页岩气开采压裂技术分析与思考

于志伟(长城钻探压裂公司，辽宁 盘锦 124000)

0 引言

虽然我国页岩气资源比较丰富，但是因为页岩层的渗透率比较低，同时页岩气井在完井后必须通过储层的改造方能取得更为理想的产量，所以页岩气的开采压裂技术就成为了页岩气开采的主要手段之一。

页岩气主要是在吸附或者游离形态下保存在泥岩或高碳泥岩以及页岩、粉砂质岩类的夹层中间的天然气，尽管吸附和游离状态下的相天然气是存在在一起的，不过对于页岩气开发却是可以不用排水降压。因为随着页岩气中游离状态下的相天然气采出，是可以在自然的条件下来达到压力降低的目的，由此导致吸附相和少数溶化相天然气的游离化状态，进一步来完成以及提高天然气产能，同时也达到完成长远稳产的目的。又因为页岩的孔隙度以及渗透性较低导致天然气的生产率、采收率同时也很低，于是页岩气最终的采收率凭借于非常有效的压裂措施，因而压裂技术与开采的工艺会很直接的影响页岩气井的经济效益。

1 压裂技术的特点

致密油气储层的增产改造的方法必须要使用压裂技术，以此种方法来改善天然的裂缝，运用此种方法的同时又可以加强水力人工裂缝，同时以更大的可能来打开与连通的天然裂缝，从而产生大量的裂缝网络，最后来取得更大的页岩气开采所带来的经济效益。现在而言，平常使用的压裂技术有清水压裂技术、多级压裂技术、重复压裂技术、水平井分段压裂技术、水力喷射压裂技术、同步压裂技术等等。对于这几种技术当中水平井分段压裂技术尤以美国进步最快，然而清水压裂技术则是以最低成本等相关优势而具备比较广阔的发展前程。页岩层储层经过压裂最后形成工业气流，页岩气储层的压裂改造工艺以及加砂规模等，和一般性压裂改造有着显然区别，因为不同区块的页岩储层其特点是完全不一样的。对于比较脆性的地层而言，含有的石英以及碳酸盐岩非常轻易的就形成了网络裂缝，然而对于塑性地层黏土中所含量较高的却又很轻易的形成了双翼裂缝，所以对于完全不同的页岩气储层所采用的工艺技术与液体体系也是完全各不相同的，因此需要依据实际的地层岩性和敏感性以及塑性微观结构来进行选择。

2 压裂技术的分类

2.1 清水压裂技术

清水压裂实际上是运用其中包含有减阻剂和黏土稳定剂及当中的表面活性剂的水力压裂液来取代一般运用中的凝胶压裂液，同时让压裂支撑剂运至到裂隙网络，此种压裂液形成的裂隙会更加长，同时也对地层的伤害降到了极小。然而，运用清水压裂技术来提升岩石渗透率的根据主要有两点，首先，纯天然的隙面不吻合以及形成的粗糙隙面，剪切应力会将隙面进行一定的偏移，与此同时却在裂隙扩展的时候，水力裂隙却会打开已经存在的天然裂隙，从而来增加岩层的渗透率；其次，如果去使用别的压裂液来实行压裂的治理，这时候是不能再对进入气层中的压裂液去实行彻底的清洗，然而清水压裂所采用的压裂液最为重要的必须是清水，这是一种最为清洁的压裂技术，这种方法也是增强岩层渗透率的最为重要的因素之一。

2.2 多级压裂技术

多级压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不同层位进行分段压裂的技术。所以，多级压裂依据储层含气的特殊性，然后对同一个井眼分别不同的位置去实行目的性的分段后再独自压裂。所以目标是相对非常明确的，同时增产的效率也是非常高的。另外又可以分别去分为水平井多级可钻式桥塞封隔分段压裂技术以及滑套封隔器分段压裂技术。首先是在压裂结束以后可以在一定的时间以内钻掉全部桥塞，以此来节约作业中的时间与控制成本，达到减小液体在地层所滞留的时间以及同时也是对地层损害的减少。其具备操作时间比较短、节约时间以及还可达到降低成本的诸多优势，可是工艺却是相对复杂，风险也是相对比较大的。

2.3 混合压裂技术

混合压裂技术是集常规凝胶压裂和清水压裂处理技术的所有优势于一身，能更好完成更加长的有效裂隙长度以及其中比较高的裂隙传导性。此种技术的施工流程首先是泵入滑溜水，然后再使用清水的强造隙能力来发生更长裂隙。再者就是泵入交联凝胶前置液，然后利用用凝胶和一定的粒径支撑剂的混合液在先前产生的长裂隙中来形成黏滞指进，减缓支撑剂沉降，确保裂缝导流能力，进而使产量提高。同时这种技术同清水压裂来做比较的话，混合压裂具备更好的携砂能力与比较低的滤失能力。对于储层伤害方面而言，混合压裂技术是应该鉴于清水压裂与凝胶压裂技术的两者之间的，其损害的程度是显然小于交联凝胶压裂的，同时还可节省其中的用水量。

2.4 水力喷射压裂技术

水力喷射压裂是一种利用水射流独特性质的储层改造新技术。该技术结合了水力射孔和水力压裂技术，经过快速高压的流体携带砂体以此来进行射孔，打开地层与井筒之间的通道后，提高流体排量， 从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术。而水平井水力喷射分段改造工艺结合了水力射孔和水力压裂技术，是以水力喷砂射孔与加沙压裂联作的储层改在造技术，能够沿着水平井横向在多个位置独立连续改造而不使用任何机械密封装置。此种工艺特点是应用范围广，适用于套管、裸眼和筛管等不同完井方式中的深水平井。

2.5 重复压裂技术

最后讲的就是重复压裂，这种压裂技术是一种对于气井来进行再次压裂，同时可以起到增产的目的。如果页岩气使用最初始的压裂方法而没有办法去取得比较乐观的采气量，又或者随着时间的发展，目前的支撑剂的质量达不到要求以及因为特殊因素而失去原有的支撑效果，因此而导致产气量大大下降的时候，就会选择一般经常采用的重复压裂工艺。重复压裂技术又可以分为三种方法：第一，当页岩层内压裂后如果形成了新的裂缝；第二，顺着原来的裂缝继续延伸下去；第三，更改方法重复压裂。此种技术对处理渗透率低以及天然裂缝较发育、层状与非均质地层而言这种效果是比较适合的，同时效果也是比较好的。

3 结语

综上所述，水力压裂技术是油气增产当中为最经常使用又是最为传统的处理技术，在比较多的常见能源储层的开发中，这种技术早已经成为商业化规模生产的重点。对于国内当前页岩气开采压裂技术来说，包括清水压裂技术、多级压裂技术、混合压裂技术、水力喷射压裂技术，以及重复压裂技术。在运用过程当中，首先要做好技术的配套工作，这是最为关键的。因为目前在页岩气开采中，面对的页岩层的渗透率比较低，加之储层条件各异，页岩气井在完井后必须通过对储层针对性的改造，方能取得更为理想的产量。所以页岩气的开采压裂技术就成为了页岩气开采的主要手段。同时寄希望于广大石油天然气地质勘探开发人员在页岩气开采压裂技术的基础上，不断开拓创新，勇于克服困难，瞄准世界先进水平，探索更加科学、更加先进、更加有效的页岩气开采技术，为促进页岩气开采事业高质量发展贡献力量。