页岩气压裂技术现状及发展研究

刘 阳

江西省页岩气投资有限公司 江西 南昌 330096

1 引言

压裂施工是油气田开发过程中增产增效的有效手段。以压裂液为能量传递媒介沟通地层孔隙，并携带支撑剂进行储层改造，极大优化了致密储层孔隙结构，促进烃类介质驱替。进行多角度的水平井分段压裂增加井与油藏之间的接触面积，增加油气产能。

2 页岩气压裂技术现状

2.1 压裂工艺 Schlumberger StageFRACTM 增产系统较为完善，主要基于现有井下工具在碳酸盐岩和碎屑岩储层中进行有效运用，特别是在裸眼井中收效较好。在现场已证明，该系统可以通过使用RockSeal T MII可视打包机来分割水平部分，从而显着提高破碎效果。相关工具能耐受200℃高温和69 MPa压力环境，且最多施工段为9段同时压裂。另外，在设备使用强度和工具附件消耗上能极大进行简化，其中就施工时间方面就能比常规作业缩短至几天。对于快速求产的单井或者勘探区块具有较大生产意义。在美国和加拿大的大规模运用中该系统针对裸眼或套管完井前提效果较好。

由最先材料力学方面研发的多维哈里伯顿公司的固井滑套分段压裂系统。其中主体施工工艺流程为固井水泥套管破碎系统连接到管上，并使用特殊的驱动工具将破碎系统破碎到裸眼的水平部分，以循环和清洁井，然后在压力下安装膨胀吊架。从油井中注入柴油或肉眼使用原油在柴油和原油达到裸眼后，浸入膨胀油封隔器，浸泡7-8天后，注油封隔器将膨胀并用肉眼密封至水平。分离不同的压力间隙，然后打开骨折套管的第一级以压碎第一级骨折套管。然后打开另一个碎裂套筒，使骨折破裂，打开另一个碎裂套筒以处理另一个目标层。切碎系统可以直接作为生产线投入生产。

2.2 压裂液体系 压裂液对于压裂施工过程至关重要。压裂液性能评估主要考量流变性、滤失性、摩阻等关键可测物理量。通常高粘度、低摩阻、低滤失量、低储层伤害、易获取且低成本的压裂液广受市场青睐。

稠化剂是压裂液中运用最多的主剂，按照成分可以进行植物胶、高分子纤维素和合成聚合物三大类的区分。相关的任务为增加粘度，同时也有一定的降低滤失和减少压裂液摩阻的作用。交联反应方面，稠化剂与交联剂进行相互作用，使得高分子网架结构冻胶按时间和强度有序形成。最终达到能悬浮一定密度支撑剂并良好造缝的使用效果。现场运用方面，高温、高压、复杂井眼轨迹的深井环境下需要稠化剂具备良好的增稠能力、热稳定性和剪切稳定性。同时需要稠化剂具有良好的水溶性且不溶物含量较少。成本考量方面，运用合适的配方，在保证压裂液粘度达到设计值的前提下进行稠化剂用量精简化能极大优化成本。并且为后续压裂液的彻底破胶水化降低负载，减小稠化剂产生的残渣伤害储层。

3 页岩气压裂技术发展方向

3.1 工艺发展 油管注入压裂方式方法主要有三种：(1)运用连续油管进行高压泵入地层，并且通过特殊进行设备带入压裂液进行复核注入式水力喷砂射孔，在液、砂、气三者混响流下实现水力封隔、环空补液最终完成相关工艺要求，达到水力压裂效益。诸如此类，在将连续油管拖动至下一层位进行以上工艺在复制，全面完成单井遇到层位压裂施工。(2)运用连续油管上所带特殊性井下工具在跨式封隔主导下通过高压泵进行连续油管水利注入压裂。其射孔方式为电缆一次射孔，充分提高射孔完善率，预防不良因素发生。随后与上述方法一致依然通过拖动连续油管拖动至下一层位进行以上工艺在复制，全面完成单井遇到层位压裂施工。(3)综合以上两种方案优点进行最新工具运用，将连续油管上进行单上封、填砂分层、电缆一次射孔的工艺与工具配合性使用。完成复核注入式水力喷砂射孔，综合提高压力施工效益。在单上封位置和砂塞部位实现层间封隔效果。随后通过拖动油管至下一层位进行以上工艺在复制，全面完成单井遇到层位分段压裂施工。

环空注入压裂工艺可以分为两种类型，并且应用都非常广泛，但是其经济效益不高。环空注入压裂工艺在应用中应当首先根据油井的产量来进行预测。在使用过程中有以下具体表现：(1)仍然是通过连接有连续油管的高压泵来注入、同样采用一次性的水力喷砂来进行射孔、随后开始填砂分层、最后一个环节就是配合井下和地面相应设备开始环空压裂从而实现增油效果。在射孔环节主要采用砂赛方法实现层间封隔的施工。在射孔环境采用水力喷砂方法可以实现对储层保护的最大化，最后在采用连续油管方法补液并拖动油管的过程中实现多段式的预定层位压裂。(2)和以上压裂工艺相同，及其分层方式上改为油管挂入相关井下工具进行封隔器式分层，最终完成环空压裂。

4 页岩气压裂技术发展建议

(1)关于针对页岩气的混合压裂技术的研究内容主要包括关于页岩气储层及其混合压裂的可行性评价分析研究、效果预测研究、配方研究、混合压裂现场试验研究等。

(2)关于页岩气网络压裂技术方面的研究主要包含了优化页岩气网络设计方法的研究、页岩气现场监测研究等。

(3)关于岩气水平井及其多段压裂技术的研究包括针对页岩气水平井分段压裂地质的评价研究、滑套式喷射器开发与研制、水平井多段压裂优化设计方法研究等。

(4)关于页岩气多井同步压裂技术的主要包括针对压裂液在线混配技术的研究及现场实施方法的研究、优化设计方法的研究等。

5 结语

在勘探开发领域，良好储层的大规模整装油气藏勘探受限。所以必须对致密砂岩油藏以及中高渗透率区块进行措施化开发，靶向钻井配合水平井井眼轨迹优化能最大限度穿越油气藏，在天然裂缝发育情况和岩石物性数据支撑下进行水平井压裂优化，运用同等级支撑剂和压裂液能最大限度改造储层物性。使单井达到高产、高效的结果。