶的需求。頁巖氣開采的工藝技術的研究，以水平井的鉆探為基礎，采取水力噴砂的射孔壓裂技術措施，提高頁巖儲層的滲透性，為合理開采頁巖氣提供有利的條件。

1 頁巖氣概述

頁巖氣的開發具有特殊的意義，但是開發的難度是非常大的。頁巖氣是沉積在致密性的頁巖中的非常規天然氣，屬于自生自儲型的天然氣。頁巖氣一般以游離狀態儲存在頁巖的縫隙和礦物的粒間孔隙中，也可以吸附狀態存在于礦物顆粒的表面。

頁巖是一種沉積巖，具有一定的致密性，巖石中含有石英和長石的碎屑，也含有一系列的化學成分，給頁巖氣的開采帶來一定的難度。頁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。

頁巖氣的開發難度比較大，通過對致密性的頁巖儲層實施水力壓裂技術措施，提高頁巖儲層的滲透性，才能達到預期的開采目標。經過頁巖氣生產現場的試驗研究，利用水力噴砂的射孔及壓裂技術措施，達到預期的壓裂施工效果。

2 頁巖氣開采工藝技術措施

頁巖氣開采的工藝比較復雜，通過各種科技手段的應用，才能達到頁巖氣開采的技術要求。為了合理解決頁巖氣開發過程中存在的問題，分析頁巖氣儲層的地質條件，確定其復雜性和特殊性，研究儲層的非均質性，儲層巖石的致密性。頁巖氣開發的完鉆井技術措施包括直井和水平井的技術，合理提高固井施工質量，滿足頁巖氣開采的需要。對頁巖氣儲層進行改造，采取壓裂作業，改善頁巖氣的儲層滲透性，對水平井可以優選水力噴射射孔壓裂技術，采用微地震監測技術措施，使其達到最佳的壓裂施工效果，提高頁巖氣的開發效率。

2.1 水力噴砂射孔技術措施的應用

設計水力噴砂射孔技術需要的流速，確定最佳的噴射時間，優化設計噴砂液的濃度，使其達到最佳的噴砂射孔的效果。使噴射用的流體通過噴射工具，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，使頁巖形成穩定的孔，將氣井和頁巖氣層溝通起來，達到開采的技術要求。

2.2 水力噴砂壓裂技術措施

利用水力噴砂射孔定點壓裂技術措施，節省機械封隔的作用，下一次管柱，實現射孔和壓裂雙重施工操作，達到節能的技術要求。射流在噴砂的通道內形成高壓，在油套管的環形空間內泵入高壓液體，增加環空的壓力，噴砂射孔的壓力和環空液體的壓力進行疊加，達到增加壓力的效果，當壓力超過地層的破裂壓力時，實現了壓裂施工的效果。

將頁巖儲層壓開裂縫，達到增加頁巖儲層滲透性的目的。通過優化水力噴砂壓裂的管柱設計，實現頁巖儲層的分段壓裂施工效果，同時解除由于砂堵而進行反洗井的問題。應用高耐磨的噴嘴，減少噴砂液的磨損，提高設備的使用效率，降低作業施工成本，滿足頁巖氣井壓裂施工的要求。

水力噴砂壓裂技術措施必須在指定的儲層進行，才能達到預期的壓裂施工效果，能夠有效地控制裂縫的起裂，形成穩定的裂縫，提高頁巖層的滲透性，滿足頁巖氣開采的技術要求。

2.3 水平井鉆井技術

直井的鉆探是為了進行頁巖氣開采的試驗，而水平井的鉆探才能夠達到頁巖氣的開發效果。水平井能夠增大儲層的泄流面積，提高頁巖氣的產量。應用水平井的地質導向鉆井技術措施，鉆探出優質的井筒，使其滿足頁巖氣開采的需要。頁巖氣儲層的特點，決定頁巖氣的分布規律，應用水平井的鉆探施工，能夠降低頁巖氣開采的成本，水平井的完井方式一般優選漏眼完井法，最大限度地開采頁巖氣，提高頁巖氣的開采效率。

2.4 水平井壓裂技術措施

水平井的分層壓裂技術措施的應用，能夠提高頁巖氣井的開發效果。由于頁巖的致密性，在進行頁巖氣開采時，必須實施壓裂技術措施，才能達到開采的技術要求。通過各種壓裂措施的優化，采用體積壓裂技術設計，應用電纜射孔橋塞分段壓裂技術、滑套封隔器分段壓裂技術進行水力壓裂，通過微地震動態監測技術措施，對分段壓裂的效果進行監測，及時發現壓裂存在的問題，采取必要的技術措施，及時進行糾正，達到最佳的壓裂施工效果，不斷提高頁巖氣的開采效率。

水平井的分段壓裂技術措施，利用封隔器或者橋塞將井下的儲層分隔成不同的井段，分別進行水力壓裂，形成更多的體積裂縫，形成氣藏的流通路徑，滿足頁巖氣開采的需要。微地震監測技術的應用，對水力壓裂施工的過程進行實時的監測和管理，及時發現壓裂施工存在的問題，可以準確地判斷儲層壓裂的效果。

3 結束語

通過對頁巖氣開采工藝技術的探討，掌握非常規天然氣的開采工藝，不斷提高頁巖氣的開采效率，滿足非常規天然氣開采的需要。對各種頁巖氣開采技術措施的優化，采用水平井鉆井技術及各種分段水力壓裂技術措施，提高頁巖氣的開采水平，滿足頁巖氣開采的技術要求，不斷提高頁巖氣的采收率。

[1] 袁華，趙東 .頁巖氣開發鉆完井技術研究 [J].石化技術，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

王進超（1987—），男，四川自貢榮縣人，采氣工，主要從事采氣工作。