淺談頁巖氣開發中新型壓裂技術的應用

許 季

江漢油田采油氣工程技術服務中心

淺談頁巖氣開發中新型壓裂技術的應用

許 季

江漢油田采油氣工程技術服務中心

為了實現我國工業健康發展的目標，就需要大量開發應用頁巖氣；現階段，應用最為廣泛的為清水壓裂技術，具有較大的改造規模，不需要較高成本，但是也有諸多問題存在，如對水資源有較大需求，使用較大的設備，增加了運輸難度以及較大的作業規模等。鑒于此，本文就淺談頁巖氣開發中新型壓裂技術的應用展開探討，以期為相關工作起到參考作用。

頁巖氣開發；新型壓裂技術

1 頁巖氣壓裂技術現狀

頁巖氣在全球的發展比較快速，而且分布的區域也比較廣，呈現出發展潛力巨大的特點。發達國家在20世紀90年代就在頁巖氣勘探上取得突破性的成就。并且頁巖氣壓裂技術發展的更加成熟。根據調查和測算，世界上的頁巖氣資源總量為456×1012m3。其中美國的資源數量占1/15。這樣豐富的頁巖氣資源使得美國的天然氣存儲量增加。我國的頁巖氣還處于勘探開發的階段，剛剛起步，但是發展的速度比較快。現階段，在中國的渤海灣、松遼、四川等地方均發現了頁巖資源。根據相關預算和推測，中國頁巖氣資源的總量將會超過30×1012m3，具有很大的發展潛力。

頁巖儲層呈現出底孔的特征，并且基質滲透率比較低。在頁巖氣開發的過程中，壓裂技術是主要的技術，在頁巖氣的開發中占據著十分重要的地位。當前，北美地區的頁巖氣壓裂技術已經發展到頂峰，我國想要使頁巖氣壓裂技術發揮出應有的價值，就應該借鑒北美地區頁巖技術的特點和原理。提升技術的研究速度，在此基礎上形成符合我國頁巖氣壓裂技術發展的理論。

頁巖氣是主體位于暗色泥頁巖或者高碳泥頁巖中的并且主要是以吸附或者游離狀態存在的氣體，根據相關的研究表明頁巖氣儲層的孔隙度通常在4%～5%之間，且儲層的滲透率小于10×10-3μm2。由于頁巖氣儲層與眾不同的特點，這就導致了在開采頁巖氣時無論在開采技術還是其他各個方面都與常規的儲層與很大的區別。頁巖儲層的基質滲透率一般較低，通常會小于1mD，所以這就導致了其勘探開發過程存在著眾多的困難。在對頁巖氣儲層鉆完井之后只有少量的十分發育的天然裂縫可以直接投入生產，基本上90%以上的井位都需要在進行酸化以及壓裂等增產改造措施后才能夠獲得比較可觀的產量。為了實現大規模的頁巖氣的商業開采，首先必須要采用先進的設備，其次一流的鉆井以及開發技術，最后還需要得到國家政府各個方面強有力的支持才可以得到最佳的商業價值。

3 新型壓裂技術

3.1 水力噴射壓裂

水力噴射壓裂石結合隔離、壓裂、水力射孔一體化的壓裂技術。在對裸眼水平井開展水力壓裂時，當儲層發育存在較多的天然裂縫時，裸露的井壁表層就會導致流體損失從而嚴重破壞壓裂效果。水力噴射壓裂技術沒有運用密封元件，通過維持較低的井筒壓力，實現了迅速準確壓開多條裂縫，解決了裸眼完井水力壓裂的難題。水力噴射壓裂由環空擠壓、噴砂射孔以及水力壓裂這三個過程共同完成，其優點是不受水平井的限制，能夠在裸眼及各種完井結構水平井實現壓裂，其缺點是受到加砂規模和壓裂井深的限制。

3.2 多級壓裂

多級壓裂是利用限流或封堵球技術分隔儲層不同層位進行分段壓裂的技術。多級壓裂能夠依據儲層的含氣性特點對同一井眼中不同位置地層進行分段壓裂，其主要作業方式有滑套完井和連續油管壓裂兩種。多級壓裂具有分段壓裂和多段壓裂的特點，它能夠在同一口井中單獨壓裂不同的產層。這種技術的增產效率比較高，技術成熟，適合運用于產層較多，水平井段較長的井。頁巖儲層不同層位含氣性差異大，多級壓裂能夠充分利用儲層的含氣性特點使壓裂層位最優化。多級壓裂技術是頁巖氣水力壓裂的主要技術。在美國頁巖氣生產井中，有85%的井是采用水平井和多級壓裂技術結合的方式開采，增產效果顯著。

3.3 清水壓裂

目前美國開發頁巖氣主要采取了清水壓裂的增產措施，即運用通過添加一定減阻劑的清水作為壓裂液。這種壓裂液的主要成分有水，以及很少量的粘土穩定劑、減阻劑和表面活性劑。選用這種低成本壓裂液的原因是，水作為一種低粘度流體，比較容易出現復雜的裂縫網絡，而且需要清理的次數也很少，是一種比較清潔的壓裂技術，能夠產生更長的裂縫，并運用壓裂支撐劑到裂縫網絡，清水壓裂在Barnett等低滲透油氣藏儲層改造中取得很好的效果。

3.4 同步壓裂

同步壓裂技術起初在Barnett頁巖氣井完井中實施，施工者能夠在相隔152～305m范圍內同時對兩口平行的水平井進行壓裂，很好的展示了同步壓裂發展前景。由于頁巖儲層氣體分子能夠移動的距離短，滲透性差，需要借助壓裂獲取近距離的高滲透率路徑而到達井眼。同步壓裂運用的是使支撐劑及壓力液在高壓下從一口井向另一口井運送最短距離的辦法，以此來加劇水力壓裂裂縫網絡的表面積及密度。目前已經能夠實現三口井甚至是四口井的同時壓裂，運用這種技術的頁巖氣井能夠在短期內體現出非常明顯的增產效果。

4 結束語

綜上所述，我國頁巖氣資源的開發是時代發展的必然趨勢，現階段所廣泛運用的清水壓裂技術因為地質、水資源及作業條件等限制，需要及時革新。在對國外先進壓裂技術積極學習和引進的過程中，要結合實際情況，科學優化，保證與我國實際國情所符合。同時，相關人員要積極自主研發新型壓裂技術，促使水資源缺乏、運輸難度較大等問題得到切實解決，從技術角度保障我國頁巖氣的開采。

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