試論頁巖氣壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

張暉

摘 要：頁巖氣在我國分布廣泛，具有巨大的開發(fā)潛力，是常規(guī)石油天然氣的理想接替能源。頁巖氣成藏具有其自身的特點，這些特點主要體現(xiàn)在成藏規(guī)律、儲集空間、滲流規(guī)律以及開發(fā)模式，特別是儲層具有低孔特征和極低的基質(zhì)滲透率，給有效開發(fā)帶來很大的困難和挑戰(zhàn)，而水平井分段壓裂是頁巖氣成功開發(fā)的主體技術(shù)。在國外，頁巖氣的開發(fā)已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，并逐漸形成了一系列以實現(xiàn)“體積改造”為目的的頁巖氣壓裂技術(shù)。我國頁巖氣的發(fā)展還處于起步的階段，我國頁巖氣資源豐富，具有廣闊的發(fā)展前景。因此，發(fā)展頁巖氣的開發(fā)技術(shù)非常重要，目前我們需要做的就是了解國外頁巖氣儲層特點和開發(fā)技術(shù)，研究發(fā)展我國的頁巖氣壓裂技術(shù)，加大技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用力度，盡快形成和配套適應(yīng)我國頁巖氣壓裂技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)理論與技術(shù)系列。本文主要概述目前國內(nèi)外頁巖氣開發(fā)的現(xiàn)狀，分析頁巖氣本身的儲層特征，介紹頁巖氣壓裂技術(shù)的現(xiàn)狀，并結(jié)合目前形勢對我國頁巖氣壓裂技術(shù)的發(fā)展提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：頁巖氣開采;壓裂技術(shù);發(fā)展

在我國，目前比較重視頁巖氣的開發(fā)，很多的石油企業(yè)將頁巖氣作為新型能源，并且各大石油企業(yè)都加強了對頁巖氣的勘探開發(fā)。根據(jù)地質(zhì)工作人員進行大量的地質(zhì)研究后，發(fā)現(xiàn)我國的頁巖氣的可采資源量大約26萬億m3，頁巖氣在產(chǎn)生的過程中，需要一定的熱量，因此大多的頁巖氣藏分布在吐哈、準噶爾、江漢、鄂爾多斯和四川等含油氣盆地中。

1 巖氣開發(fā)的意義

頁巖氣屬于非常規(guī)天然氣，主要存在于富有機質(zhì)頁巖為主的儲集巖系中，頁巖氣成藏的主要條件是氣或者熱或者二者混合。頁巖氣儲層的兩個主要特征就是基質(zhì)滲透率很低同時低孔，兩個特征使得頁巖氣在開發(fā)過程中大多會采用壓裂技術(shù)。頁巖氣作為天然氣的接替能源，研究其勘探與開發(fā)技術(shù)有著重要的現(xiàn)實意義。

由于頁巖氣成藏的機質(zhì)較為特殊，與天然氣相比，頁巖氣成藏一般是從根狀氣到根緣氣的連續(xù)過渡，頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，大多分布于盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。由于成藏方式與常規(guī)的天然氣有所不同，使得頁巖氣在開采過程中，采用的技術(shù)也與常規(guī)天然氣開采有所不同。頁巖氣開采過程具有一定的優(yōu)點，主要體現(xiàn)于頁巖氣的生產(chǎn)周期與開采壽命都比較長，能夠保證長期穩(wěn)定的產(chǎn)氣。我國頁巖氣儲藏非常豐富，在當(dāng)下資源緊缺的情況下，研究我國頁巖氣藏的開發(fā)與應(yīng)用將影響中國乃至全世界的能源格局。隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及工業(yè)的發(fā)展不斷加快，能源的開發(fā)逐漸成為當(dāng)今社會最重視的部分，具有很大的意義。

2 頁巖氣壓裂技術(shù)

頁巖氣要想形成工業(yè)氣流，必須使用壓裂技術(shù)才能實現(xiàn)，因此壓裂技術(shù)成為頁巖氣開發(fā)的主要技術(shù)。下面主要介紹頁巖氣的壓裂技術(shù)。首先是多級壓裂，多級壓裂技術(shù)在使用過程中主要有兩種方式，第一種方式就是滑套封隔器分段壓裂，第二種方式是可鉆式橋塞分段壓裂，采用水平井與壓裂技術(shù)相結(jié)合的開采方式，有助于增加頁巖氣的產(chǎn)量，對于增產(chǎn)有顯著的效果。其次是清水壓裂技術(shù)，主要的技術(shù)內(nèi)容就是向水中加入化學(xué)物質(zhì)將清水變?yōu)閴毫岩?，其化學(xué)物品主要有減阻劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑。在開采過程中，98%-99.5%為水和支撐劑，其余是化學(xué)劑，開采主要特征有成本低，對底層傷害少，但是開采后，化學(xué)液體直接深入地層，會對環(huán)境帶來影響，需要妥善處理。同步壓裂能夠?qū)崿F(xiàn)兩口或者兩口以上的井進行同時壓裂，在壓裂時需要使用使壓裂液和支撐劑。天然裂縫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。水力噴射壓裂主要解決了天然裂縫開發(fā)時受到的限制。重復(fù)壓裂可以將產(chǎn)氣量下降的頁巖氣井的產(chǎn)能進行提高或者恢復(fù)，主要應(yīng)用在壓裂處理已經(jīng)無效或者原有支撐劑因時間關(guān)系損壞或質(zhì)量下降，導(dǎo)致產(chǎn)氣量大幅下降的情況下。

3 頁巖氣開發(fā)存在的問題

我國頁巖氣開發(fā)技術(shù)還沒有完全成熟，資源的勘探與開發(fā)還處于初級階段，還有很多的困難，主要體現(xiàn)在經(jīng)濟上和技術(shù)上。下面具體分析我國頁巖氣開發(fā)存在的問題。首先就是經(jīng)驗的缺乏，其次是人力的缺乏，目前我國正致力于常規(guī)天然氣的發(fā)展，因此頁巖氣的勘探技術(shù)研究人力非常匱缺，不能動用大量的人員來研究頁巖氣開采技術(shù)。其次就是頁巖氣儲層性質(zhì)，其本身的性質(zhì)也給勘探和開采帶來了難度，頁巖氣儲層主要石油巖化的黏土有機物質(zhì)和礦物質(zhì)混合而成，形成后巖石間的孔隙太小，滲透率低，開采難度也遠遠高于常規(guī)的天然氣，在實際開采過程中，采收率也沒有常規(guī)天然氣的高。我國頁巖氣儲層的深度與美國頁巖氣儲藏的深度不同，不能直接采用國外現(xiàn)有的技術(shù)進行開采，美國的頁巖氣層深度在800m-2600m，而四川盆地的頁巖氣層埋深在2000m-3500m，深度的加深也增加了開采的難度。由于我國頁巖氣的儲藏量遠遠高于常規(guī)天然氣的儲藏量，解決頁巖氣開發(fā)過程中存在的問題，增加頁巖氣產(chǎn)量非常重要。

4 結(jié)語

目前，我國正在頁巖氣開采方面，還沒有一種完備的開采技術(shù)條件，需要國家以及相關(guān)企業(yè)進行大力的研究，頁巖氣的開發(fā)會對能源格局帶來很大的影響。盡早攻克技術(shù)難關(guān)，形成適合中國地質(zhì)條件、環(huán)境條件等頁巖氣勘探、開發(fā)系列配套技術(shù)。

參考文獻：

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