新型壓裂技術(shù)在頁巖氣開發(fā)中的應(yīng)用

哈長鳴(遼河油田鉆采工藝研究院鉆采工程設(shè)計(jì)中心辦公室，遼寧 盤錦 124010)

1 清水壓裂技術(shù)和存在的約束條件

我國頁巖氣的開發(fā)工作受到地質(zhì)、儲(chǔ)層埋深、地貌、地形等多種因素的影響，這些因素嚴(yán)重制約了我國大規(guī)模商業(yè)開采的進(jìn)度，目前應(yīng)用廣泛的清水壓裂技術(shù)具有成本價(jià)格低、改造規(guī)模大等優(yōu)點(diǎn)，但這種技術(shù)對(duì)水資源依賴特別嚴(yán)重，對(duì)于水資源匱乏的地區(qū)很難得以應(yīng)用。清水壓裂技術(shù)的壓裂設(shè)備非常大，對(duì)于丘陵地區(qū)運(yùn)輸特別困難，作業(yè)規(guī)模也會(huì)很大。此外，我國頁巖氣儲(chǔ)層適應(yīng)含量低，碳酸鹽巖含量高，且裂縫容易重新閉合，改造后長期導(dǎo)流能力不足。要想解決這些問題，需要探索適合我國頁巖氣開發(fā)的技術(shù)體系，結(jié)合國外的先進(jìn)壓裂技術(shù)，研發(fā)適合我國頁巖氣開采的新型壓裂技術(shù)。

2 新型壓裂技術(shù)和特點(diǎn)

現(xiàn)有的壓裂技術(shù)主要有清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂和重復(fù)壓裂。這些技術(shù)都是以清水作為壓裂基液，用水量巨大，壓裂設(shè)備需求量大。而我國針對(duì)不同地區(qū)需要采取不同的壓裂技術(shù)，要想加大頁巖氣的開發(fā)，需要新型壓裂技術(shù)的應(yīng)用，所以需要對(duì)國外目前出現(xiàn)的新型壓裂技術(shù)進(jìn)行深入研究，和我國實(shí)際應(yīng)用條件結(jié)合，以期在把握技術(shù)要點(diǎn)，選擇適合我國頁巖氣開發(fā)的新型壓裂技術(shù)。

2.1 混合壓裂技術(shù)

混合壓裂技術(shù)介于清水壓裂和凝膠壓裂之間，是通過先泵入滑溜水，利用清水產(chǎn)生長裂縫，再泵入交聯(lián)凝膠前置液，利用凝膠和混合液在先前形成的長裂縫中發(fā)生黏滯指進(jìn)，減緩支撐劑沉降，確保裂縫導(dǎo)流能力。采用混合壓裂技術(shù)可以明顯改善清水壓裂濾失高、豁度低和攜砂能力差的缺陷，顯著增長了裂縫，提高裂縫影響范圍，有利于降低儲(chǔ)層的傷害。在創(chuàng)造產(chǎn)能方面要比清水壓裂技術(shù)要好。

2.2 纖維壓裂技術(shù)

纖維壓裂技術(shù)主要是通過在壓裂液中加入纖維類物質(zhì)，使得石英砂等支撐劑在壓裂過程中保持懸浮態(tài)，改善裂縫閉合時(shí)的支撐效果，從而提高改造縫的導(dǎo)流能力。這種技術(shù)擁有很好的懸砂性能，避免支撐劑過早沉降，改善裂縫閉合時(shí)造成的效率底下問題，并且這種技術(shù)的設(shè)備要求比較簡(jiǎn)單，可以有效的降低施工成本。不過纖維壓裂技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層傷害比較大，很難控制壓裂的質(zhì)量?？偟亩?，與傳統(tǒng)清水壓裂相比，清水壓裂技術(shù)存在著支撐劑充填不到位，滲透率不達(dá)標(biāo)的問題，而纖維壓裂的有效裂縫體積更大，改造效果比較明顯，在頁巖氣開發(fā)的產(chǎn)量上要更高。

2.3 通道壓裂技術(shù)

通道壓裂技術(shù)是通過專業(yè)操控系統(tǒng)和混配設(shè)備將支撐劑以較高速率脈沖式泵入井下，泵送完成后支撐劑收縮成柱，保持裂縫開啟，高速滲流通道圍繞支撐劑單元貫通連接。壓裂液中除混入支撐劑還將摻入特制纖維材料，用以防止泵注時(shí)支撐劑分散，提高攜砂、懸砂能力。

和清水壓裂技術(shù)相比，清水壓裂技術(shù)雖然可以提高支撐劑的強(qiáng)度，提高裂縫導(dǎo)流能力，卻沒有辦法避免支撐劑堆積和脫出造成的導(dǎo)流能力降低。而通道壓裂技術(shù)整合了填砂、導(dǎo)流和質(zhì)量控制的技術(shù)，具有成本低、采收率高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，油氣不通過充填層，不受支撐劑滲透性的影響，增加了裂縫的有效長度，從根本上改變了裂縫導(dǎo)流能力。同時(shí)這種技術(shù)還可以減少裂縫壁面的傷害，避免了支撐劑壓扁、粉碎、流體傷害對(duì)裂縫導(dǎo)流的影響。提高了壓裂液回收比率，增加了水力裂縫有效半長，大幅度增加了油氣產(chǎn)量。

2.4 液化石油氣壓裂技術(shù)

液化石油氣壓裂技術(shù)也叫做無水壓裂或丙烷/丁烷壓裂，這種技術(shù)采用液化丙烷、丁烷或二者混合液進(jìn)行儲(chǔ)層壓裂。這種技術(shù)可以提高單井油氣產(chǎn)量和最終采收率，降低儲(chǔ)層傷害，整個(gè)工藝中不需要清水，降低了壓裂液的返排污染，不過液化石油氣壓裂技術(shù)的短期成本相對(duì)清水壓裂要高很多，并且液化石油氣屬于易燃?xì)怏w，需要注意安全防爆的問題，在對(duì)這種技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要做好相關(guān)的檢測(cè)工作。

3 結(jié)語

雖然我國是擁有世界上最多的頁巖氣國家，但由于我國頁巖氣大多儲(chǔ)藏在地形復(fù)雜，水資源匿乏，交通運(yùn)輸不便的丘陵地區(qū)，開采難度非常大，而目前廣泛使用的清水壓裂技術(shù)很難在這些區(qū)域得以應(yīng)用，這需要我國努力學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的壓裂技術(shù)，加快新型壓裂技術(shù)的自主研發(fā)工作，解決我國水資源匱乏、壓裂設(shè)備運(yùn)輸困難等問題，為我國頁巖氣開采提供技術(shù)支持，從而提高我國的頁巖氣產(chǎn)量。我們也相信，隨著我國頁巖氣開采規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，很多技術(shù)難題會(huì)得到陸續(xù)的解決，運(yùn)用新型的壓裂技術(shù)和自主研發(fā)的新技術(shù)為我國頁巖氣的開發(fā)開辟新的道路。

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