徐志強(qiáng)(長(zhǎng)城鉆探工程有限公司壓裂公司頁(yè)巖氣壓裂項(xiàng)目部,遼寧 盤(pán)錦 124010)
關(guān)于頁(yè)巖氣井水力壓裂的探討
徐志強(qiáng)(長(zhǎng)城鉆探工程有限公司壓裂公司頁(yè)巖氣壓裂項(xiàng)目部,遼寧盤(pán)錦124010)
頁(yè)巖氣是一種新型的綠色能源,在當(dāng)前的高油價(jià)時(shí)期,對(duì)于頁(yè)巖氣的應(yīng)用不僅在一定程度上增加了與油價(jià)對(duì)等的新能源,同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)綠色環(huán)保,與社會(huì)發(fā)展密切聯(lián)系。但能源過(guò)度開(kāi)發(fā)勢(shì)必會(huì)造成環(huán)境污染,不利于解決能源短缺與環(huán)境保護(hù)之間的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)頁(yè)巖氣井水力壓裂技術(shù)進(jìn)行分析,以期實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)的黃金結(jié)合。
頁(yè)巖氣;井水力壓裂技術(shù);應(yīng)用研究
頁(yè)巖氣是蘊(yùn)藏在頁(yè)巖層可以開(kāi)發(fā)的天然氣資源,其主要以游離或者吸附狀態(tài)聚集在泥頁(yè)巖當(dāng)中,而且資源十分豐富,我國(guó)的海相頁(yè)巖氣排世界第一位,我國(guó)的陸相頁(yè)巖氣占全球陸相頁(yè)巖氣的22%,由此可見(jiàn),對(duì)于頁(yè)巖氣資源的開(kāi)發(fā)利用仍有很大空間[1]。此外,頁(yè)巖氣還具有無(wú)氣水界面、自生自儲(chǔ)、能夠大面積成藏、低滲漏率、低孔隙度的特點(diǎn),需要采用水平井技術(shù)或大型水利壓力技術(shù)才能進(jìn)行開(kāi)采,由此引出了井水力壓裂技術(shù)的應(yīng)用。
美國(guó)是世界上開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣最早的國(guó)家,發(fā)展非??欤夷戤a(chǎn)量占據(jù)世界第一,1947年,美國(guó)出現(xiàn)第一口頁(yè)巖氣井,進(jìn)入70年代,頁(yè)巖氣開(kāi)始得到大規(guī)模開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。美國(guó)的頁(yè)巖氣資源約占據(jù)全球資源的13%,主要分布在東北部、西南地區(qū)及墨西哥灣岸區(qū),2013年,美國(guó)的頁(yè)巖氣生產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到0.309萬(wàn)億m3,2014年達(dá)0.373萬(wàn)億m3,環(huán)比增幅達(dá)33%,由此可見(jiàn),美國(guó)對(duì)于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)。
加拿大的頁(yè)巖氣資源也十分豐富,資源主要集中在加拿大的沉積盆地、泥盆系底層等,當(dāng)前,已有多家尤其生產(chǎn)商在加拿大進(jìn)行頁(yè)巖氣開(kāi)采實(shí)驗(yàn),并逐步進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)。
我國(guó)的頁(yè)巖氣資源豐富,隨著油價(jià)水平的不斷提升,當(dāng)前也在不斷探求頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,以此緩解油價(jià)高漲帶來(lái)的資源緊張。
由于頁(yè)巖氣的儲(chǔ)層具有空隙多而小、滲漏率低的特點(diǎn),由此使得在開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的過(guò)程中需要采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施,保證資源開(kāi)發(fā)的產(chǎn)量及減少對(duì)儲(chǔ)層的損害[2]。對(duì)于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)必須經(jīng)過(guò)壓裂處理才能夠生產(chǎn),而且還需要明確頁(yè)巖氣的測(cè)量測(cè)量點(diǎn),為開(kāi)發(fā)提供依據(jù),另外,如何進(jìn)行壓裂,并保證壓裂后能夠得到合格的井眼也是在開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣過(guò)程中需要關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。
2.1多級(jí)壓裂
多級(jí)壓裂主要是指應(yīng)用限流或者封堵技術(shù)將儲(chǔ)層分隔開(kāi),然后進(jìn)行分段壓裂處理的技術(shù)措施,此種技術(shù)方法對(duì)儲(chǔ)層含氣特點(diǎn)進(jìn)行分析,并針對(duì)同一個(gè)井眼中的不同位置地層進(jìn)行分析,采用分段壓裂措施,如滑套完井或連續(xù)油管壓裂方法,以完成頁(yè)巖氣生產(chǎn)。頁(yè)巖氣水力壓裂中主要采用的是多級(jí)壓裂技術(shù),可以起到良好的增產(chǎn)效果。另外,多級(jí)壓裂除了可以進(jìn)行分段壓裂,還能夠進(jìn)行多段壓裂,針對(duì)同一口井的不同產(chǎn)層采取單獨(dú)壓裂方法。多級(jí)壓裂方法具有技術(shù)成熟、增產(chǎn)率高的特點(diǎn),在產(chǎn)層多、水平井段長(zhǎng)的井內(nèi)適用性較強(qiáng)。在我國(guó),對(duì)于多級(jí)壓裂技術(shù)的應(yīng)用也較為成熟,可行性較高。
2.2清水壓裂
在美國(guó)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中,采用清水壓裂技術(shù)能夠提高開(kāi)發(fā)產(chǎn)量,清水壓裂方法主要是在清水中添加減阻劑,將其作為壓裂液,此種壓裂液的成分較為簡(jiǎn)單,成本較低,尤其是其中所應(yīng)用的水屬于低粘度的流體,可以產(chǎn)生一些裂縫網(wǎng)絡(luò),從而可以減少清理次數(shù),也是一種清潔度較高的壓裂技術(shù)。此外,此種壓裂技術(shù)還可以提供較長(zhǎng)的裂縫,對(duì)于一些低滲透的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層中能夠獲取很好的壓裂效果。
2.3重復(fù)壓裂
重復(fù)壓裂方法主要是指頁(yè)巖氣井的初始?jí)毫烟幚沓霈F(xiàn)無(wú)效的情況,或者是由于時(shí)間關(guān)系導(dǎo)致現(xiàn)有支撐劑的質(zhì)量被損壞,從而使得頁(yè)巖氣的產(chǎn)量出現(xiàn)大幅下降的情況,然后應(yīng)用壓裂技術(shù)隊(duì)氣井重新實(shí)施壓裂增產(chǎn)工藝措施。在經(jīng)過(guò)初始的壓裂處理后,再生產(chǎn)一段時(shí)間,井眼周圍的應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)變化[3]。另外,重復(fù)壓裂能夠促使頁(yè)巖氣的產(chǎn)井恢復(fù)到初始狀態(tài),在天然裂縫存在儲(chǔ)層或非均勻底層的應(yīng)用效果較為顯著。重復(fù)壓裂并不是新研制的壓裂技術(shù),而是屬于壓裂作業(yè)中的一種工藝措施,關(guān)鍵在于選擇適當(dāng)?shù)臍饩?,?dāng)前,我國(guó)對(duì)于重復(fù)壓裂工藝的應(yīng)用也比較多,對(duì)于改造頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中的后期改造具有重要意義。
2.4同步壓裂
同步壓裂技術(shù)主要是指針對(duì)兩口或兩口以上的鄰近氣井同時(shí)進(jìn)行壓裂處理,這樣可以增加裂縫的網(wǎng)格密度及表面積,從而大大提升頁(yè)巖氣井的生產(chǎn)量[4]。此技術(shù)的應(yīng)用能夠促使水力裂縫在擴(kuò)展過(guò)程中產(chǎn)生相互作用,進(jìn)而產(chǎn)生更加復(fù)雜的封網(wǎng),增加相應(yīng)的改造體積,實(shí)現(xiàn)氣井產(chǎn)量的增加,提高采收率。當(dāng)前,此項(xiàng)技術(shù)對(duì)于應(yīng)用已經(jīng)可以保證多口井實(shí)現(xiàn)同時(shí)壓裂作業(yè),不僅能夠節(jié)約作業(yè)時(shí)間,還能夠強(qiáng)化壓裂效果,應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
隨著頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用,世界各國(guó)對(duì)于頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)也不斷提高重視,頁(yè)巖氣井水力壓裂已經(jīng)成為當(dāng)前開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的主要措施之一。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中,除了要加強(qiáng)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)研究,提高開(kāi)發(fā)產(chǎn)量外,還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的研究,實(shí)現(xiàn)兩者的黃金結(jié)合,從而更好的滿足資源開(kāi)發(fā)及應(yīng)用需求。
[1]錢(qián)伯章,李武廣.頁(yè)巖氣井水力壓裂技術(shù)及環(huán)境問(wèn)題探討[J].天然氣與石油,2013,01:48~53+4.
[2]賈利春,陳勉,金衍.國(guó)外頁(yè)巖氣井水力壓裂裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)展[J].天然氣與石油,2012,01:44~47+101~102.
[3]盧偉,李強(qiáng),萬(wàn)方來(lái).國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣井水力壓裂技術(shù)的發(fā)展及探討[J].能源與節(jié)能,2012,12:115+122.
[4]張?chǎng)?,金立平,董建?頁(yè)巖氣井水力壓裂技術(shù)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2016,02:157~158.