页岩气井水力压裂技术的研究进展

王福友

（中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆库尔勒 841000）

页岩气井水力压裂技术的研究进展

王福友

（中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆库尔勒 841000）

在全球范围内，页岩气资源相当可观，其含量极其庞大。随着科技的进步，能源勘探开发领域迎来了新的发展机遇。由于人口膨胀，能源资源消耗量剧增，各个国家以及地区开始将关注点转向页岩气的开发利用。目前，页岩气开发应用最为广泛的应属水力压裂技术，当下该项技术被广泛应用于页岩储层改造中。

页岩气；水力压裂技术；天然气资源

1 页岩气的勘探开采状况

1.1 美国页岩气的勘探开采状况

美国的页岩气开采利用年代在全球范围内是最早的，时间可以追溯到1821年，同时也是发展速度最快的国家，其年总产量居世界第一。美国第一个页岩气井出现于1947年，后经过几十年的发展得到了大规模的勘探开发。美国的页岩气地质资源主要分布于西南、东北和墨西哥湾岸地区，其总体资源量每立方米体积达131.28万亿，在全世界总量中占据13%，通过开采技术进行开发的可利用资源量每立方米体积达32.85万亿。2013年美国的页岩气产量达每立方米0.31万亿，在其国内的天然气总产量中约为38%，而在全世界总量中其比例已经超过90%。2014年美国的页岩气产量达每立方米0.37万亿，环比增幅33%。

1.2 加拿大页岩气的勘探开采状况

加拿大的自然资源非常丰富，其中页岩气的可开采利用资源达每立方米15.2万亿。在加拿大，页岩气的主要分布范围有：HornRiver盆地和阿尔伯塔省中东地区以及Utica等地区。目前，在该国家的西部地带已经有许多的油气生产商在其中进行勘探和开采。其中，阿尔伯塔区域的开采量每年以上升的趋势发展；Montney页岩的勘探、开采规模已经相当大；而Wildmere等区域也开始进行小规模的勘探、开采；少数地区，如HornRiver盆地则刚起步，处在初步发展阶段。

2 页岩气井水力压裂技术和适用性

页岩层是气体的储集岩，而页岩气储层则具有较为特殊的地质特点，如渗透率和孔隙度低等，加之页岩气的游离、吸附形式比较独特，因而其开采的形式、速度以及效率等均受到不同程度的影响。为此，在进行勘探开发过程中，必须根据页岩气的储集机理不同而采取不同的技术方案进行开采。由于页岩气存在于岩石孔隙、裂缝等地方中，因此进行技术开发时首要的步骤是先将储层压裂后再进行改造投产。当前比较常见的水力压裂技术有水力喷射压裂、重复压裂、清水压裂和多级压裂等技术。

2.1 水力喷射压裂技术

近些年来，油气井增产及改造方法不断更新发展，而水力喷射压裂则是其中的一种类型。水力喷射压裂技术主要利用伯努利原理来将油管柱中的压能化为动能，同时利用水动力学的冲量原理让水流在使用过程中能量变得更大。该技术是一种集压裂、水力射孔以及隔离为一体的科学技术，可以较为高效地对裂缝起裂的地点、方向进行精准的定位和控制。水力喷射压裂技术可以运用在大斜度井、水平井等开采上，同时还可以应用在裸眼井、套管井中，该技术具有控制灵活、适应性广、环空压力低等良好的特性。但也存在一定的局限性，如易受压裂井深影响等。

2.2 重复压裂技术

重复压裂即进行多次压裂。重复压裂技术一般用于初始压裂有效性失效后造成气体产量严重降低时使用，或是由于支撑剂在长期的工作中发生损坏，导致压裂效果无法得到有效保证，需要重新对气井进行再次压裂增产时使用。值得留意的是，重复压裂技术主要以重新取向或是再次打开裂缝的方式进行增产，它只是压裂技术中的一种单纯工艺。

2.3 清水压裂技术

目前应用较为广泛也是最常见的增产方法为清水压裂技术。该技术主要是通过依靠清水当中加入压裂液（如表面活性剂、减阻剂等）而对页岩展开压裂作业。清水压裂技术通过储层中的自然裂缝来对地层进行诱导，进而使其产生裂缝。在压裂作业当中，将粗砂和岩石碎屑作为主要的支撑剂，继而使得在冲刷过程中其裂缝仍以打开的状态继续保持。该技术具有成本低、破坏性小、无需清洗等特点，因而在低渗透气藏中其应用价值较高。

2.4 多级压裂技术

多级压裂技术的针对性较为明确，在开展过程中它可以根据储层的特点而有目的性地制定出最为理想、合适的开采方案，进而在优化设计中实现效果的最优。在美国，页岩气生产井中的85%均采取多级压裂技术结合生产井的方式进行勘探开采，其最终的增产效果确实较为理想。该技术多用于水平井段比较长的井或是产层比较多的开采上，具有应用范围广、技术成熟等优势。与早期压裂的水平井相比，新压裂的井其压裂井段得到明显增加，因而取得了较大成功。

3 应用分析

在进行岩气开采过程中，由于不同区域其地质环境不同，导致其储层特点也各有差异，因此以往单一性的开采技术已经不再适应新的开采需要，为此在进行页岩气开采时需充分考虑实际状况，必要时将不同类型的压裂技术同时应用到开采当中去，进而最大限度提高增产效果。

4 结束语

通过以上分析得知，当前的水平井和水力压裂技术应用越来越广，已经成为主要的开发技术之一，为此应将页岩气井水力压裂技术推广应用起来。

[1] 崔青.美国页岩气压裂增产技术[J].石油化工应用，2012，29（10）.

Research Progress of Hydraulic Fracturing Technology for Shale Gas Wells

Wang Fu-you

In the global context，shale gas resources are considerable，and its content is extremely large.With the progress of human science and technology，energy exploration and development in the field ushered in a new development opportunities.As a result of population expansion，a sharp increase in energy consumption，countries and regions began to focus on shale gas development and utilization.At present，shale gas development and application of the most extensive should be a hydraulic fracturing technology，the current technology is widely used in shale reservoir reconstruction.

shale gas；hydraulic fracturing technology；natural gas resource

TE377

A

1003–6490（2017）05–0072–01

2017–04–06

王福友（1980—），男，四川理县人，工程师，主要从事石油钻井工作。