页岩气水力压裂技术应用研究

任浪涛

摘 要：页岩气资源含量非常丰富，资源量相当可观，不仅我国页岩气储藏较为丰富，全球范围内也都非常可观。随着社会经济的发展以及科技的进步，能源需求量不断提升的同时，能源的勘探以及开发也在不断的发展。人口不断的增加，能源的消耗也在增加，对于能源的开发和利用各个国家也都非常重视，页岩气作为能源储量远远高于常规天然气的一种能源，各个国家逐渐将注意力转向页岩气的发开与利用。页岩气由于自身储层的性质，其开采中，主要应用压裂技术，其中压裂技术中采用较多的为水力压裂技术，本文主要分析介绍水力压裂的应用与目前存在的问题。

关键词：页岩气;水力压裂;应用;发展

最先采用水力压裂技术的是美国，第一次是在1947年，水力压裂技术已经经过了70年的发展，在不断的实践应用过程中，水力压裂技术已经较为成熟，获得了骄人的发展。例如裂缝扩展模型已经从最初应用时的二维发展到现如今的全三维和拟三维;压裂井动态预测模型也取得了一定的发展与进步，目前采用的是三维三相，与最初的动态预测模型有很大的不同之处，可以避免很多因素的影响。压裂液也在不断的改进，已经从最初的原油和清水发展到现在的清洁型的压裂体系，现有的压裂液对底层伤害较低，同时能够具有低、中、高温三个体系。支撑剂也有改变，并且支撑剂的添加方式也变得更加容易，从原始的人工添加变成了现在的混砂车进行添加，减少了劳动力，使得开采过程更加的机械化。压裂设备也有了很大的改进，从最初的水泥车变为现在的压裂车，压裂车和水泥车的主要区别在于功率不同。

1 水力压裂技术

首先介绍水裂压力技术的工作原理主要是将压裂液加到油田井中或者气井中，添加过程主要是通过高压实现的，水力压裂技术能够实现油气的增产，在应用过程中，裂缝可以延伸的很长，但是前提是要保证在实施过程中，始终保持维持一定的压力荷載。在进行水力压裂过程中，使用的压裂液的成分包括大约99%的水，剩余的则为化学添加剂和支撑剂，添加化学添加剂与支撑剂的作用主要是防止压裂裂缝闭合。支撑剂的主要成分为砂粒或陶粒，添加的化学添加剂主要有表面活性剂、酸性试剂、抗菌剂等。不同化学添加剂可以组成不同的压裂液类型，也有着不一样的用途。随着各国对页岩气开发的重视，水力压裂技术迅速被推广以及应用在页岩气的开采中，得到了广泛的应用。

2 水力压裂技术目前国内外发展现状

早在1947年美国就开始使用水力压裂技术，距今已经有70年了，水力压裂技术的发展主要包括以下的几个阶段。

60年代中期以前，开展的压裂试验主要都是一些小型的试验，这些试验的目的在于解决油井堵的问题。然后就是60年代中期以后的压裂大多是常规压裂，常规压裂的压裂目的主要依旧是解堵同时还能实现增产，这个时期由于页岩气的产层的加深，因此这个时期的压裂主要以垂直裂缝为主。

在往后就是70年代，这个时期属于大型水力压裂时期，主要目的就是改造致密气层。在这一时期，我国在原有的分层压裂技术的基础上发展了新的压裂技术，在技术应用时能够适应高含水量，还有综合改造技术，主要是化学堵水和压裂相配应的改造技术。

在80年代，水力压裂技术主要解决低渗透油藏的开采问题，对低渗透油藏进行改造。在这个时期，压裂液的添加有所改变，由最开始的1.9m3到5830m3，开采过程中用砂量也有所增加，变成了大型的水力压裂。在这个时期，水力压裂技术的很多方面都有一定的发展，主要解决的问题就是低渗透油藏的改造，使低渗透油藏能够实现高产、稳产。水力压裂技术不仅应用于低渗透油田的应用，还会应用于水源井、注水井等辅助井。同时水力压裂技术还可以应用于二次采油方案，帮助油井恢复产油或者增产。这一时期我国发展了适用于低渗透、薄油层多层改造的限流法完井压裂和投球法多层压裂技术。

20世纪90年代以来，国外的页岩气勘探与开发技术已经趋向于成熟化，主要包括美国和加拿大等北美国家。我国页岩气的勘探与开发正处于起步的阶段，但是发展的很快。我国具有丰富的页岩气储量，其油藏远远高于常规的天然气油藏，开发潜力巨大，目前已经在国内发现了高含有机炭的页岩，其主要分布在中国渤海湾及松辽、四川和吐哈等盆地。页岩气储层与常规天然气储层有着很大的区别，在勘探与开采过程中，不得不考虑其自身的性质。页岩储层具有低孔特征和极低的基质渗透率，因此压裂是页岩气开发的主体技术。

3 我国页岩气压裂技术发展建议

根据分析国内外页岩气水力压裂技术的发展现状，提出我国在页岩气的勘探与开采中应加强的方面。首先就是加强页岩气混合压裂技术研究。然后就是页岩气网络压裂技术研究。其次是页岩气“水平井+多段压裂”技术研究。最后就是页岩气多井同步压裂技术研究。通过对加强上述的技术研究，开展相应的工作，可以形成适合这种地层特征的页岩气压裂技术，促进我国页岩气的勘探与开发技术，进而影响能源格局。

4 结语

我国页岩气储量极为丰富，页岩气的勘探与开发具有广阔的前景。必须要致力于页岩气的勘探与开发，解决能源问题具有极其重要的意义。

参考文献：

[1]薛承瑾.页岩气压裂技术现状及发展建议[J].页岩气钻井完井技术专题，2011.

[2]王文霞，李治平，黄志文.页岩气藏压裂技术及我国适应性分析[J].天然气与石油，2011.