浅谈页岩气开采工艺技术的优化措施

刘军

【摘要】页岩气是指储藏在有机质页岩中的非常规天然气，主要以游离气和吸附气的形式存在。由于页岩孔隙度和渗透率低，页岩气基本未发生位移。页岩既是页岩气的产气源，又聚集和保存页岩气。页岩气储藏的特点为面积广、厚度大、产气量稳定，这使其成为未来能源开发的热点。含气页岩分为海相和陆相两种类型。海相页岩形成于台地和陆棚环境中，有机质含量丰富，地质环境封闭，形成速率较快；陆相页岩形成于湖泊沉积环境中。

【关键词】页岩气；开采工艺；技术优化

一、油页岩勘探开发的现状

（一）油页岩的基本特征

油页岩岩性特征。油页岩是一种沉积岩，层理是密实的，颗粒匀称，称为“油页岩”。油页岩类型。页岩由于母质和周围环境的差异，分为陆相页岩、湖泊页岩和海洋页岩三种类型。三种主要的区别是：在有机质含量上，大陆页岩的脂质含量较高。湖相油页岩主要由湖泊藻类和浮游生物形成。海洋页岩主要来自早期微生物沉积埋藏后形成。就我国而言，目前我国的油页岩多是属于陆相的。

（二）油页岩的勘探开发现状

虽然经过一系列的工艺处理过程，可以获得类似的油页岩油和天然气，而且早在1821年就发现了，但由于人类认知水平和技术的局限，大规模开采和使用油页岩还没有实现。仅在近年来美国对油页岩资源开发利用领域，介绍了相应的鼓励政策，油页岩开采与进展有关，页岩也逐渐获得了大规模的开采。到目前为止，美国页岩气产量占天然气总产量的35%以上，成为世界上最大的天然气生产国。美国的这一倡议是值得世界其他国家特别是我国参考和考虑的一个主题。2011年以来，中国有关部门开始实施页岩气投资管理，这被称为中国页岩气开发利用的勘探阶段。2012年11月，中国页岩气开采正式进入高速发展阶段，在1HF井中生产高产量页岩气。自2017年以来，中国油页岩资源开发一直处于世界前列。

（三）中国油页岩资源现状

我国矿产资源丰富，历来被认为是资源丰富的国家。特别是油页岩资源丰富，蕴藏着丰富的自然资源。根据目前的统计，中国的油页岩资源约为7199.37×108t。大部分油页岩集中在我国东部、中部和西北地区。从地层的角度来看，油页岩主要分布在中生代和新生代。在地理环境方面，我国油页岩储量占总油页岩储量的80%以上。

二、页岩气开采工艺技术优化措施

（一）水力喷砂射孔技术措施的应用

设计水力喷砂射孔技术需要的流速，确定最佳的喷射时间，优化设计喷砂液的浓度，使其达到最佳的喷砂射孔的效果。使喷射用的流体通过喷射工具，在高速流体冲击作用下，形成射孔的通道，完成水力射孔的操作，使页岩形成稳定的孔，将气井和页岩气层沟通起来，达到开采的技术要求。

（二）水力喷砂压裂技术措施

利用水力喷砂射孔定点压裂技术措施，节省机械封隔的作用，下一次管柱，实现射孔和压裂双重施工操作，达到节能的技术要求。射流在喷砂的通道内形成高压，在油套管的环形空间内泵入高压液体，增加环空的压力，喷砂射孔的压力和环空液体的压力进行叠加，达到增加压力的效果，当压力超过地层的破裂压力时，实现了压裂施工的效果。将页岩储层压开裂缝，达到增加页岩储层渗透性的目的。通过优化水力喷砂压裂的管柱设计，实现页岩储层的分段压裂施工效果，同时解除由于砂堵而進行反洗井的问题。应用高耐磨的喷嘴，减少喷砂液的磨损，提高设备的使用效率，降低作业施工成本，满足页岩气井压裂施工的要求。水力喷砂压裂技术措施必须在指定的储层进行，才能达到预期的压裂施工效果，能够有效地控制裂缝的起裂，形成稳定的裂缝，提高页岩层的渗透性，满足页岩气开采的技术要求。

（三）水平井钻井技术

直井的钻探是为了进行页岩气开采的试验，而水平井的钻探才能够达到页岩气的开发效果。水平井能够增大储层的泄流面积，提高页岩气的产量。应用水平井的地质导向钻井技术措施，钻探出优质的井筒，使其满足页岩气开采的需要。页岩气储层的特点，决定页岩气的分布规律，应用水平井的钻探施工，能够降低页岩气开采的成本，水平井的完井方式一般优选漏眼完井法，最大限度地开采页岩气，提高页岩气的开采效率。

（四）水平井压裂技术措施

水平井的分层压裂技术措施的应用，能够提高页岩气井的开发效果。由于页岩的致密性，在进行页岩气开采时，必须实施压裂技术措施，才能达到开采的技术要求。通过各种压裂措施的优化，采用体积压裂技术设计，应用电缆射孔桥塞分段压裂技术、滑套封隔器分段压裂技术进行水力压裂，通过微地震动态监测技术措施，对分段压裂的效果进行监测，及时发现压裂存在的问题，采取必要的技术措施，及时进行纠正，达到最佳的压裂施工效果，不断提高页岩气的开采效率。水平井的分段压裂技术措施，利用封隔器或者桥塞将井下的储层分隔成不同的井段，分别进行水力压裂，形成更多的体积裂缝，形成气藏的流通路径，满足页岩气开采的需要。微地震监测技术的应用，对水力压裂施工的过程进行实时的监测和管理，及时发现压裂施工存在的问题，可以准确地判断储层压裂的效果。

总而言之，针对页岩气的开采，有其反面意义与正面意义。在对新能源的需求如此大的时代里，对新能源的迫切需求决定了其正面意义要大于反面意义。我们能做的是在实现其正面意义的同时，尽量通过新型的技术研发、完善的法规政策、科学的生态保护措施来降低页岩气开采中所产生的风险问题，最大限度地将其反面意义转化为正面意义。

参考文献

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[2]何涛.煤层气与页岩气综合对比浅析[J].化学工程与装备，2017（09）：270～271，234.