页岩气水力压裂技术探讨

2023-02-11

1 页岩气水力压裂技术国内外现状分析

在页岩气的开采过程中, 美国的技术比较成熟, 而且有着较长时间的开采经验, 页岩的储层厚度比较薄, 而且渗透性比较差, 根据这些特性, 美国目前使用的主要方法是水平井加多级压裂技术, 此外还有一些其它的技术手段, 比如说多级压裂、清水压裂、水利喷射压裂、重复压裂以及同步压裂等等。美国在页岩气开采过程中对于储层技术还做了一定的改造, 改造后的技术手段有氮气泡沫压裂和大型的水力压裂, 对于一些特殊条件的页岩气开采使用的是氮气泡沫压裂, 由于大型水力压裂技术在使用中会对地层产生一定的负面影响而且造价比较高, 基本上已经不再采用这种方法了, 对于页岩天然气量的一个主要因素是岩石裂缝的发育程度, 在采用压裂技术之前需要考虑如何获得较多的人为裂缝, 同时为了确保压裂技术达到一定的预期效果, 在具体的操作之前需要进行专业的压裂设计, 并进行模拟操作对人为裂缝的长度宽度及其延伸方向有一定的了解, 通过模拟预测压裂技术的实施效果。

2 主要的压裂技术分析

(1) 多级压裂

多级压裂技术指的是通过封堵球或者限流技术对于储层的不同层位进行分隔, 分隔之后进行分段压裂的一种技术手段。对于多级压裂技术而言, 在分层的过程中会根据储层的特点进行明确的划分, 这就使得在具体的操作过程中有了一定的针对性和目标性。多级压裂有两种方式, 一种是滑套封隔器分段压裂, 另外一种是可钻式桥塞分段压裂, 美国在这一方面技术比较成熟, 采用的是水平井和多级压裂技术相结合的方式, 在开采量上取得了一定的成绩。多级滑套封隔器分段压裂是页岩水平井多段压裂技术中比较前沿的, 它可以在水平井或者垂直井同时压裂较多的段面同时还不需要桥塞分隔。

(2) 清水压裂

清水压裂指的是在清水中加入一些外加剂作为压裂液进行的压裂作业, 外加剂主要包括减阻剂、稳定剂、表面活性剂等等, 所以清水压裂又可以成为减阻水压裂, 清水压裂在最开始使用的时候压裂液仅仅只有清水, 在操作过程中, 产生的裂缝导流能力比较差, 后来通过加入外加剂, 在使用过程中产生的裂缝导流效果得到了明显的提高, 而且使用的清水加入了少量的外加剂代替了前期使用的凝胶压裂液, 不仅降低了成本同时对于地层的破坏力也降低了, 最主要的是页岩气的开采量有了一定的提高, 正是由于这些优点, 使得清水压裂技术成为一种主要的压裂技术。中国石化在2010年5月的时候, 就使用过清水压裂技术进行作业并取得了成功。

(3) 同步压裂

同步压裂, 顾名思义指的就是对于两口或者两口以上的配对井进行同步压裂的操作技术, 同步压裂的主要原理是使用压裂液和支撑剂在高压的作用下从一口井向另外一口井转移, 在转移过程中要使得距离最短, 这种转移增加了水力压裂裂缝的密度, 同时根据井与井之间的连通可以使得裂缝的程度进一步的加大, 最大可能的使人为造成的裂缝和天然的裂缝连接到一起, 同步压裂技术在最初使用的时候, 仅仅只是在一定条件下的两口井之间的压裂, 一定条件指的是两口井之间的距离比较近而且深度基本上要相同。随着施工技术的不断成熟, 目前同步压裂技术已经发展到4口井同时进行压裂。同步压裂技术对于提高页岩气的产量效果显著, 同时对工作环境的影响较小, 完井速度很快, 降低了压裂成本, 这项技术主要用于页岩气开采的中期或者后期。

(4) 水力喷射压裂

水力压裂技术主要是将水力射孔、压裂、隔离集中在一起进行的水力压裂技术, 当储层中有一定数量的天然断裂时, 对裸眼水平井进行水力压裂会造成大量的液体损失, 对于压裂的效果也不理想, 使用水力喷射压裂方法可以解决这一问题, 这是因为水力喷射压裂不使用密封元件, 对于井筒的压力没有多大的影响, 可以快速的使多条裂缝压开。在具体操作时主要包括三个过程, 这三个过程分别是水力喷砂射孔、水力压裂和环空挤压等。在工作过程中不会受到水平井完井方式的约束, 可以在裸眼和不同的完井水平井中进行压裂, 美中不足的是它会受到压裂井深度和加砂规模的限制,

(5) 重复压裂

重复压裂指的是对于那些因为压裂处理无效或者支撑剂由于某些原因已经失去作用, 在开采过程中产量严重下降时, 需要对这些气井进行重新压裂的一种二次压裂技术方法, 重复压裂在压裂过程中会采取一定的增产措施, 这对于处理低渗、天然的裂缝发育、层状和非均匀地层效果比较明显, 重复压裂对于储层到井眼之间的线性流有一定的重建作用, 能够形成新的支撑裂缝。

通过以上的技术分析, 水力压裂技术已经成为页岩气开采过程中关键的技术手段, 在具体的开采过程中往往使用的是综合性的方法, 水平井加多级压裂已经发展成为一种比较成熟的技术方法, 清水压裂造价较低, 对于地层的破坏比较小, 在我国的常规油气开采中应用的比较多也比较成熟。