頁巖氣開采壓裂技術(shù)

中國雖然擁有全球最多的頁巖氣可采儲量，但是卻不具備成熟的開采技術(shù)，
要進(jìn)行能源革命，技術(shù)是關(guān)鍵。

我國頁巖氣資源豐富但由于頁巖地層滲透率很低，頁巖氣井完井后需要經(jīng)過儲層改造才能獲得理想的產(chǎn)量。目前常用的壓裂技術(shù)有多級壓裂、清水壓裂、水力噴射壓裂、重復(fù)壓裂和同步壓裂等。

多級壓裂

多級壓裂是利用封堵球或限流技術(shù)分隔儲層不同層位進(jìn)行分段壓裂的技術(shù)。多級壓裂能夠根據(jù)儲層的含氣性特點對同一井眼中不同位置地層進(jìn)行分段壓裂，其主要作業(yè)方式有連續(xù)油管壓裂和滑套完井兩種。

多級壓裂的特點是多段壓裂和分段壓裂，它可以在同一口井中對不同的產(chǎn)層進(jìn)行單獨壓裂。多級壓裂增產(chǎn)效率高，技術(shù)成熟，適用于產(chǎn)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(yōu)化。在常規(guī)油氣開發(fā)中，多級壓裂已經(jīng)是一個成熟的技術(shù)，國內(nèi)有很多成功應(yīng)用的實例。多級壓裂技術(shù)用于我國的頁巖氣開發(fā)有一定的技術(shù)基礎(chǔ)，是可行的壓裂技術(shù)。

水力噴射壓裂

水力噴射壓裂是用高速和高壓流體攜帶砂體進(jìn)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(shù)。當(dāng)頁巖儲層發(fā)育到較多的天然裂縫時，如果用常規(guī)的方式對裸眼井進(jìn)行壓裂，大而裸露的井壁表面會使大量流體損失，從而影響增產(chǎn)效果。水力噴射壓裂能夠在裸眼井中不使用密封元件而維持較低的井筒壓力，迅速、準(zhǔn)確地壓開多條裂縫。

水力噴射壓裂能夠用于水平井的分段壓裂、不受完井方式的限制，尤其適用在裸眼完井的井眼中，但是受到壓裂井深和加砂規(guī)模的限制。水力噴射壓裂在國內(nèi)油氣開發(fā)中的應(yīng)用時間不長，主要依靠國外公司提供技術(shù)服務(wù)、壓裂成本高。由于頁巖井眼井壁坍塌的情況嚴(yán)重，一般使用套管完井，再加上水力噴射壓裂技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用并不成熟、且成本較高，因此該技術(shù)在我國頁巖氣開發(fā)起步時期適用性不強(qiáng)。

重復(fù)壓裂

重復(fù)壓裂是指當(dāng)頁巖氣井初始壓裂處理已經(jīng)無效或現(xiàn)有的支撐劑因時間關(guān)系損壞或質(zhì)量下降，導(dǎo)致氣體產(chǎn)量大幅下降時，采用壓裂工藝對氣井經(jīng)行重新壓裂增產(chǎn)的工藝。頁巖氣井初始壓裂后，經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)，井眼周圍的應(yīng)力會發(fā)生變化，重復(fù)壓裂能夠重新壓裂裂縫或使裂縫重新取向，使頁巖氣井產(chǎn)能恢復(fù)到初始狀態(tài)甚至更高。重復(fù)壓裂適用于天然氣裂縫發(fā)育、層狀和非均質(zhì)地層，在頁巖氣開發(fā)后期當(dāng)初始壓裂效果下降時或初始壓裂方式效果不理想的情況下對儲層重新壓裂，對產(chǎn)量相對較高的井同樣適用。

同步壓裂

同步壓裂指對兩口或兩口以上的配對井進(jìn)行同時壓裂。同步壓裂采用的是使壓力液及支撐劑在高壓下從一口井向另一口井運(yùn)移距離最短的方法，來增加水力壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)的密度及表面積，利用井間連通的優(yōu)勢來增大工作區(qū)裂縫的程度和強(qiáng)度，最大限度地連通天然裂縫。

同步壓裂最初是兩口互相接近且深度大致相同水平井間的同時壓裂，目前已發(fā)展成三口井同時壓裂，甚至四口井同時壓裂。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，是頁巖氣開發(fā)中后期比較常用的壓裂技術(shù)。

清水壓裂

清水壓裂時一種儲層增產(chǎn)技術(shù)，用于產(chǎn)生更密集的裂縫網(wǎng)絡(luò)形成額外的滲透率，使氣體能更容易流向井中從而生產(chǎn)出大量地層天然氣，水力壓裂技術(shù)的不斷改進(jìn)使之成為一項在特殊地層區(qū)域布置裂縫網(wǎng)絡(luò)的非常復(fù)雜的工程過程。

水力壓裂首先開始泵入巖石酸，常常是用鹽酸來清理可能被鉆井泥漿和水泥封堵的近井地帶，下一步是清水壓裂即采用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是水以及很少量的減阻劑黏土穩(wěn)定劑和表面活性劑。最后一步是沖刷過程，將支撐劑從設(shè)備和井筒開窗處移除出去沖刷，之后下一步的處理階段就從新的孔洞開始。這個階段的壓裂需嚴(yán)密監(jiān)控，水平井或是直井之間的間隔區(qū)域作業(yè)者能夠進(jìn)行調(diào)整，從而適應(yīng)頁巖氣儲層的局部變化。

摘自《石油經(jīng)理人》  中石協(xié)[2016-04-28]