頁巖氣開采壓裂技術分析與思考

于志偉(長城鉆探壓裂公司，遼寧 盤錦 124000)

0 引言

雖然我國頁巖氣資源比較豐富，但是因為頁巖層的滲透率比較低，同時頁巖氣井在完井后必須通過儲層的改造方能取得更為理想的產量，所以頁巖氣的開采壓裂技術就成為了頁巖氣開采的主要手段之一。

頁巖氣主要是在吸附或者游離形態下保存在泥巖或高碳泥巖以及頁巖、粉砂質巖類的夾層中間的天然氣，盡管吸附和游離狀態下的相天然氣是存在在一起的，不過對于頁巖氣開發卻是可以不用排水降壓。因為隨著頁巖氣中游離狀態下的相天然氣采出，是可以在自然的條件下來達到壓力降低的目的，由此導致吸附相和少數溶化相天然氣的游離化狀態，進一步來完成以及提高天然氣產能，同時也達到完成長遠穩產的目的。又因為頁巖的孔隙度以及滲透性較低導致天然氣的生產率、采收率同時也很低，于是頁巖氣最終的采收率憑借于非常有效的壓裂措施，因而壓裂技術與開采的工藝會很直接的影響頁巖氣井的經濟效益。

1 壓裂技術的特點

致密油氣儲層的增產改造的方法必須要使用壓裂技術，以此種方法來改善天然的裂縫，運用此種方法的同時又可以加強水力人工裂縫，同時以更大的可能來打開與連通的天然裂縫，從而產生大量的裂縫網絡，最后來取得更大的頁巖氣開采所帶來的經濟效益?，F在而言，平常使用的壓裂技術有清水壓裂技術、多級壓裂技術、重復壓裂技術、水平井分段壓裂技術、水力噴射壓裂技術、同步壓裂技術等等。對于這幾種技術當中水平井分段壓裂技術尤以美國進步最快，然而清水壓裂技術則是以最低成本等相關優勢而具備比較廣闊的發展前程。頁巖層儲層經過壓裂最后形成工業氣流，頁巖氣儲層的壓裂改造工藝以及加砂規模等，和一般性壓裂改造有著顯然區別，因為不同區塊的頁巖儲層其特點是完全不一樣的。對于比較脆性的地層而言，含有的石英以及碳酸鹽巖非常輕易的就形成了網絡裂縫，然而對于塑性地層黏土中所含量較高的卻又很輕易的形成了雙翼裂縫，所以對于完全不同的頁巖氣儲層所采用的工藝技術與液體體系也是完全各不相同的，因此需要依據實際的地層巖性和敏感性以及塑性微觀結構來進行選擇。

2 壓裂技術的分類

2.1 清水壓裂技術

清水壓裂實際上是運用其中包含有減阻劑和黏土穩定劑及當中的表面活性劑的水力壓裂液來取代一般運用中的凝膠壓裂液，同時讓壓裂支撐劑運至到裂隙網絡，此種壓裂液形成的裂隙會更加長，同時也對地層的傷害降到了極小。然而，運用清水壓裂技術來提升巖石滲透率的根據主要有兩點，首先，純天然的隙面不吻合以及形成的粗糙隙面，剪切應力會將隙面進行一定的偏移，與此同時卻在裂隙擴展的時候，水力裂隙卻會打開已經存在的天然裂隙，從而來增加巖層的滲透率；其次，如果去使用別的壓裂液來實行壓裂的治理，這時候是不能再對進入氣層中的壓裂液去實行徹底的清洗，然而清水壓裂所采用的壓裂液最為重要的必須是清水，這是一種最為清潔的壓裂技術，這種方法也是增強巖層滲透率的最為重要的因素之一。

2.2 多級壓裂技術

多級壓裂是利用封堵球或限流技術分隔儲層不同層位進行分段壓裂的技術。所以，多級壓裂依據儲層含氣的特殊性，然后對同一個井眼分別不同的位置去實行目的性的分段后再獨自壓裂。所以目標是相對非常明確的，同時增產的效率也是非常高的。另外又可以分別去分為水平井多級可鉆式橋塞封隔分段壓裂技術以及滑套封隔器分段壓裂技術。首先是在壓裂結束以后可以在一定的時間以內鉆掉全部橋塞，以此來節約作業中的時間與控制成本，達到減小液體在地層所滯留的時間以及同時也是對地層損害的減少。其具備操作時間比較短、節約時間以及還可達到降低成本的諸多優勢，可是工藝卻是相對復雜，風險也是相對比較大的。

2.3 混合壓裂技術

混合壓裂技術是集常規凝膠壓裂和清水壓裂處理技術的所有優勢于一身，能更好完成更加長的有效裂隙長度以及其中比較高的裂隙傳導性。此種技術的施工流程首先是泵入滑溜水，然后再使用清水的強造隙能力來發生更長裂隙。再者就是泵入交聯凝膠前置液，然后利用用凝膠和一定的粒徑支撐劑的混合液在先前產生的長裂隙中來形成黏滯指進，減緩支撐劑沉降，確保裂縫導流能力，進而使產量提高。同時這種技術同清水壓裂來做比較的話，混合壓裂具備更好的攜砂能力與比較低的濾失能力。對于儲層傷害方面而言，混合壓裂技術是應該鑒于清水壓裂與凝膠壓裂技術的兩者之間的，其損害的程度是顯然小于交聯凝膠壓裂的，同時還可節省其中的用水量。

2.4 水力噴射壓裂技術

水力噴射壓裂是一種利用水射流獨特性質的儲層改造新技術。該技術結合了水力射孔和水力壓裂技術，經過快速高壓的流體攜帶砂體以此來進行射孔，打開地層與井筒之間的通道后，提高流體排量， 從而在地層中打開裂縫的水力壓裂技術。而水平井水力噴射分段改造工藝結合了水力射孔和水力壓裂技術，是以水力噴砂射孔與加沙壓裂聯作的儲層改在造技術，能夠沿著水平井橫向在多個位置獨立連續改造而不使用任何機械密封裝置。此種工藝特點是應用范圍廣，適用于套管、裸眼和篩管等不同完井方式中的深水平井。

2.5 重復壓裂技術

最后講的就是重復壓裂，這種壓裂技術是一種對于氣井來進行再次壓裂，同時可以起到增產的目的。如果頁巖氣使用最初始的壓裂方法而沒有辦法去取得比較樂觀的采氣量，又或者隨著時間的發展，目前的支撐劑的質量達不到要求以及因為特殊因素而失去原有的支撐效果，因此而導致產氣量大大下降的時候，就會選擇一般經常采用的重復壓裂工藝。重復壓裂技術又可以分為三種方法：第一，當頁巖層內壓裂后如果形成了新的裂縫；第二，順著原來的裂縫繼續延伸下去；第三，更改方法重復壓裂。此種技術對處理滲透率低以及天然裂縫較發育、層狀與非均質地層而言這種效果是比較適合的，同時效果也是比較好的。

3 結語

綜上所述，水力壓裂技術是油氣增產當中為最經常使用又是最為傳統的處理技術，在比較多的常見能源儲層的開發中，這種技術早已經成為商業化規模生產的重點。對于國內當前頁巖氣開采壓裂技術來說，包括清水壓裂技術、多級壓裂技術、混合壓裂技術、水力噴射壓裂技術，以及重復壓裂技術。在運用過程當中，首先要做好技術的配套工作，這是最為關鍵的。因為目前在頁巖氣開采中，面對的頁巖層的滲透率比較低，加之儲層條件各異，頁巖氣井在完井后必須通過對儲層針對性的改造，方能取得更為理想的產量。所以頁巖氣的開采壓裂技術就成為了頁巖氣開采的主要手段。同時寄希望于廣大石油天然氣地質勘探開發人員在頁巖氣開采壓裂技術的基礎上，不斷開拓創新，勇于克服困難，瞄準世界先進水平，探索更加科學、更加先進、更加有效的頁巖氣開采技術，為促進頁巖氣開采事業高質量發展貢獻力量。