王進(jìn)超，胡 勇，湯 路

（中石油煤層氣有限責(zé)任公司臨汾分公司，山西臨汾 42300）

頁巖氣開采工藝技術(shù)探討

王進(jìn)超，胡 勇，湯 路

（中石油煤層氣有限責(zé)任公司臨汾分公司，山西臨汾 42300）

我國的頁巖氣開發(fā)處于初級階段，對頁巖氣開采工藝技術(shù)的研究，必須借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)，通過分析頁巖氣的儲存條件，采取必要的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)頁巖氣的開采。優(yōu)化設(shè)計頁巖氣開采工藝技術(shù)措施，才能得到最佳的頁巖氣產(chǎn)量，滿足頁巖氣用戶的需要。

頁巖氣；開采；工藝技術(shù)；探討

Abstract：The shale gas development in China is at the initial stage. The study of shale gas extraction technology must draw lessons from foreign experience and analyze the shale gas storage conditions and take the necessary technical means to realize shale gas exploitation. Optimize the design of shale gas mining technology measures in order to get the best shale gas production to meet the needs of shale gas users.

Key words：shale gas；mining；process technology；discussion

頁巖氣作為清潔的能源，作為天然氣的替代產(chǎn)物，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。而頁巖氣的開采難度比較大，通過優(yōu)化設(shè)計頁巖氣開采的工藝技術(shù)措施，得到最佳的頁巖氣產(chǎn)能，滿足用戶的需求。頁巖氣開采的工藝技術(shù)的研究，以水平井的鉆探為基礎(chǔ)，采取水力噴砂的射孔壓裂技術(shù)措施，提高頁巖儲層的滲透性，為合理開采頁巖氣提供有利的條件。

1 頁巖氣概述

頁巖氣的開發(fā)具有特殊的意義，但是開發(fā)的難度是非常大的。頁巖氣是沉積在致密性的頁巖中的非常規(guī)天然氣，屬于自生自儲型的天然氣。頁巖氣一般以游離狀態(tài)儲存在頁巖的縫隙和礦物的粒間孔隙中，也可以吸附狀態(tài)存在于礦物顆粒的表面。

頁巖是一種沉積巖，具有一定的致密性，巖石中含有石英和長石的碎屑，也含有一系列的化學(xué)成分，給頁巖氣的開采帶來一定的難度。頁巖具有極低的孔隙度和滲透率，具有非常巨大的礦物表面積。

頁巖氣的開發(fā)難度比較大，通過對致密性的頁巖儲層實(shí)施水力壓裂技術(shù)措施，提高頁巖儲層的滲透性，才能達(dá)到預(yù)期的開采目標(biāo)。經(jīng)過頁巖氣生產(chǎn)現(xiàn)場的試驗(yàn)研究，利用水力噴砂的射孔及壓裂技術(shù)措施，達(dá)到預(yù)期的壓裂施工效果。

2 頁巖氣開采工藝技術(shù)措施

頁巖氣開采的工藝比較復(fù)雜，通過各種科技手段的應(yīng)用，才能達(dá)到頁巖氣開采的技術(shù)要求。為了合理解決頁巖氣開發(fā)過程中存在的問題，分析頁巖氣儲層的地質(zhì)條件，確定其復(fù)雜性和特殊性，研究儲層的非均質(zhì)性，儲層巖石的致密性。頁巖氣開發(fā)的完鉆井技術(shù)措施包括直井和水平井的技術(shù)，合理提高固井施工質(zhì)量，滿足頁巖氣開采的需要。對頁巖氣儲層進(jìn)行改造，采取壓裂作業(yè)，改善頁巖氣的儲層滲透性，對水平井可以優(yōu)選水力噴射射孔壓裂技術(shù)，采用微地震監(jiān)測技術(shù)措施，使其達(dá)到最佳的壓裂施工效果，提高頁巖氣的開發(fā)效率。

2.1 水力噴砂射孔技術(shù)措施的應(yīng)用

設(shè)計水力噴砂射孔技術(shù)需要的流速，確定最佳的噴射時間，優(yōu)化設(shè)計噴砂液的濃度，使其達(dá)到最佳的噴砂射孔的效果。使噴射用的流體通過噴射工具，在高速流體沖擊作用下，形成射孔的通道，完成水力射孔的操作，使頁巖形成穩(wěn)定的孔，將氣井和頁巖氣層溝通起來，達(dá)到開采的技術(shù)要求。

2.2 水力噴砂壓裂技術(shù)措施

利用水力噴砂射孔定點(diǎn)壓裂技術(shù)措施，節(jié)省機(jī)械封隔的作用，下一次管柱，實(shí)現(xiàn)射孔和壓裂雙重施工操作，達(dá)到節(jié)能的技術(shù)要求。射流在噴砂的通道內(nèi)形成高壓，在油套管的環(huán)形空間內(nèi)泵入高壓液體，增加環(huán)空的壓力，噴砂射孔的壓力和環(huán)空液體的壓力進(jìn)行疊加，達(dá)到增加壓力的效果，當(dāng)壓力超過地層的破裂壓力時，實(shí)現(xiàn)了壓裂施工的效果。

將頁巖儲層壓開裂縫，達(dá)到增加頁巖儲層滲透性的目的。通過優(yōu)化水力噴砂壓裂的管柱設(shè)計，實(shí)現(xiàn)頁巖儲層的分段壓裂施工效果，同時解除由于砂堵而進(jìn)行反洗井的問題。應(yīng)用高耐磨的噴嘴，減少噴砂液的磨損，提高設(shè)備的使用效率，降低作業(yè)施工成本，滿足頁巖氣井壓裂施工的要求。

水力噴砂壓裂技術(shù)措施必須在指定的儲層進(jìn)行，才能達(dá)到預(yù)期的壓裂施工效果，能夠有效地控制裂縫的起裂，形成穩(wěn)定的裂縫，提高頁巖層的滲透性，滿足頁巖氣開采的技術(shù)要求。

2.3 水平井鉆井技術(shù)

直井的鉆探是為了進(jìn)行頁巖氣開采的試驗(yàn)，而水平井的鉆探才能夠達(dá)到頁巖氣的開發(fā)效果。水平井能夠增大儲層的泄流面積，提高頁巖氣的產(chǎn)量。應(yīng)用水平井的地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)措施，鉆探出優(yōu)質(zhì)的井筒，使其滿足頁巖氣開采的需要。頁巖氣儲層的特點(diǎn)，決定頁巖氣的分布規(guī)律，應(yīng)用水平井的鉆探施工，能夠降低頁巖氣開采的成本，水平井的完井方式一般優(yōu)選漏眼完井法，最大限度地開采頁巖氣，提高頁巖氣的開采效率。

2.4 水平井壓裂技術(shù)措施

水平井的分層壓裂技術(shù)措施的應(yīng)用，能夠提高頁巖氣井的開發(fā)效果。由于頁巖的致密性，在進(jìn)行頁巖氣開采時，必須實(shí)施壓裂技術(shù)措施，才能達(dá)到開采的技術(shù)要求。通過各種壓裂措施的優(yōu)化，采用體積壓裂技術(shù)設(shè)計，應(yīng)用電纜射孔橋塞分段壓裂技術(shù)、滑套封隔器分段壓裂技術(shù)進(jìn)行水力壓裂，通過微地震動態(tài)監(jiān)測技術(shù)措施，對分段壓裂的效果進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)壓裂存在的問題，采取必要的技術(shù)措施，及時進(jìn)行糾正，達(dá)到最佳的壓裂施工效果，不斷提高頁巖氣的開采效率。

水平井的分段壓裂技術(shù)措施，利用封隔器或者橋塞將井下的儲層分隔成不同的井段，分別進(jìn)行水力壓裂，形成更多的體積裂縫，形成氣藏的流通路徑，滿足頁巖氣開采的需要。微地震監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，對水力壓裂施工的過程進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測和管理，及時發(fā)現(xiàn)壓裂施工存在的問題，可以準(zhǔn)確地判斷儲層壓裂的效果。

3 結(jié)束語

通過對頁巖氣開采工藝技術(shù)的探討，掌握非常規(guī)天然氣的開采工藝，不斷提高頁巖氣的開采效率，滿足非常規(guī)天然氣開采的需要。對各種頁巖氣開采技術(shù)措施的優(yōu)化，采用水平井鉆井技術(shù)及各種分段水力壓裂技術(shù)措施，提高頁巖氣的開采水平，滿足頁巖氣開采的技術(shù)要求，不斷提高頁巖氣的采收率。

[1] 袁華，趙東 .頁巖氣開發(fā)鉆完井技術(shù)研究 [J].石化技術(shù)，2016，23（6）：187.

Discussion on Technology of Shale Gas Exploitation

Wang Jin-chao，Hu Yong，Tang Lu

TE37

B

1003–6490（2017）09–0036–01

2017–06–24

王進(jìn)超（1987—），男，四川自貢榮縣人，采氣工，主要從事采氣工作。