李 根

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100）

國內(nèi)頁巖氣開采技術(shù)進(jìn)展

李 根

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100）

頁巖氣資源潛力大、壽命長、生產(chǎn)周期長，已成為能源研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和突破點(diǎn)。自2009年以來，中國頁巖氣鉆井領(lǐng)域的62a，標(biāo)志著國內(nèi)頁巖氣資源的開發(fā)。頁巖氣儲層和常規(guī)油藏不同，必須采用先進(jìn)的技術(shù)，特別是對水平井鉆井、完井和壓裂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展。近年來國內(nèi)頁巖氣鉆井技術(shù)、鉆井液技術(shù)、固井和壓裂技術(shù)等，可以為中國頁巖氣開發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)。討論了頁巖氣的發(fā)展，技術(shù)和環(huán)境問題，指出了頁巖氣技術(shù)未來的發(fā)展方向。未來，需要結(jié)合國內(nèi)頁巖氣儲層的特點(diǎn)，借鑒新技術(shù)、國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，通過優(yōu)化工具開發(fā)、技術(shù)支持和水平井鉆井技術(shù)的解決方案，盡快為頁巖氣的發(fā)展提高；進(jìn)一步提高油基鉆井液體系流變，密封能力，開展水基鉆井液體系研究適用于頁巖氣水平井鉆井；研究使用油基鉆井液頁巖氣水平井的現(xiàn)狀，進(jìn)一步提高沖洗液和水泥漿體系和固井技術(shù)；分析頁巖氣水平多級壓裂技術(shù)的井下工具、工作液及施工技術(shù)進(jìn)展，加強(qiáng)壓裂設(shè)計(jì)動態(tài)監(jiān)測，形成一套完整的鉆井、壓裂及生產(chǎn)過程中廢水等操作，污水和垃圾處理技術(shù)，重視環(huán)境污染評價(jià)頁巖氣的開采，以確保中國頁巖氣開發(fā)的健康發(fā)展。

頁巖氣；鉆井水平；壓裂開采

1 前言

頁巖氣藏與常規(guī)油藏有很大區(qū)別，必須采取先進(jìn)的開發(fā)技術(shù)和工藝，才有可能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效得開發(fā)?？梢?，頁巖氣開發(fā)的進(jìn)展之難，特別是水平井鉆井、完井、壓裂技術(shù)的發(fā)展，對頁巖氣的開發(fā)起著重要作用。根據(jù)頁巖氣儲層的特點(diǎn)，水平鉆井和水力壓裂技術(shù)是頁巖氣開發(fā)的核心技術(shù)。國外頁巖氣的簡要介紹的基礎(chǔ)上，技術(shù)的發(fā)展，近年來，一些進(jìn)展介紹了頁巖氣的發(fā)展問題和未來工作。

2 頁巖氣開發(fā)面臨的問題

技術(shù)問題∶頁巖氣在美國的發(fā)現(xiàn)和使用早在1821年前，但直到近十年發(fā)展之迅速。中國的頁巖氣才剛剛起步，顯然，在頁巖氣開發(fā)的初始階段將面臨很多挑戰(zhàn)。頁巖氣在中國和美國有不同的地質(zhì)條件，頁巖氣在美國主要分布在上古生代和中生代海相地層，主要含有有機(jī)頁巖主要分布在年齡和我更新了國家的財(cái)富，或在地層中，大陸和海洋層代表一個(gè)重要的與彼此分享。美國地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定，我國地質(zhì)構(gòu)造相對活躍，后期許多目標(biāo)層具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)換性。此外，中國頁巖氣的儲層埋藏相對較深，例如四川盆地等地段，有的在2 000～3 500m的頁巖氣儲層的深度，而在800～2 600m的美國頁巖氣儲層的深度，頁巖氣層深度的增加也增加了開發(fā)難度，對該技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求，也為更大的投資支持的需要。

環(huán)境保護(hù)問題∶許多人都期待著頁巖氣替代能源而后成為新能源的前景，但它是在很多問題比如水，氣體泄漏，頁巖氣開采問題不容忽視。目前，頁巖氣產(chǎn)量完全取決于水平井及壓裂。即便如此，大多數(shù)的單井日產(chǎn)量小于1×104m3，所以你必須生產(chǎn)。水力壓裂技術(shù)是目前頁巖氣資源開發(fā)的唯一有效手段，但水力壓裂技術(shù)有利也有弊是一把雙刃劍，因?yàn)槊科骄靠谟途畨毫阉?～4）×104m3，頁巖氣將消耗大量的水，以及壓裂液添加劑壓裂地下水表面電位造成嚴(yán)重的污染，我們要注意。相對而言，中國的人均土地和水資源占有量比美國差遠(yuǎn)了，而中國的生態(tài)環(huán)境的長期發(fā)展更為脆弱。中國在該地區(qū)的頁巖氣田的分布和水資源分布較為一致。在長江流域水資源相對豐富，頁巖氣只在四川和江漢盆地發(fā)現(xiàn)的，而華北地區(qū)的頁巖氣儲量的西北地區(qū)，水資源非常緊張。其中，華北平原地區(qū)是一個(gè)地下水超采最嚴(yán)重的地區(qū)，還有沿海的一些地區(qū)，由于地下水對海水入侵的下降，導(dǎo)致地下水水質(zhì)惡化。然而中國尚未面臨的環(huán)境問題是頁巖氣資源的開發(fā)將是中國的水的數(shù)量和質(zhì)量提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

3 結(jié)束語

經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐和探索，我國的頁巖氣技術(shù)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，也有了一定的發(fā)展。近年來，一批又一批頁巖氣氣鉆和壓裂施工順利完成，這就是我國頁巖氣這些年研究的成果，但研究人員需要時(shí)時(shí)警醒自己，我國的頁巖氣開發(fā)技術(shù)還不是很成熟，還有很多問題需要解決。由于頁巖氣儲層是由巖石黏土、有機(jī)質(zhì)和礦物混合而成，而有機(jī)質(zhì)能產(chǎn)生豐富的頁巖氣，但紋理清晰巖石之間的空隙太小，滲透率低，流阻比常規(guī)天然氣開采困難，所有威爾斯都需要實(shí)施多級壓裂，不僅增加了施工難度，增加了施工成本。這就對頁巖氣的發(fā)展提出了更高的要求，要保證經(jīng)濟(jì)的高效發(fā)展，還有一條艱難的路要走。

綜上，在頁巖氣資源開發(fā)領(lǐng)域應(yīng)根據(jù)國內(nèi)情況，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的開采技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合水庫的實(shí)際情況，積極探索更多的土地，水，降低成本，更有效地保護(hù)環(huán)境的方式發(fā)展，在技術(shù)、條件成熟時(shí)，可以被廣泛用于從國外頁巖氣開采的井工廠開發(fā)模式，減少表面積和天然氣生產(chǎn)設(shè)備，降低開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)在空間分布的軌跡的水庫水位、地下三維網(wǎng)絡(luò)的合理發(fā)展，/探索出合適中國國情的發(fā)展路徑，研究出先進(jìn)且適用的開采技術(shù)，推動中國頁巖氣開發(fā)的健康發(fā)展。

[1] 閆聯(lián)國，周玉倉.彭頁HF-1頁巖氣井水平段固井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2012，40（4）∶47-51.

[2] 王中華.國內(nèi)頁巖氣開采技術(shù)進(jìn)展[J].中外能源，2013，18（2）∶23-32.

[3] 佚名.我國24口頁巖氣井獲得工業(yè)氣流[J].華北國土資源，2012，（4）∶37.

[4] 黃玉珍，黃金亮，葛春梅，等.技術(shù)進(jìn)步是推動美國頁巖氣快速發(fā)展的關(guān)鍵[J].天然氣工業(yè)，2009，（5）∶7-10.

Progress of Domestic Shale Gas Extraction Technology

Li Gen

Shale gas resources have great potential，long life and long production cycle.They have become a hotspot and breakthrough point in energy research field.Since 2009，China's shale gas drilling field in 62 years，marks the development of domestic shale gas resources.Shale gas reservoirs and conventional reservoirs must be developed using advanced technology，especially for horizontal well drilling，completion and fracturing techniques，to achieve cost-effective development.In recent years domestic shale gas drilling technology，drilling fluid technology，cementing and fracturing technology，etc.，it can be the technical basis for the development of Chinese shale gas.Discussed the development，technical and environmental problems existing in shale gas，and pointed out the future development direction of shale gas technology.In the future，the need to combine the characteristics of domestic shale gas reservoirs，based on the introduction of new technologies，domestic and international experience，through optimization tool development，technical support and horizontal well drilling technology solutions，as soon as possible for shale gas And further improve the rheological and sealing ability of oil-based drilling fluid system to carry out water-based drilling fluid system research for shale gas horizontal well drilling；in the use of oil-based drilling fluid shale gas horizontal wells to further improve the flushing fluid And cement slurry systems and cementing technology.Shale gas level multi-level fracturing technology of underground tools，working fluid and construction technology，to strengthen the fracturing fracturing design dynamic monitoring.The formation of a complete set of drilling，fracturing and production processes such as waste water and other operations，sewage and waste disposal technology，attention to environmental pollution assessment of shale gas extraction to ensure the healthy development of shale gas development in China.

shale gas；drilling level；fracturing mining

TE37

A

1003-6490（2017）02-0041-02

2017-01-05

李根（1992—），男，湖北武漢人，碩士在讀，主要研究方向?yàn)轫搸r氣。