页岩气藏水力压裂技术进展_叶静
页岩气压裂试气工程技术进展
页岩气压裂试气工程技术进展发布时间：2022-09-23T08:59:03.738Z 来源：《中国科技信息》2022年10期第5月作者：张小霞1 王子振2[导读] 页岩气具有开采难度大、安全风险高、技术涉及面广的特点。
我国作为全球第三个商业开采页岩气的国家张小霞1 王子振21.陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司延长气田采气四厂陕西省延安市 7275002.陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司延长气田采气三厂陕西省延安市 717500摘要：页岩气具有开采难度大、安全风险高、技术涉及面广的特点。
我国作为全球第三个商业开采页岩气的国家，在相关技术发展与商业应用上仍然处于探索阶段。
笔者针对页岩气压裂试气工程技术的相关应用进行简要论述，希望对促进行业发展有所帮助。
关键词：页岩气；泵送桥塞；分段压裂；连续油管；试气引言页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，其中气体以吸附或游离状态为主要存在方式，气流的阻力比常规天然气大，绝大部分的井都需要实施储层压裂改造才能进行开采，其对技术的要求很高。
美国页岩气资源勘探开发成功的一个关键原因就是其勘探开发技术的进步与创新，其中最重要的两种技术就是水平井技术和压裂技术。
而目前我国的页岩气勘探开发还处于探索阶段，距离规模开发还有较大距离，当前还未成熟完善的开发技术制约了我国页岩气的发展，因此，页岩气勘探开发有待于未来相应技术的进步与创新。
通过相关科研成果的有效应用和相应国家税收政策的扶持，从而推进我国页岩气勘探开发的快速发展。
1 页岩气勘探开发进展1.1全球页岩气勘探开发进展在全球，美国和加拿大是页岩气资源勘探开发最为成功的地区，美国页岩气勘探开发历程说明进行页岩气规模开发是工业化成功的关键，2000～2010年的十年间北美地区的页岩气年产量从100×108ｍ3迅速增加到1500×108ｍ3，增长了15倍以上，2020年美国页岩气产量占全美天然气总产量的68.3%，主要来自马塞勒斯、二叠盆地、海恩斯维尔、尤蒂卡和伊格尔福特等区带。
深层页岩气分段压裂技术现状及发展
深层页岩气分段压裂技术现状及发展深层页岩气分段压裂技术是一种在页岩层中利用压裂技术进行油气开采的方法。
与传统的压裂技术相比，深层页岩气分段压裂技术在水平井段长、裂缝水平井段长、完井间距等方面都有较大的区别。
深层页岩气分段压裂技术的主要原理是将水平井段分为多个小段，在不同的小段采用不同的压裂参数进行压裂作业。
通过这种方式，可以充分利用井段的长连通性，减小压裂压力损失，提高压裂效果。
深层页岩气分段压裂技术的发展经历了几个阶段。
起初，主要采用人工控制压裂技术，即在不同的井段使用不同的压裂参数。
后来，随着自动化技术的发展，出现了自动分段压裂技术，即通过自动控制系统实现分段压裂。
目前，一些先进的分段压裂技术采用了井下信号传输、自适应控制和实时监测等技术，可以实现更精细的分段压裂作业。
深层页岩气分段压裂技术的发展面临着一些挑战。
由于受到地质条件的限制，不同井段之间的油气资源分布不均匀，因此如何确定分段压裂的参数仍然是一个难题。
分段压裂技术在实施过程中需要投入大量的人力、物力和财力，成本较高。
由于分段压裂技术需要在井下进行操作，存在一定的安全隐患。
未来，深层页岩气分段压裂技术仍有进一步的发展空间。
一方面，随着井下自动化技术的进一步发展，可以实现更精确的分段压裂控制，提高开采效率。
可以通过研究页岩气储层的物理性质，以及使用仿真模拟技术，提高对分段压裂参数的准确预测能力。
深层页岩气分段压裂技术是一种有很大潜力的油气开采技术。
尽管仍然面临一些挑战，但通过进一步研究和技术创新，相信可以实现更有效、安全、经济的深层页岩气开采。
水力压裂技术在页岩气开发中的应用
水力压裂技术在页岩气开发中的应用近年来，页岩气开发一直备受关注。
作为一种非常重要的天然气资源，它可以很好地满足我们的能源需求。
然而，页岩气的开采并不是一件简单的事情。
它的开发需要依靠一些高端技术，其中最重要的就是水力压裂技术。
本文将从这一技术的应用角度，来探讨水力压裂在页岩气开发中的应用。
一、水力压裂技术简介水力压裂技术是一种通过高压水将岩石裂开的技术。
它是一种用于提高天然气、石油或其他矿物质开采率的方法。
该技术利用高压液体对岩石施加压力，从而形成裂缝，并将油气释放出来。
这些油气沿着裂缝移动，最终被收集起来。
二、水力压裂在页岩气开发中的应用1. 提高采收率页岩气的开采过程比较困难，因为天然气储存在岩石裂缝中，而且岩石的质地也很硬。
水力压裂技术可以帮助解决这个问题。
它可以通过高压水的作用，裂开岩石，形成裂缝，从而释放出页岩气，提高开采率。
2. 减少环境污染水力压裂技术可以比较好地减少环境污染。
它是一种非常干净的技术，不需要使用化学药品。
相比于常规开采方法，它可以极大地减少地面的废弃物和水污染。
3. 提高经济效益水力压裂技术可以大大提高页岩气的开采效率。
这将对经济效益产生积极的影响。
通过减少投入，提高产出，水力压裂技术可以带来可观的利润。
4. 实现能源安全随着全球化的发展，能源安全越来越受到关注。
水力压裂技术可以帮助实现能源安全。
它可以大大提高我们对国内矿产资源的依赖，减少对进口矿物质的需求。
三、水力压裂技术面临的挑战尽管水力压裂技术在页岩气开发中有很多好处，但它也面临着一些挑战。
这些挑战包括：1. 高成本水力压裂技术的成本非常高。
要使用这种技术，必须购买昂贵的压裂设备和材料。
对于一些没有足够预算和技术支持的企业来说，这可能会限制它们的发展。
2. 水资源紧缺水力压裂技术需要大量的水资源。
岩石裂隙需要用水冲洗，以便释放天然气。
考虑到一些地方水资源极为紧缺，使用水力压裂技术可能会让当地面临水资源短缺的风险。
页岩气藏水力压裂技术进展
页岩气藏水力压裂技术进展
叶静;胡永全;叶生林;王丹
【期刊名称】《天然气勘探与开发》
【年(卷),期】2012(035)004
【摘要】目前,水平井和多段压裂是页岩气开发的核心技术,结合页岩地层特点和页岩地层压裂后不同于常规地层的特征,介绍多种页岩气藏压裂设计模型；然后对页岩气压裂作业中的压裂材料(包括压裂液、支撑剂和添加剂)的选择、压裂设计与实施、压裂评价、施工监测(包括裂缝、压裂液、支撑剂和裂缝导流能力的监测)以及常用的压裂技术进行具体分析；最后得出相关的结论和认识,指出页岩气的增产机理和今后的研究方向.
【总页数】5页(P64-68)
【作者】叶静;胡永全;叶生林;王丹
【作者单位】“油气藏地质及开发”工程国家重点实验室·西南石油大学;“油气藏地质及开发”工程国家重点实验室·西南石油大学;中国石油吐哈油田公司勘探公司;“油气藏地质及开发”工程国家重点实验室·西南石油大学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.页岩气藏水力压裂渗吸机理数值模拟研究 [J], 雷征东;覃斌;刘双双;蔚涛
2.页岩气藏水力压裂和爆燃压裂对比分析 [J], 杨宏拓
3.含层理页岩气藏水力压裂裂纹扩展规律解析分析 [J], 孙可明;张树翠
4.页岩气藏水力压裂中应力-流压耦合效应及\r人工裂缝扩展规律 [J], 张建光;李
湘萍;王传睿;吕爱民;孙致学
5.页岩气藏水平井多级水力压裂方法优选 [J], 薛明宇;程远方;闫传梁;李阳;李庆超;韩松财
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深层页岩气分段压裂技术现状及发展
深层页岩气分段压裂技术现状及发展页岩气在未来的能源资源分布中占据了重要的地位，但是在开采过程中，如何有效地开采和提高产能一直是在探索的问题。
其中，深层页岩气分段压裂技术是一种有效的技术手段，目前在国内外也受到了广泛的应用。
深层页岩气分段压裂技术是一种通过水力压裂技术在岩石内部形成一连串的裂缝，使得岩石之间的气能够顺畅地流动，从而提高气体的采收率和产量的技术。
这种技术需要在地下井中施工，通常由一组或多组压裂级别组成，每一组压裂级别都由若干个井下压裂口（压裂装置和尾部封装器）组成。
目前，深层页岩气分段压裂技术主要依靠水力压裂技术来实现。
利用高压水射入岩石内部，使得岩石内部形成一连串的裂缝，从而使得岩石之间的气能够顺畅地流动，从而提高气体的采收率和产量。
水力压裂技术可以分为两类，一类是水平压裂，另一类是垂直压裂。
水平压裂适用于岩石层倾角较小的地方，而垂直压裂适用于岩石层倾角较大的地方。
除此之外，还有一些改进技术，比如改进液压控制技术、压力控制技术、及时监测技术等。
目前，深层页岩气分段压裂技术已经被广泛应用于国内外的页岩气开采领域。
在美国，深层页岩气分段压裂技术已经被应用了数十年，并在该国的沿海地区和内陆油田得到了广泛的应用。
在国内，目前已经应用该技术的有西南、华南、华北、东北等地的许多油气田，主要的压裂井深度可以达到数千米以上。
未来，深层页岩气分段压裂技术将会朝着更加智能化、高效化的方向发展。
随着数字化技术、人工智能等技术的不断推广和应用，深层页岩气分段压裂技术将能够更好地实现精准压裂、优化生产和控制成本等目标。
同时，未来可能还会涌现出一些新的技术和方法，例如激光压裂、电化学压裂等新技术，这些新技术将有望为深层页岩气分段压裂技术的研发和实际应用带来新的突破。
总之，深层页岩气分段压裂技术的应用已经成为现代油气勘探开发的重要工具之一。
未来，随着技术的不断进步和完善，深层页岩气分段压裂技术的应用将会更加广泛，为我们开采更多的页岩气资源提供坚实的技术保障。
水力压裂技术在页岩气开采中的应用前景分析
水力压裂技术在页岩气开采中的应用前景分析引言：近年来，页岩气作为一种非常有前景的新型能源逐渐受到人们的关注。
为了实现高效率的页岩气开采，水力压裂技术成为了一种不可或缺的手段。
本文将对水力压裂技术在页岩气开采中的应用前景进行分析。
一、水力压裂技术的基本原理水力压裂技术是一种通过高压注水将岩石破碎并形成裂缝，以便释放清洁燃料的方法。
具体而言，该技术采用高压水射流将勘探井中的页岩破碎，使得天然气能够更容易地从岩石中释放出来。
水力压裂技术通常包括以下几个关键步骤：首先，需要选择合适的液体注入井中，常见的液体包括水、砂和添加剂。
其次，通过高压注水，将液体注入至井中，形成裂缝。
最后，释放压力后，裂缝中的水会返回地表，而页岩中的天然气则会逐渐流出，被收集起来。
二、水力压裂技术的优势1. 提高页岩气产量：通过水力压裂技术，可以破碎页岩岩石，增加气体透气性，从而提高天然气的产量。
2. 拓宽开采范围：水力压裂技术可以有效地增加页岩气的开采范围。
由于破碎岩石形成的裂缝，天然气可以更容易地流入井筒中，方便采集。
3. 降低开采成本：水力压裂技术可以通过一次性注入大量液体，一次性压裂多个产气层，从而减少开采周期，降低开采成本。
4. 环保可持续：相比传统开采方法，水力压裂会产生较少的排放物和二氧化碳，具有较好的环保可持续性。
三、水力压裂技术在页岩气开采中的应用前景1. 技术不断成熟：随着技术研究和实践经验的积累，水力压裂技术已经取得了显著进展，实现了从试验研究到商业应用的转变。
预计未来会有更多创新的水力压裂技术被应用于页岩气开采中，进一步提高开采效率。
2. 巨大的页岩气资源：全球范围内存在大量的页岩气资源，其中包括美国、中国等国家的潜在巨大储量。
水力压裂技术的应用可以帮助实现这些储量的有效开发，为能源市场提供更多清洁能源。
3. 技术改进的空间：目前的水力压裂技术仍然存在一些挑战，包括水资源消耗、地震风险等。
未来的研究将更加注重技术改进，解决上述挑战，并且提高技术的安全性和环保性。
深层页岩气分段压裂技术现状及发展
深层页岩气分段压裂技术现状及发展深层页岩气分段压裂技术是通过人工手段将裂缝延伸至深层页岩岩体的工程技术。
该技术通过在水力压裂过程中针对不同的构造层段设计并实施不同的压裂方案，实现对含气页岩不同层段的开采。
深层页岩气分段压裂技术目前已经成为页岩气开采中不可或缺的重要技术之一，为页岩气产业的高效、安全发展奠定了坚实的基础。
下面从现状和发展两方面介绍深层页岩气分段压裂技术的技术特点、优势和发展前景，以期为相关研究提供参考。
一、现状（1）技术特点：深层页岩气分段压裂技术的最重要特点是该技术能针对不同的岩石构造层段设计开采方案，以充分利用页岩气资源的潜力。
具体说来，该技术尤其重视岩体的连通性以及与裂缝有关的影响因素，如压力、粘滞力、惯性力、流体扰动等。
其次，该技术充分发挥了水力压裂的优势，这种技术不仅能够支持液态流体的输送和穿透，还能借助高压技术和密闭装置来加强裂隙的扩张和断裂。
此外，该技术还具有较高的灵活性和适应性。
不仅可以针对具体的页岩气井段实施相应的压裂方案，还可在实际情况发生变化时及时调整，以取得更好的开采效果。
深层页岩气分段压裂技术的优势主要表现在以下三个方面。
1.增加气藏生产能力：该技术能够大幅度增加气藏的产能，提升了页岩气开发的经济效益。
2.提高钻井效率：该技术在钻井前和开采过程中都能够加速工作的进展和效率，减少了生产成本和资源浪费。
3.降低钻井风险：该技术能够有效地防止钻井过程中的意外事故和费用增加等问题。
同时，对于岩石的识别和评估也能更加准确，减少钻井中的误差和风险。
1.模拟模型的建立：通过基于模拟模型的设计和试验，使得技术方案的可靠性和稳定性得到提高。
2.充填液的改良：针对页岩岩体的特殊性和独特的技术需求，研发和改良充填液的种类和成分，以提高压裂效果和减少井壁损坏问题。
3.防漏系统的建设：建立起完善的防漏系统，尤其是在质量控制和压力控制方面，能够更好地保障压裂过程的安全性和稳定性。
4.新型仪表仪器的应用：运用新型的仪表仪器，一方面能够更准确地判断岩石构造层段的特点，另一方面还能够提示压裂操作中出现的异常情况。
页岩气开发水力压裂技术综述
页岩气开发水力压裂技术综述一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，页岩气作为一种清洁、高效的能源，正逐渐受到广泛关注。
作为页岩气开发中的核心技术之一，水力压裂技术在提升页岩气开采效率和产量方面发挥着至关重要的作用。
本文旨在全面综述页岩气开发水力压裂技术的最新研究进展、应用现状以及未来发展趋势，以期为相关领域的科研人员、工程技术人员和政策制定者提供有益的参考和借鉴。
文章首先介绍了页岩气及其开发背景，阐述了水力压裂技术在页岩气开发中的重要性和意义。
接着，文章对水力压裂技术的基本原理和流程进行了详细阐述，包括压裂液的选择、压裂设备的设计与选型、压裂施工过程中的关键参数控制等方面。
在此基础上，文章重点综述了水力压裂技术在页岩气开发中的应用现状，包括压裂工艺的优化、压裂液体系的改进、压裂效果的评估等方面。
文章还对水力压裂技术面临的挑战和问题进行了深入分析，如环境保护、水资源利用、技术创新等方面的挑战。
文章展望了水力压裂技术在页岩气开发中的未来发展趋势，提出了加强技术研发、优化压裂工艺、提高压裂效率、强化环境保护等方面的建议。
通过本文的综述，旨在推动水力压裂技术在页岩气开发中的进一步发展，为实现清洁、高效的能源利用和可持续发展做出积极贡献。
二、页岩气开发概述页岩气，作为一种重要的非传统天然气资源，近年来在全球范围内受到了广泛的关注。
它主要赋存于页岩地层中，以游离态或吸附态存在，具有开采难度大、技术要求高的特点。
页岩气的开发对于满足全球能源需求、优化能源结构、减少环境污染等方面具有重要意义。
页岩气的开发过程主要包括勘探、钻井、完井、压裂、采气等阶段。
其中，水力压裂技术是页岩气开发中的核心技术之一。
通过向井筒内注入高压、大流量的压裂液，使页岩层形成裂缝，进而增大页岩气的渗流通道，提高采收率。
水力压裂技术的成功与否，直接关系到页岩气开发的效益和成本。
在全球范围内，北美地区的页岩气开发起步较早，技术成熟，产量稳居世界前列。
页岩气储层脉冲水力压裂机理
汇报人：2023-11-28•页岩气储层概述•脉冲水力压裂技术原理•页岩气储层脉冲水力压裂实验研究•页岩气储层脉冲水力压裂数值模拟研究目•页岩气储层脉冲水力压裂优化设计•研究展望与未来发展趋势录01页岩气储层概述页岩气储层具有很低的孔隙度和渗透率，导致气体流动性差。
低孔低渗页岩气储层内部存在不均匀性，包括层内、层间和纵向上的非均质性。
非均质性强页岩气储层中的有机质和粘土矿物具有很强的吸附能力，能够大量吸附气体。
吸附能力强页岩气储层的特点1 2 3页岩气储层主要在湖泊、河流等沉积环境中形成，这些环境提供了丰富的有机质来源。
沉积环境埋藏深度对页岩气储层的成熟度和压力有重要影响，通常需要达到一定的深度才能形成可供开采的页岩气。
埋藏深度页岩气储层在高温高压条件下形成，这些条件有利于有机质的转化和储层物性的改善。
高温高压页岩气储层的形成与演化01页岩气是一种清洁、高效的能源，对满足全球能源需求具有重要意义。
能源需求02页岩气储层具有巨大的资源潜力，开发利用有助于推动经济发展。
资源开发03对页岩气储层的研究有助于推动地质理论、油气勘探和开发技术的发展。
科技进步页岩气储层的研究意义02脉冲水力压裂技术原理脉冲水力压裂技术概述脉冲水力压裂技术是一种新型的水力压裂技术，通过产生高压脉冲，利用压力波对岩石的冲击作用，使岩石产生微裂缝，从而达到提高油气储层渗透性的目的。
脉冲水力压裂技术的特点与传统的水力压裂技术相比，脉冲水力压裂技术具有更高的渗透性提高效果，同时对储层的伤害更小，具有更好的储层保护效果。
岩石的力学性质页岩等岩石具有较高的抗压强度和抗拉强度，但在受到周期性冲击载荷时，其力学性质会发生变化，产生疲劳损伤。
脉冲水力压裂的力学机制通过产生高压脉冲，对岩石产生周期性的冲击载荷，使岩石产生疲劳损伤，从而在岩石内部形成微裂缝。
脉冲水力压裂的力学过程在脉冲水力压裂过程中，需要使用高压流体来产生高压脉冲，因此需要对流体的动力学性质进行了解。
页岩气储层压裂改造关键技术及发展趋势
研究现状
页岩气储层压裂改造关键技术的研究和应用主要包括以下几个方面：压裂液选 择、压裂工艺和参数控制等。目前，常见的压裂技术方法有水力压裂、酸压裂、 气体压裂等。其中，水力压裂是最常用的技术方法，通过将高压流体注入地层， 使地层产生裂缝，再通过支撑剂对裂缝进行支撑，以提高产气量。
酸压裂则适用于解决低渗透率和复杂岩性带来的挑战，通过酸液腐蚀性地层岩 石，形成裂缝，再通过支撑剂进行支撑。气体压裂则使用气体作为压裂液，具 有粘度低、滤失性好等优点，适用于低孔隙度地层。
结论
页岩气储层压裂改造关键技术是页岩气开发的重要组成部分。本次演示介绍了 页岩气储层压裂改造关键技术的现状、关键技术和发展趋势。随着技术的不断 进步和应用经验的积累，页岩气储层压裂改造关键技术的发展趋势将更加多元 化、智能化和环保化。
在未来的研究和实践中，需要进一步探索和发展更加高效、环保、适用的页岩 气储层压裂改造关键技术，以推动页岩气产业的可持续发展。
3、渗透率测试实验：通过测量气体或液体在岩石样品中的渗透速率，可以获 得岩石的渗透率等储层参数。
3、渗透率测试实验：通过测量 气体或液体在岩石样品中的渗透 速率
1、数据采集：通过实验手段获取页岩气藏储层的各项参数，如孔隙度、渗透 率、地应力等。
2、处理数据：对采集到的数据进行处理和分析，如计算裂缝的长度、高度、 渗透率等参数。
参考内容
随着全球对清洁能源需求的不断增长，页岩气作为一种非常规天然气资源，逐 渐得到了广泛。页岩气藏储层具有独特的物理性质和复杂的储层特征，因此其 压裂实验评价成为了一个关键环节。本次演示将介绍页岩气藏储层压裂实验评 价的关键技术，包括页岩气藏储层特点、压裂实验评价关键技术以及评价方法 等方面的内容。
发展趋势
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目前， 模拟页岩气藏缝网系统的模型大致有 ： （ 1 ） 金属丝网水力压裂模型 该模型（ 图 2 ） 常被用于预测页岩水平井缝网的 延伸， 它的支撑剂传输模块可以计算缝网中支撑剂的 铺置
［6 ］
。 施工压
力和缝网的复杂变化是建模的巨大挑战 。 页岩地 层形成的复杂缝网最大化了页岩规模 、 裂缝密度和裂
作者简介
。施工中每级缝网都用伴生微地震波分布 、
施工数据和地层几何性质来表征 。该模型描述了所
1987 年出生， 叶静， 女， 西南石油大学在读硕士研究生； 主要从事油气田增产理论与技术方面的研究工作。地址： （ 610500 ） 西南石
油大学研究生院油气田开发专业硕 10 级 3 班。电话： 15378180336 。E－mai： yejing5207. m@ 163. com
图4 压裂液随岩性的变化规律
（ 1 ） 常规支撑剂 由于减阻水携带支撑剂的能力很低， 使用 30 /50 目和 20 /40 目砂时， 只有部分裂缝具有较高的导流能 因此开始采用 40 /80 目轻质陶瓷和 100 目砂， 这 力， 样可以增加运输距离和桥接裂缝， 从而增加缝网密 度。在一些压力较高的井中也经常使用 40 /70 目、 30 /50 目和 100 目的中型密度陶粒。 （ 2 ） 非常规支撑剂 非常规支撑剂是由树脂涂层的多孔陶瓷、 核桃 壳、 热塑性塑料、 纳米复合材料、 聚合物和其它树脂或 塑料组成。其密度大多低于常规支撑剂， 有多种尺寸 并可利用部分单层优势， 但它在高闭合压力下易产生 比重 变形 。超轻型支撑剂 （ ULWP ） 具有粒度高、 低、 密度小和可利用部分单层优势等特点， 现已广泛 用于页岩压裂。 ULWP 密度较小， 沉降速度缓慢， 因 此被压裂液向纵向和横向输送的距离更远。 ULWP 受压易变形， 从而导致温度和闭合压力过高， 这一点 ［15 ］ 限制了其在中深井中的应用 。 页岩压裂常用的另 它包括树脂、 中 一种非常规支撑剂是覆膜砂支撑剂， ， 强度陶瓷和高强度支撑剂如烧结陶粒锆氧化物等 常 用于页岩压裂的最后阶段， 以阻止支撑剂回流和维持 ［16 ］ 。 近井渗透 在压裂过程中， 要根据支撑剂的运输 性能和裂缝复杂性来正确选择适当的支撑剂或支撑 剂组合。
。该方法可获得流压、 缝宽、 裂缝渗透率、 裂缝
适合 条数和裂缝壁表面积的详细资料 。该方法简单， 但它的精度较低。 现场应用，
开发试采
天然气勘探与开发
2012 年 10 月出版
而产生接触应力， 紧贴井壁密封， 从而实现分层分段。 该技术优点有可靠性高、 成本和作业风险低、 压裂后 能很快转入试油投产， 目前已广泛应用于国外页岩气 压裂开发中。 （ 4 ） 水平井水力喷射分段压裂技术 该技术是综合射孔、 压裂、 封隔为一体的新型增 产改造技术。它利用水力喷射工具来分段压裂 ， 无需 封隔器和桥塞等封隔工具， 自动封堵且准确。它可实 现多级压裂， 优点有施工时间少、 成本低、 射孔定位 准、 压裂针对性强和对改造层段控制性高 。 （ 5 ） 水平井多井同步压裂技术 该技术是在两口或更多相邻井之间同时用多套 车组进行分段多簇压裂， 或在相邻井之间进行拉链式 交替压裂， 让页岩地层承受更高的压力， 增强邻井间 的应力干扰， 从而产生更复杂的缝网， 进而改变近井 ［12 ］ 地带的应力场 。这种复杂缝网依靠增加裂缝密度 和裂缝壁面表面积来增加 SRV 和提高产量。 （ 6 ） 超高导流能力压裂新技术 该技术是在页岩气网络压裂技术的基础上发展 而来的。它在设计思路、 应用材料和泵注工艺上与常 规网络压裂技术都有很大区别。该技术中， 真正提供 导流能力的不是支撑剂本身而是各个支撑剂堆间无 支撑剂充填的超高导流通道。 它使用高黏压裂液及 可溶性纤维把支撑剂紧裹起来， 并采用多段注入低黏 隔离液来形成超高导流通道， 其优点还包括低净压 高施工可操作性及高安全性等。 力、
［14 ］ 。 发生变化（ 图 4 ） 3. 2 支撑剂
支撑剂也是页岩压裂的重要组成部分。 支撑剂 通常是颗粒材料， 它与压裂液混合来撑开或保持所创 建的裂缝， 使气体流向井筒。页岩压裂施工中所使用 的支撑剂大致分为以下两种： · 66·
4
页岩气藏压裂实施与评价
压裂评价对于压裂的实施是一项重要的工作。 压裂分析包括： 小型压裂分析、 压裂模拟、 压后分析以
介绍多种页岩气藏压裂设计模型 ； 然后对页岩气压裂作业中的压裂材料 （ 包括压裂液 、 支撑剂 常规地层的特征 ， 和添加剂 ） 的选择 、 压裂设计与实施 、 压裂评价 、 施工监测 （ 包括裂缝 、 压裂液 、 支撑剂和裂缝导流能力的监测 ） 以 指出页岩气的增产机理和今后的研究方向 。 图 4 及常用的压裂技术进行具体分析 ； 最后得出相关的结论和认识 ， 表 2 参 21 关键词 页岩气 水力压裂 压裂材料 压裂设计和评价 压裂监测
图2
复杂缝网的金属丝网模型
排量， 桶 /分 砂浓度 磅 /加
（ 2 ） 三维离散缝网（ DFN） 模型 该三维模型的建立利用了与岩石性质 、 地质力学 和其他地震相关的参数， 并利用成像和密度测井来分 析裂缝。通过断层距离、 岩体性质、 不连续特征和各 种伴生特征等参数可获得裂缝强度的三维分布 。 当 给定裂缝倾角和方位角时， 便可获得二维或三维性 DFN 和具体的裂缝几何尺寸 质、 （ 3 ） 双孔隙地层模型 该模型能有效模拟页岩气藏， 它的建立结合了物 HFT 主裂 理性质和工程参数， 包括压裂液质量守恒， 缝和缝网强度的空间非均质性
。 与常规气藏不同， 页岩气
藏具有独立的油气系统， 烃源岩、 储集层和盖层都是 其本身， 生成后的运移也发生在其内部。页岩气的地 也不同于煤层气。页岩气 质特征既不同于常规气藏， 井虽然产能低， 但具有生产周期和开采寿命长的优 点， 开采寿命一般为 30 年 ～ 50 年， 有的甚至能达 80 ［2 ］ 年 。近年来， 能源的严峻形势和价格的快速增长 使页岩气在全世界受到广泛的重视。 美国是世界上 而我国页岩气的 页岩气勘探开发技术最成熟的国家 ， 勘探和开发起步较晚， 需进一步的发展和完善， 力争 进入新的发展阶段。
开发试采
天然气勘探与开发
2012 年 10 月出版
页岩气藏水力压裂技术进展
叶 静
1
胡永全
1
叶生林
2
王
丹
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（ 1. “油气藏地质及开发 ” 工程国家重点实验室·西南石油大学 2. 中国石油吐哈油田公司勘探公司）
摘
要
目前 ， 水平井和多段压裂是页岩气开发的核心技术 ， 结合页岩地层特点和页岩地层压裂后不同于
［13 ］
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3. 1
页岩气藏压裂材料
压裂液
页岩地层和常规地层类似， 需要与储层相配伍的 成本和效益兼顾的液体。 目前页岩最常见的流体体
［13 ］ 系是中性低浓度线性凝胶减阻水 。 减阻水是一种 水基压裂液， 它具有低伤害、 低摩阻、 低成本、 易形成
易返排、 易回收及环境污染小等特点。 它 复杂缝网、 的缺点是由于粘度极低而导致的支撑剂运输性能较 差和泵入宽度较窄。 近来活性流体的使用促进了水 基压裂的使用。压裂液要根据储层条件和性质来选 岩石从高渗塑性变化到低渗脆性时压裂液选择要 择，
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第 35 卷
第4 期
天然气勘探与开发
开发试采
有级的系统性分析， 如早期施工对后期施工的潜在影 响、 缝网各性质间的关系和裂缝表面积与施工参数的 关系等。该模型常被用来检查每个缝网中支撑剂的 充填以及后期施工方法的改进和优化 。
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2. 1
页岩气藏水平井压裂工艺技术
页岩压裂工艺特点
由于页岩与常规砂岩不同， 它具有基质渗透率极 低和裂缝十分发育的特点， 因此， 页岩气井的压裂一 般具有大规模、 大排量和低砂比的特点（ 表 1 ） 。
表1 施工参数 级数 桶 /级 美国页岩的压裂施工平均参数 Barnett 4 ～6 17100 70 ～ 80 0. 57 Haynesville Marcellus 10 ～ 18 10600 70 2. 5 6 ～ 19 10000 80 2. 5 Woodford 6 ～ 12 17000 70 ～ 90 1. 0
［8 ］ ［7 ］
页岩地层整个裂缝网络系统一直随着注入液量 ［11 ］ ， 因此， 页岩气井需要使用大 的增加而增加（ 图 3 ） 型压裂工艺技术来提高产量。
。
。 它利用 HFT 和质
谱数据通过建立离散缝网和双孔隙模型来模拟页岩 气藏缝网系统。页岩气藏数值模拟可以通过直接计 算双重介质的地层物性和先建立 DFN 再将其扩展为 双孔模型两种方式来实现。 此模型在给定裂缝强度 的条件下可以求出平均缝宽、 裂缝渗透率、 缝网孔隙 度、 地层渗透率和 σ 因子。该模型模拟页岩气藏有 4 个优点： ①处理时间少； ②能模拟地层的非均质性， 考 虑吸附和扩散作用
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页岩气藏压裂设计模型
图1 缝网系统形成示意图
页岩地层压裂后， 不像砂岩呈 180° 向两翼方向 ， 展布的单个双翼裂缝 而是不规则展布， 并与其他裂 缝连在一起形成由各种不同长、 宽、 高裂缝组合而成 的复杂缝网。复杂缝网分支的缝宽明显小于单裂缝 ， 因此常规支撑剂无法被运送到缝网尖端
［3 ］ ［4 ］
页岩气是一种潜在资源量巨大的非常规天然气 资源。页岩气以吸附或游离态存储于低孔低渗 、 富含 有机质的暗色泥岩、 高碳泥岩、 页岩及粉砂质岩类夹 生成于有机成因的各种阶段， 它主要以游离态 层中， （ 约 50% ） 存在于裂缝、 孔隙及其他储集空间中， 以吸 附态（ 约 50% ） 存在于干酪根、 粘土颗粒及孔隙表面， 极少量以溶解态储存
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裂技术已成为页岩气藏有效开发的主体技术 。 （ 1 ） 水平井多级可钻式桥塞封隔分段压裂技术 该技术特点是套管压裂、 多段分簇射孔和可钻式 桥塞封隔。它是射孔和坐封桥塞联作， 压裂结束后可 短时间钻掉所有桥塞， 节省了作业时间和成本， 从而 减小液体在地层的滞留时间和对地层的伤害 。 （ 2 ） 水平井多级滑套封隔器分段压裂技术 该技术与投球压差式封隔器原理相同 ， 通过井口 落球系统操控滑套， 具有作业时间短和成本低的优 点。它采用工具或压力坐封的机械式封隔器 ， 因此具 有工艺复杂、 风险大和多次下入工具串的缺点 。 （ 3 ） 水平井膨胀式封隔器分段压裂技术 该技术原理是遇油 / 水膨胀封隔器被下入井底预 定位置后， 遇油气或水后快速膨胀至井壁后继续膨胀 · 65·