頁(yè)巖氣水力壓裂技術(shù)應(yīng)用研究

任浪濤

摘 要：頁(yè)巖氣資源含量非常豐富，資源量相當(dāng)可觀，不僅我國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏較為豐富，全球范圍內(nèi)也都非?？捎^。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，能源需求量不斷提升的同時(shí)，能源的勘探以及開發(fā)也在不斷的發(fā)展。人口不斷的增加，能源的消耗也在增加，對(duì)于能源的開發(fā)和利用各個(gè)國(guó)家也都非常重視，頁(yè)巖氣作為能源儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)天然氣的一種能源，各個(gè)國(guó)家逐漸將注意力轉(zhuǎn)向頁(yè)巖氣的發(fā)開與利用。頁(yè)巖氣由于自身儲(chǔ)層的性質(zhì)，其開采中，主要應(yīng)用壓裂技術(shù)，其中壓裂技術(shù)中采用較多的為水力壓裂技術(shù)，本文主要分析介紹水力壓裂的應(yīng)用與目前存在的問題。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣;水力壓裂;應(yīng)用;發(fā)展

最先采用水力壓裂技術(shù)的是美國(guó)，第一次是在1947年，水力壓裂技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了70年的發(fā)展，在不斷的實(shí)踐應(yīng)用過程中，水力壓裂技術(shù)已經(jīng)較為成熟，獲得了驕人的發(fā)展。例如裂縫擴(kuò)展模型已經(jīng)從最初應(yīng)用時(shí)的二維發(fā)展到現(xiàn)如今的全三維和擬三維;壓裂井動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型也取得了一定的發(fā)展與進(jìn)步，目前采用的是三維三相，與最初的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型有很大的不同之處，可以避免很多因素的影響。壓裂液也在不斷的改進(jìn)，已經(jīng)從最初的原油和清水發(fā)展到現(xiàn)在的清潔型的壓裂體系，現(xiàn)有的壓裂液對(duì)底層傷害較低，同時(shí)能夠具有低、中、高溫三個(gè)體系。支撐劑也有改變，并且支撐劑的添加方式也變得更加容易，從原始的人工添加變成了現(xiàn)在的混砂車進(jìn)行添加，減少了勞動(dòng)力，使得開采過程更加的機(jī)械化。壓裂設(shè)備也有了很大的改進(jìn)，從最初的水泥車變?yōu)楝F(xiàn)在的壓裂車，壓裂車和水泥車的主要區(qū)別在于功率不同。

1 水力壓裂技術(shù)

首先介紹水裂壓力技術(shù)的工作原理主要是將壓裂液加到油田井中或者氣井中，添加過程主要是通過高壓實(shí)現(xiàn)的，水力壓裂技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)油氣的增產(chǎn)，在應(yīng)用過程中，裂縫可以延伸的很長(zhǎng)，但是前提是要保證在實(shí)施過程中，始終保持維持一定的壓力荷載。在進(jìn)行水力壓裂過程中，使用的壓裂液的成分包括大約99%的水，剩余的則為化學(xué)添加劑和支撐劑，添加化學(xué)添加劑與支撐劑的作用主要是防止壓裂裂縫閉合。支撐劑的主要成分為砂?；蛱樟?，添加的化學(xué)添加劑主要有表面活性劑、酸性試劑、抗菌劑等。不同化學(xué)添加劑可以組成不同的壓裂液類型，也有著不一樣的用途。隨著各國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣開發(fā)的重視，水力壓裂技術(shù)迅速被推廣以及應(yīng)用在頁(yè)巖氣的開采中，得到了廣泛的應(yīng)用。

2 水力壓裂技術(shù)目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

早在1947年美國(guó)就開始使用水力壓裂技術(shù)，距今已經(jīng)有70年了，水力壓裂技術(shù)的發(fā)展主要包括以下的幾個(gè)階段。

60年代中期以前，開展的壓裂試驗(yàn)主要都是一些小型的試驗(yàn)，這些試驗(yàn)的目的在于解決油井堵的問題。然后就是60年代中期以后的壓裂大多是常規(guī)壓裂，常規(guī)壓裂的壓裂目的主要依舊是解堵同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，這個(gè)時(shí)期由于頁(yè)巖氣的產(chǎn)層的加深，因此這個(gè)時(shí)期的壓裂主要以垂直裂縫為主。

在往后就是70年代，這個(gè)時(shí)期屬于大型水力壓裂時(shí)期，主要目的就是改造致密氣層。在這一時(shí)期，我國(guó)在原有的分層壓裂技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展了新的壓裂技術(shù)，在技術(shù)應(yīng)用時(shí)能夠適應(yīng)高含水量，還有綜合改造技術(shù)，主要是化學(xué)堵水和壓裂相配應(yīng)的改造技術(shù)。

在80年代，水力壓裂技術(shù)主要解決低滲透油藏的開采問題，對(duì)低滲透油藏進(jìn)行改造。在這個(gè)時(shí)期，壓裂液的添加有所改變，由最開始的1.9m3到5830m3，開采過程中用砂量也有所增加，變成了大型的水力壓裂。在這個(gè)時(shí)期，水力壓裂技術(shù)的很多方面都有一定的發(fā)展，主要解決的問題就是低滲透油藏的改造，使低滲透油藏能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。水力壓裂技術(shù)不僅應(yīng)用于低滲透油田的應(yīng)用，還會(huì)應(yīng)用于水源井、注水井等輔助井。同時(shí)水力壓裂技術(shù)還可以應(yīng)用于二次采油方案，幫助油井恢復(fù)產(chǎn)油或者增產(chǎn)。這一時(shí)期我國(guó)發(fā)展了適用于低滲透、薄油層多層改造的限流法完井壓裂和投球法多層壓裂技術(shù)。

20世紀(jì)90年代以來，國(guó)外的頁(yè)巖氣勘探與開發(fā)技術(shù)已經(jīng)趨向于成熟化，主要包括美國(guó)和加拿大等北美國(guó)家。我國(guó)頁(yè)巖氣的勘探與開發(fā)正處于起步的階段，但是發(fā)展的很快。我國(guó)具有豐富的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量，其油藏遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的天然氣油藏，開發(fā)潛力巨大，目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了高含有機(jī)炭的頁(yè)巖，其主要分布在中國(guó)渤海灣及松遼、四川和吐哈等盆地。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層與常規(guī)天然氣儲(chǔ)層有著很大的區(qū)別，在勘探與開采過程中，不得不考慮其自身的性質(zhì)。頁(yè)巖儲(chǔ)層具有低孔特征和極低的基質(zhì)滲透率，因此壓裂是頁(yè)巖氣開發(fā)的主體技術(shù)。

3 我國(guó)頁(yè)巖氣壓裂技術(shù)發(fā)展建議

根據(jù)分析國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣水力壓裂技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出我國(guó)在頁(yè)巖氣的勘探與開采中應(yīng)加強(qiáng)的方面。首先就是加強(qiáng)頁(yè)巖氣混合壓裂技術(shù)研究。然后就是頁(yè)巖氣網(wǎng)絡(luò)壓裂技術(shù)研究。其次是頁(yè)巖氣“水平井+多段壓裂”技術(shù)研究。最后就是頁(yè)巖氣多井同步壓裂技術(shù)研究。通過對(duì)加強(qiáng)上述的技術(shù)研究，開展相應(yīng)的工作，可以形成適合這種地層特征的頁(yè)巖氣壓裂技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)頁(yè)巖氣的勘探與開發(fā)技術(shù)，進(jìn)而影響能源格局。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量極為豐富，頁(yè)巖氣的勘探與開發(fā)具有廣闊的前景。必須要致力于頁(yè)巖氣的勘探與開發(fā)，解決能源問題具有極其重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

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