浅层页岩气压裂技术总结
新型页岩气井压裂技术及其应用研究
新型页岩气井压裂技术及其应用研究摘要：本文在总结分析页岩气储层的岩性、物性、天然裂缝与力学性质特征的基础上,依据复杂裂缝形成机理,提出了压裂形成复杂缝网、增大改造体积的基本地层条件的观点,归纳了直井和水平井体积压裂改造工艺技术方法等。
关键词：页岩气体积压裂缝网剪切裂缝水压裂监测建议页岩气因其储层渗透率超低、气体赋存状态多样等特点,决定了采用常规的压裂形成单一裂缝的增产改造技术已不能适应页岩气藏的改造,必须探索研究新型的压裂改造技术,方能使其获得经济有效地开发。
一、页岩气基本特征页岩气开采深度普遍小于3000m ，其储层典型特征为：①石英含量大于28%，一般为40%~50%，遭受破坏时会产生复杂的缝网；②页岩气储层致密，孔隙度为4.22%~6.51%，基质渗透率在1.0mD 以下；③页岩微裂缝发育，页岩气在裂缝网络系统不发育情况下，很难成为有效储层；④页岩气有机质丰度高，厚度大，有机碳含量一般大于2%，成熟度为1.4%~3.0%，干酪根以Ⅰ~Ⅱ型为主，有效厚度一般在15~91m ；⑤页岩脆性系数高，容易形成剪切裂缝，如Barnett 页岩杨氏模量为34000~44 000mPa ，泊松比为0.2~0.3 ；⑥页岩气主要有吸附态、溶解态和游离态 3 种赋存状态，其赋存状态要求有大的改造体积，这样才会获得高产。
二、页岩气井体积压裂技术体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。
页岩气储层渗透率超低，厚度大，天然裂缝发育，气体主要以吸附态吸附在有机质表面，常规改造形成单一裂缝很难获得好的增产效果。
数值模拟研究表明，页岩气储层改造的体积（SRV ，106 ft3 ；1 ft3 ＝0.028 317m3 ）越大，压后增产效果越好。
但要实现体积改造，除地层要具备体积压裂的基本条件外，压裂改造工艺方法也十分关键。
压裂总结
压裂作业工序总结前言近期通过对阳试1井和阳试2井压裂工作的全程跟踪及监督，同时结合现有的相关压裂理论知识，现对针对压裂作业谈谈自我的认识。
一、前期准备工作一项作业的顺利完成与前期的准备工作是分不开的，尤其是压裂作业。
压裂作业是一项复杂而又高技术的作业，所以前期是的准备工作对压裂至关重要。
前期的准备工作有以下方面。
1、井场标准化压裂对井场的要求主要是井场面积和井场地面抗压能力两方面。
一方面，井场的面积应能够满足压裂车、水罐等压裂设备的摆放，使得压裂作业能够顺利展开。
另一方面，由于压裂设备大多都是重型车辆，所以井场的地面不能太软，要有一定的抗压强度，尤其是泥浆池要填平压实，确保压裂设备不会陷入，能够顺利进出井场。
2、通往井场的道路通往井场的道路要畅通，方便压裂设备及压裂所需材料进入井场，只有这样才能保证准备工作的充分性和压裂作业的连续性。
3、压裂用水由于压裂作业的主要介质是水，所以对水的需求量是非常大的，通常压裂一层煤需备水1000m3左右。
同时压裂工作有很大的变化性，因而用水量也有很大的不确定性。
因此压裂前必须有稳定的水源、足量的备水、连续的供水等工作。
二、压裂设计工作压裂的宗旨就是在煤层中压出多条裂缝，增大煤层的渗透率，从而达到快速排水降压，将煤层气解析出来的目的。
所以压裂方案的设计必须遵从最大限度地增大裂缝的延伸长度和宽度，同时尽可能的减小，甚至避免吐砂和煤粉的返出。
1、控制滤失，增加缝长在压裂过程中，压裂液的滤失绝不容忽视。
当压裂液压开煤层，向前延伸时，由于割理和发育的微裂隙，使得压裂液大量滤失，不能重新开启一条新裂缝，而是从一开始就沿着大的隔离延伸，在延伸的过程中，不断有小割理、微裂隙张开，使压裂液遭受损失，就需要不断加大施工排量和压裂液量，然而由于设备能力、备液能力的限制，就不能满足造长缝的要求。
因此对于割理及微裂缝较发育的煤层，应在前置液中添加一定比例的0.106～0.142mm降滤失剂。
页岩气压裂技术概述
页岩压裂技术
▪ 压裂是清除钻井后近井筒污染的常见形式。在处理Huron 页岩时，压裂是为了创造（沟通）天然裂缝网络，即主要 的天然气通道。
▪ 在此探讨页岩裂缝网络和裂缝复杂性，要形成复杂性裂缝网络的技术。 另外，还对RA（减阻剂）和化学示踪剂帮助优化裂缝网络通道进行深入 探讨。
▪ 提高页岩气藏裂缝的接触面积（提高裂缝复杂性）和控制裂缝向下延伸 有利于页岩气的经济开采，拓展Barnett地区页岩开发现状。
•在压裂时使用井下微地震技术，能够监测裂缝通道是否与 天然裂缝相交，整个裂缝网络的的裂缝网络流通通道。
▪ Barnett页岩 虽然大多数页岩包含烃类，但是只有少数能成为所谓的非常
规油气藏。有机质总量、烃类成熟度、含水饱和度、页岩厚度和埋藏深度（
基于热成熟度、孔隙体积和压力）是受天然气生成和保存的地质情况影响的
。而制造相互沟通的裂缝网络对页岩气藏是否能成为具有经济效益的油气藏
至关重要。
▪ 压裂的作用 要使得非常规油气资源具有经济价值，在页岩油气藏中创造
3、天然气还可能吸附在岩石矿物表面，通过水驱过裂缝 或者稍大的孔隙来释放压力。这些介质内的天然气量取决 于页岩的特征（和含水饱和度），以及采气阶段（游离气 先开发，解析气后开发）和天然气开采的持续时间。
要使得页岩气具有开采经济价值，需要广泛的裂缝增产来 开启、沟通和稳定的天然裂缝系统。
▪裂缝形成机理 图1 裂缝沟通情况的粗略图
近井地带的应力与裂缝的位置和射孔有关。压裂的施工 能够调整应力分布，从最初压裂位置沿水平井筒变化。在 每次压裂中，从第一次到最后一次沿着井筒裂缝可能变化 5到10度。
页岩气开采压裂技术分析与思考
页岩气开采压裂技术分析与思考摘要：目前，社会进步迅速，页岩气存储于致密泥页岩地层中，页岩连续分布、区域广，含有一定量的黏土矿物，塑性强，在高应力载荷下易发生形变，页岩储层具有低孔低渗等特性，需对页岩储层进行改造才具备商业开发价值。
目前涪陵区块和川东南区块，均已实现页岩气大规模开发，形成一套成熟的页岩气开采工艺，工艺实施需借助现场施工实现，只有严格把控施工质量，确保工艺有效实施，才能够实现对页岩气资源的高效开发。
下文对此进行简要的阐述。
关键词：页岩气；开采压裂技术分析；思考引言伴随着油田行业的深入发展，如今能源紧缺问题已经成为了社会性现实。
页岩气储层低孔低渗，往往要投入巨大的精力对其进行压裂改造才能够保障产能稳定。
水力压裂中压裂液性能带来的影响十分直观与突出。
1页岩气压裂施工质量技术现状当前，经常使用的技术大多是多级压裂、清水、压裂、水力喷射压裂、重复压裂与同步压裂等等，页岩气开发过程中所使用的储层改造技术还有氮气泡沫压裂和大型水力压裂也是国内外目前的主流压裂技术。
影响页岩气产量的主要原因是裂缝的发育程度，如何得到较多的人造裂缝是压裂设计主要应该考虑的。
如何才能得到有效而又经济的压裂成果，在实行水力压裂以前，经常要实行压裂的设计。
然而，压裂设计的工作确双有许多，最为主要的核心应属压裂效果的模拟，经过压裂的模拟才可以预测裂缝发育的宽度及长度，从而知道压裂能否顺利成功。
2页岩气压裂开采中对环境的影响页岩气压裂在开采的过程当中必定会因为一些噪声及废水废气等开采事故灾害对环境造成一些污染影响，通常会对水资源进行大量的消耗以及地下水层进行污染。
目前，有些专家和环保人士在对页岩气压裂开采的过程也是提出了很多相关环境污染的影响问题，同时，岩气压裂在开采过程中确实造成了较为严重的环境污染。
2.1大量消耗水资源页岩气压裂的开采使用的水力压裂法是压裂液最为重要的，分别由高压水、砂以及化学添加剂而组成的。
页岩气压裂的开采其用水量也是较大的，一般情况页岩气压裂开采需消耗四至五百万加化的水资源才能使页岩断裂。
页岩气井压裂施工技术
高效防膨剂
二、页岩气压裂技术
完成总公司先导项目研究： 高温压裂液现场快速混配技术
改变传统的压裂液配液模式， 连续混配车广泛应用于页岩气大型 压裂施工中，实现即配、即供、即 注工作，配液量已超过300000m3， 单井最大超过30000m3。
二、页岩气压裂技术
页岩气配套桥塞、射孔联作管串及钻塞钻头
➢ 分层压裂段数不受限制，理论上可实现无限级分段压裂。
➢ 与裸眼封隔器相比，管柱下入风险相对较小。
➢ 施工砂堵后，压裂段上部保持通径，可直接进行连续油管冲砂作业。
双回压阀 非旋转扶正器 双向震击器 马达
磨鞋
连续油管接头 液压丢手接头 双启动循环阀 高强度应急丢手工具
二、页岩气压裂技术
Meyer2010
二、页岩气压裂技术
DLFP12-105电缆防喷装置
密封电缆直径：φ8mm(可适用φ5.6-12.7mm) 防喷管通径：φ120mm 工作压力：105MPa 强度试验压力：157MPa
二、页岩气压裂技术
应急技术
打 捞 工 具
若由于水平井存在特殊情况导致无法将井下工具串泵送到位， 则可放弃泵送方式，选用连续油管输送方式完成水平井桥塞-分簇 射孔联作技术。
2020/11/4
三、超高压气井现场施工技术
2、压裂施工设备准备
南页1HF井压裂车 及压裂设备
压裂车名称 3000型压裂车 2500型压裂车
合计
数量（台） 6 12 18
2500型压裂泵车参数
项目
参
数
台上发动机额定功率 3000HP(2235KW)
台上发动机最高转速 2000r/min
单车最大输出水功率 2500HP(1860KW)
压裂工作总结
压裂工作总结一、主要工作完成情况1、2018年到2018年累计完成31层（段）12口井的压裂工作，其中水平井1口。
现已全部下泵投产。
2、在以上各井施工过程中，做到深入现场、严格监督、准确核实、详细记录、积极学习，保证了射孔、压裂、冲砂、下泵作业的正常施工和作业质量，目前以上各井生产正常。
在12口井共计31层（段）的压裂施工过程中，做到了执行设计坚决、分析问题科学、采取措施合理，较好的完成了压裂监督和学习任务。
累计用液量22981方，平均每层用液量696.39方。
累计用砂量1249.7方，平均每层用砂量37.87方。
在水平井的压裂施工过程中，为了满足L型井快速施工的要求，使用了新的压裂工艺-连续油管水力喷砂射孔拖动分层环空压裂。
经过10天的紧张施工，圆满的完成了顺A5煤层走向压裂7段的方案。
二、现场学习压裂作业是一项复杂而又高技术的作业，现场知识的学习至关重要，现场知识的学习包括对压裂设备和压裂材料的认识。
1、压裂设备压裂施工设备主要由地面设备和压裂车组两部分组成。
地面设备压裂用地面工具设备主要有封井器、井口球阀、投球器、活动弯头、油壬、蜡球管汇、压裂管汇等，为井口以上地面控制类工具。
压裂车组(1)压裂车压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。
压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成，压裂泵是压裂车的工作主机。
现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。
(2)混砂车混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。
它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。
(3)砂罐车砂罐车的作用是装载压裂砂，按照施工要求向混砂车内加入定量的不同目数的压裂砂。
(4)仪表车仪表车是压裂施工的指挥部，完成压裂全过程的监测，实时采集、显示、记录压裂作业全过程的数据，并对工作数据进行相关处理、记录保存，最后打印输出施工数据和曲线。
页岩气co2泡沫压裂技术
页岩气co2泡沫压裂技术
现阶段，利用岩石毛细孔中的co2赋存量，利用其作为液体的体积膨胀及液体的许多性质，结合页岩气压裂技术，从而开发出了页岩气co2泡沫压裂技术。
首先，页岩气co2泡沫压裂技术是以低温液体co2为介质，通过液体发泡及压裂，使得油气藏毛细孔内许多封闭的油气节点与此液体co2充分接触，从而获得大量的页岩气。
其次，这样的技术能够有效的提高对深层页岩气的采收率，同时能够有效的减少污染，减少对环境的污染。
最后，岩石毛细孔中的co2不仅当作介质使用，其在页岩气开发过程中也可以被有效的利用，从而达到节能环保的目的。
总之，页岩气co2泡沫压裂技术是一种能够有效实现页岩气开采过程中高效减排的环保技术，并且具有节能环保、节约用水、降低开采成本等优点。
页岩气压裂
页岩气压裂一、百度词条：页岩气压裂二、目录：1.页岩气压裂简介2.页岩气压裂的技术发展3.页岩气压裂体系4.页岩气压裂设备制造三、页岩气压裂简介：1.页岩气概况：页岩气在全球范围内分布广泛，且开发潜力巨大。
20世纪90年代以来，美国、加拿大等北美国家页岩气勘探取得成效，开发技术趋于成熟。
据测算，全球页岩气资源量约为456×1012m³。
页岩气的勘探开发使美国天然气储量增加了40%。
2010年美国页岩气产量接近1000×108m³，约占美国当年天然气总产量的20%，页岩气已经成为美国主力气源之一。
国内页岩气的勘探开发尚处于起步阶段，但是发展迅速。
是继美国、加拿大之后，第三个勘探开发页岩气的国家。
目前已经在中国渤海湾及松辽、四川和吐哈等盆地发现了高含有机炭的页岩。
据预测，中国页岩气潜在资源量大于30×1012m³，开发潜力巨大。
2.页岩气压裂技术概况：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。
目前, 北美页岩气逐渐形成了以水平井套管完井、分簇射孔、快速可钻式桥塞封隔、大规模滑溜水或“滑溜水+ 线性胶”分段压裂、同步压裂为主, 以实现“体积改造”为目的的页岩气压裂主体技术。
了解北美地区页岩气储层特点和开发技术, 加快技术研发和应用力度, 尽快形成和配套适应我国页岩气压裂技术应用的基础理论与技术系列, 对于加快我国页岩气勘探开发步伐有着重要的现实意义。
四、页岩气压裂的技术进展页岩气储层必须经压裂才能形成工业气流。
页岩气储层的压裂改造工艺、加砂规模等都与常规压裂改造有明显不同。
不同区块页岩储层特性各不相同, 并不是所有的页岩都适合滑溜水、大排量压裂施工[ 7] 。
脆性地层( 富含石英和碳酸盐岩) 容易形成网络裂缝, 而塑性地层( 黏土含量高) 容易形成双翼裂缝, 因此不同的页岩气储层所采用的工艺技术和液体体系是不一样的, 要根据实际地层的岩性、敏感性和塑性以及微观结构进行选择。
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孔隙度 （%）
渗透率 （10 -3μm2）
13.11 3.02 2.95
0.000439 0.000207 0.0000245
?试井分析结果
地质概况
沐爱区域乐平组煤层注入/压降试验数据表
井号
YSL21V
YSL3 YSL4 YSL6 YSL11 YSL14
储层压力 MPa
6.4
9.06 3.91 5.81 8.8 5.87
?岩石力学实验
地质概况
Z105井岩心三轴试验结果
实验条件
岩心号
岩 性
取芯深 度 m
围压 MPa
杨氏模量
MPa
2号
煤 岩
594.91595.20
8
5690
实验结果
泊松比
体积压缩系数 1/MPa
0.26
3×10 -4
抗压强度 MPa
81.3
昭105井岩石力学实验显示，煤层杨氏模量低， 泊松比高，地层最小主应力9.7MPa。
YSL4井煤层及顶板岩石力学性质测定结果表
编号
YSL4-7+8 顶 YSL4-7+8 底
深度(m) 313.59-314.02 318.76-319.40
抗压强度 MPa 干燥状态 饱和状态
6.93
3.01
15.52
7.53
软化 系数 0.43
0.49
抗拉强度 MPa 0.31
0.78
弹性模量 ×10 4 MPa
井号 Z105 井
岩心号
509-1 号 509-3 号
Z105井岩心地应力大小结果
取芯深度 m
岩性
实验条件 围压 MPa
实验结果（ MPa ）
抗压强度
地层最小主应力
5
69.9
594.91-595.2 煤岩
9.7
15
100.9
?工区煤层总体特征
地质概况
（1）煤层集中发育于二叠系上统乐平组（P2l）的上岩性段，区域内2#、 3#、7#、8#煤层普遍发育，局部发育4#、9#煤层， （2）煤层顶、底板岩性，以泥岩、炭质泥岩为主，局部为泥质粉砂岩或 细砂岩。 （3）煤岩渗透性较差，储层压力为常压。 （4）煤层的闭合应力较高，基本在0.018MPa/m以上，压裂改造效果可能 以形成水平缝为主。 （5）各煤层含气量均较高，2#、3#、8#煤层局部区域较低 （6）煤层含水量较少。 （7）粘土矿物20%左右。 （8）杨氏模量低，泊松比高，煤层软。 （9）微裂缝较发育，主次裂隙近直角相交，充填物主要为粘土。
破裂压力
MPa 12.63 16.74 17.79 14.04 16.61 11.37
破裂压力梯度
╳ 10-2MPa/m 1.9 3.23 5.99 2.26 1.91 2.01
压力计深 度 M
663.93 517.38 296.64 621.28 855.65 550.38
渗透率0.020～0.18md， 渗透性较差；储层压力 梯度0.94～1.75×102MPa/m，为常压～高 压储层，地层倾角大的 区域高于地层倾角平缓 区域；闭合压力梯度 1.78～5.35×102MPa/m，较高～异常 高，随地层倾角增加而 升高。
兰式体积 VLdaf 44.80 34.53
饱
兰式压力
和
度
PLdaf
S实
测
2.57
73 %
1.96
68 %
样品号
YSL1005 YSL1006 YSL1008
岩心
3 3
2顶
井号
岩性
YSL1 YSL1 YSL1
深灰色粉砂岩 深灰色砂岩 深灰色砂岩
深度 (m)
608.30 604.87 595.71
层位
储层温度 °C
31.54
29. 5 25.9 23.06 33.39 31.25
井号
YSL2-1V YSL3 YSL4 YSL6 YSL11 YSL14
沐爱区域乐平组煤层地破试验数据表
闭合压力
MPa 11.85 15.79 15.89 13.57 15.9 10.94
闭合压力梯 度
╳10 -2MPa/m 1.78 3.05 5.36 2.19 1.82 1.93
井号
YSL-03 YSL-04
YSL3和4井乐平组煤岩含气饱和度数据表
主力 煤层
7+8
实测 含气量
G Cdaf
25.65
储层 压力
P
9.06
水分 Mad 1.01
灰分 Ad 28.90
挥发分 Vdaf 10.81
7+8
15.63
3.91
0.76
40.32
9.15
沐爱YSL1煤层隔层孔隙度、渗透率实验数据
地质概况
乐平组煤层气勘探评价井位部署图
勘探开发目的层是二叠系上统乐平组。乐平组自上而下发育 2#、3#、4#、7#、8#、9#煤层等六套煤层。其中，2#、3#、7#、8# 煤层发育连续、稳定。
地质概况
?勘查区块内大部分区域的煤岩煤层气含气量大于10m3/t； ?YSL3、YSL4井的煤岩组分分析以有机组分为主，占85%； ?YSL3、YSL4井分析煤岩灰分约26%、挥发份约7%，全硫低于3%； ?顶底板力学性质（如下表）
压力梯度 ╳10 -2MPa/m
0.96
1.75 1.31 0.936 1.02 1.06
渗透率 md
0.02
0.038 0.027 0.18 0.02 0.12
表皮 系数
-0.38
0.0017 -1.87 -1.51 -3.4 -3.44
调查半径 m
5.71
4.82 4.08 5.13 4.93 9.71
⊥
⊥ ⊥
抗压强度
干燥 /MPa
饱和 /MPa
31.63
34.81 18.17
21.27
24.71 11.84
软化 系数
抗拉强 度
/MPa
0.67 1.52
0.71 1.69 0.65 0.94
变形特性
弹性模量 ×10 4
Mpa
泊松 比
1.463
0.19
1.672
0.20
1.258
0.23
地质概况
?YSL3、YSL4井7+8#煤层含气饱和度测试较高； ?YSL1井岩芯分析砂岩孔隙度小、渗透率低，是煤岩层很好的隔层。
筠连地区浅层页岩气井压裂 施工阶段总结报告
2012年11月
汇报主要内容
?第一部分 地质概况 ?第二部分 设计依据和压裂工艺 ?第三部分 压裂工作量完成情况 ?第四部分 典型井例分析 ?第五部分 压裂难点与存在问题分析 ?第六部分 下步改进意见与建议
第一部分 地质概况
地质概况
沐爱区域乐平组煤层厚度等值线图
1.138
1.267
泊松比 0.24 0.23
沐爱地区乐平组煤芯煤 层气含量测试结果
YSL3井煤层及顶板岩石力学性质测定结果表
层位
2+3 煤底板 7+8 煤顶板 7+8 煤底板
岩性
深度 /m
细砂岩
砂岩 砂岩
506.40-506.81
526.98-527.50 535.37-536.05
压力 与 层理 关系