頁(yè)巖氣開(kāi)采壓裂技術(shù)分析與思考

程自豪(中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院，遼寧 盤(pán)錦 124010)

1 頁(yè)巖氣開(kāi)采裂壓技術(shù)分析

1.1 直井連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)

直井連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)廣泛應(yīng)用于量大、地層比較淺的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)中，主要工藝形式是直井。直井連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)主要是利用高壓力、高速度的流體力量通過(guò)油管，進(jìn)而完成射孔工作。在打開(kāi)井筒和地層之間的通道以后，加入攜砂液，使地層中的裂縫顯現(xiàn)出來(lái)。直井連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)因?yàn)榫哂惺┕ぶ芷诙?、操作方便、費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)得到了廣大石油者的好評(píng)。

1.2 水平井分段壓裂技術(shù)

隨著頁(yè)巖氣勘探技術(shù)的不斷進(jìn)步，一般的開(kāi)發(fā)方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)開(kāi)發(fā)需要，因此，水平井分段壓裂技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在壓裂工具、壓裂液以及作業(yè)效率等方面都有顯著的提升，取得了重大突破。現(xiàn)在比較常見(jiàn)的水平井分段壓裂技術(shù)又分為滑套分段壓裂技術(shù)、新型低傷害化學(xué)暫堵膠塞分段壓裂技術(shù)、水力噴射分段壓裂技術(shù)等技術(shù)。目前，雖然水平井分段壓裂技術(shù)取得了一定成績(jī)，但是隨著科技的飛速發(fā)展，為了更便捷、更高效的解決頁(yè)巖氣勘探中各種難題，分段裂壓技術(shù)也會(huì)不斷更新，使頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)工作進(jìn)入更高發(fā)展階段。

1.3 頁(yè)巖氣壓裂液體系

頁(yè)巖氣壓裂液體系技術(shù)，目前也被各大油田工程所采用，為廣大的油氣開(kāi)采工作者解決了一系列的技術(shù)難題。因?yàn)轫?yè)巖氣的儲(chǔ)層物性質(zhì)的不同，所以，在壓裂液的選擇上也不盡相同。現(xiàn)在比較常用的壓裂液主要有滑溜水、交聯(lián)液、泡沫以及線性膠等，在實(shí)際開(kāi)采工作中使用最頻繁的是滑溜水和復(fù)合壓裂液這兩種。其中，復(fù)合壓裂液主要是在含黏土量非常高的儲(chǔ)層中應(yīng)用，同時(shí)，復(fù)合壓裂液更方便對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行存儲(chǔ)。

2 頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用

2.1 工程介紹

本工程位于四川盆地某頁(yè)巖氣開(kāi)采項(xiàng)目，地勢(shì)西高東低，由西北向東南傾斜，海拔1100～1500米，主要是石灰?guī)r、砂巖、頁(yè)巖、變質(zhì)巖和第四紀(jì)礫石組成。

2.2 施工步驟

2.2.1 射孔

(1)射孔前檢查射孔槍?zhuān)淇讖検欠窈细瘢瑱z查射孔槍裝彈情況。

(2)射孔應(yīng)盡量避開(kāi)套管節(jié)箍，射孔時(shí)井口要安裝好防噴器。保證實(shí)際射孔位置和設(shè)計(jì)位置深度誤差控制在0.2m范圍內(nèi)。

(3)為不影響射孔質(zhì)量檢測(cè)，應(yīng)在射孔結(jié)束后停留10min后上提測(cè)量。

(4)射孔槍出井筒后，檢查有效射孔彈數(shù)。毛刺高度應(yīng)小于2mm；射孔槍入井筒前與出井筒后槍徑膨脹不能超過(guò)5mm；槍出井筒后不能有變形等現(xiàn)象。

(5)射孔后注意觀察井口顯示情況，若有溢流，及時(shí)進(jìn)行控制放噴，并進(jìn)行有毒有害氣體檢測(cè)，確認(rèn)具備安全施工條件后方可下入壓裂管柱。

2.2.2 下壓裂管柱、壓裂

(1)壓裂管柱結(jié)構(gòu)由下至上。球座(帶球)+短節(jié)(1m)+水力擴(kuò)張式封隔器(位置：1740±0.5m)+噴砂器(Φ15mm)+水力擴(kuò)張式封隔器(位置：1720±0.5m)+水力錨+油管至250型高壓井口。

(2)要求。下鉆速度5m/min、遇阻加壓不得超過(guò)2～3噸，所有入井管柱要求干凈并涂有絲扣油，絲扣損壞不得下入；認(rèn)真丈量管柱數(shù)據(jù)不少于3次，下井工具留有草圖。

(3)壓裂泵注程序。①施工過(guò)程中泵壓波動(dòng)較大或連續(xù)上升，現(xiàn)場(chǎng)視情況調(diào)整施工排量或砂比。②施工限壓40MPa。③壓裂施工結(jié)束后，憋壓0.5～2h(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)停泵壓力延長(zhǎng)蹩壓時(shí)間)，然后用0.3mm、0.5mm、0.8mm噴咀分三級(jí)放噴。放噴初期采用Ф3～8mm油嘴控制放噴，排量100～200～300L/min，根據(jù)壓力變化情況用針形閥控制逐漸放大放噴。準(zhǔn)確記錄氣管壓力和套管壓力，計(jì)量排出氣體量。

3 井控施工技術(shù)管理

3.1 井控措施

(1)施工規(guī)范，有切實(shí)可行的HSE措施，并針對(duì)硫化氫等危險(xiǎn)氣體有必要的檢測(cè)工具和預(yù)防措施，無(wú)任何安全隱患和環(huán)境污染。對(duì)于施工過(guò)程中使用藥品要妥善保管防止誤飲誤食。

(2)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)要對(duì)H2和CO氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并做好記錄，在CO含量大于25ppm或H2含量大于10ppm的情況下要立即停止作業(yè)，檢測(cè)人員要佩帶正壓式空氣呼吸機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)所有人員必須撤至上風(fēng)安全區(qū)域，并設(shè)立警戒線和風(fēng)向標(biāo)，確保人員安全。同時(shí)切斷作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所有電源。

(3)開(kāi)工前防噴器要進(jìn)行全面檢查和試壓，詳細(xì)填寫(xiě)檢查和試壓記錄，井控裝備必須有井控檢驗(yàn)合格證。

(4)安裝井口時(shí)，重新檢查井口各部位裝置的靈活性和牢固性。井口用四道鋼絲繩呈十字狀拉緊固定于地錨上。井口和大四通承壓等級(jí)要匹配，井口承壓要大于試泵最高壓力。

(5)施工前對(duì)地面管匯及井口嚴(yán)格試壓，達(dá)到設(shè)計(jì)試泵壓力，穩(wěn)壓30分鐘不滲漏為合格。

(6)放噴管線應(yīng)安在下風(fēng)向，接出距井口20m以外。連接管線應(yīng)用地錨每8～10m進(jìn)行固定，出口不得接直角彎頭，拐彎處不得接彎度小于120°的鍛造彎頭。起下管柱過(guò)程中應(yīng)注意觀察溢流，如果溢流減小直至井口壓力降為0MPa，井口無(wú)溢流現(xiàn)象，才能打開(kāi)井口進(jìn)行施工。

(7)施工中途休息或吃飯時(shí)(作業(yè)人員休息時(shí)必須位于上風(fēng)方位)，要座封好井口，不能敞開(kāi)井口。

3.2 HSE管理要求

(1)井下作業(yè)時(shí)所有操作及現(xiàn)場(chǎng)布置必須遵守《SY-5727-2007井下作業(yè)安全規(guī)程》，以及油氣開(kāi)采公司、廠相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)。

(2)井下作業(yè)前現(xiàn)場(chǎng)安全負(fù)責(zé)人員應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)隊(duì)伍資質(zhì)證件、開(kāi)工許可證、臨時(shí)用電票等各種相關(guān)手續(xù)進(jìn)行檢查，確保作業(yè)隊(duì)伍各種資質(zhì)和手續(xù)、證件齊全，持證上崗。

(3)施工人員上崗時(shí)必須勞保齊全。施工前進(jìn)行安全交底，做好風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和防范工作，并做好記錄。作業(yè)過(guò)程中，除作業(yè)人員外其他任何人員不得隨意進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，如因工作需要進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，必須勞保穿戴齊全，并登記上交火種和手機(jī)等有可能產(chǎn)生火災(zāi)事故的物品，經(jīng)作業(yè)隊(duì)負(fù)責(zé)人同意后方可進(jìn)入。

(4)井場(chǎng)用電線路及用電設(shè)備符合油氣區(qū)作業(yè)的防爆規(guī)定，由持證電工進(jìn)行供電和拆除，嚴(yán)禁私自亂接亂拉，隨意用電。施工井場(chǎng)地埋電線埋深不應(yīng)小于0.6m，架空電線必須離地3.5m以上，照明必須采用防爆燈，防爆燈擺放應(yīng)距離作業(yè)井口50m以外。

(5)作業(yè)井場(chǎng)應(yīng)設(shè)置醒目的安全標(biāo)志，并懸掛在相應(yīng)位置。所有設(shè)備必須按照設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行安裝。施工區(qū)、生產(chǎn)井分別用彩條旗圈閉隔離，非作業(yè)人員禁止進(jìn)入警戒線內(nèi)活動(dòng)。

(6)井場(chǎng)應(yīng)配備8kg干粉滅火器4具，35kg干粉滅火器2具，消防锨4把，消防桶4個(gè)，消防砂2方，消防斧2把，消防毛氈10條，正壓式空氣呼吸器4個(gè)。消防器材離井口10m以外，并要求所有作業(yè)人員會(huì)正確快速使用。

(7)作業(yè)前必須滅掉所投產(chǎn)周?chē)?00m范圍內(nèi)的所有明火，進(jìn)入井場(chǎng)的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)安裝排氣管防火罩。施工過(guò)程中需使用的特車(chē)，如：鍋爐車(chē)、水泥車(chē)等，必須距井口、污油池20m以外，車(chē)頭向大門(mén)方向。井場(chǎng)杜絕明火，嚴(yán)禁吸煙、鐵器撞擊，杜絕火災(zāi)事故的發(fā)生。

(8)施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家、公司和當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)環(huán)境保護(hù)法規(guī)及要求。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，近年來(lái)我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采壓裂技術(shù)有了新的進(jìn)展，無(wú)論是在勘探工具上還是方式、技術(shù)上都有了很大的創(chuàng)新。同時(shí)，也由于我國(guó)地質(zhì)條件復(fù)雜多變，油藏性質(zhì)存在很大差異，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)難度依舊很大。所以，今后還需要通過(guò)不斷的努力、研究，能夠更加高效地提升頁(yè)巖氣壓裂技術(shù)，促進(jìn)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)進(jìn)一步發(fā)展，將深埋于地下的油氣資源最大限度的發(fā)揮出它的作用，滿(mǎn)足我國(guó)能源需求。