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        頁巖氣水平井開采及分段壓裂技術(shù)淺悉

        2019-09-10 07:22:44種磊
        石油研究 2019年8期
        關(guān)鍵詞:開采

        種磊

        摘要:提高頁巖氣開采率的有效方法是通過對(duì)頁巖石采取分段壓裂技術(shù),來改善導(dǎo)流率和有效滲透面積。本文分析了我國(guó)頁巖氣分段壓裂技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。在頁巖石的開采過程中,水平井開采技術(shù)可以提高頁巖氣產(chǎn)量和頁巖氣返排率。隨著我國(guó)的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,水平井裂開采正在逐步運(yùn)用到頁巖氣開采過程中,由于頁巖氣在滲透和解吸之間強(qiáng)烈的相互作用,這使得頁巖氣的開采工作變得復(fù)雜和困難,需要不斷優(yōu)化開采技術(shù),優(yōu)化頁巖氣開采技術(shù)是提高開采效率的有效方法。

        關(guān)鍵詞:頁巖氣水平井;開采;分段壓裂技術(shù)

        由于地層中頁巖氣分布較廣且儲(chǔ)量較大,使得頁巖氣勘探工作的困難性遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的常規(guī)和非常規(guī)天然氣,并且頁巖氣的開采隱藏著很大的安全問題,這對(duì)開采技術(shù)提出了較高的要求,頁巖氣具有很大的商業(yè)價(jià)值,頁巖氣的開采問題是一個(gè)值得關(guān)注的問題。然而,頁巖氣儲(chǔ)存具有很強(qiáng)的致密性,因此,當(dāng)通過常規(guī)方法分解頁巖氣時(shí),分解效率通常較低并且可開采范圍較小。因此,對(duì)頁巖氣的開采方法作出進(jìn)一步研究具有重要意義,以提高開采量,傳統(tǒng)的開采方法不僅開采速率慢,而且經(jīng)常會(huì)發(fā)生重大安全問題,與當(dāng)前我國(guó)的商業(yè)發(fā)展不相容,為此,新開發(fā)出的水平井分段壓裂技術(shù)成為頁巖氣開采的主要方法,但是還需持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn),開發(fā)出高效率的開采技術(shù)是目前頁巖氣開采的主要研究問題。

        1水平井壓裂方式選擇

        采用水平井分段壓裂技術(shù),設(shè)計(jì)方法與完井方法類似,確定井位位置,確定鉆井路徑等都必須滿足設(shè)計(jì)要求。其中,裸眼完井和套管完井是水平井中最重要的完井方法。其中,裸眼完井實(shí)現(xiàn)了節(jié)省時(shí)間并保護(hù)了井壁的優(yōu)點(diǎn),但存在以下缺點(diǎn):例如,難以準(zhǔn)確確定井壁的不穩(wěn)定和裂縫的位置,一旦出現(xiàn)沙子堵塞現(xiàn)象,就不能再進(jìn)行有效的開采工作,套管完井的優(yōu)點(diǎn)是裂縫技術(shù)相對(duì)成熟,因?yàn)樗梢杂行У乜刂屏芽p的初始點(diǎn)。然而,時(shí)間成本的提高和固井質(zhì)量的差異也對(duì)相應(yīng)工作的進(jìn)展產(chǎn)生影響。因此,要根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的開采技術(shù),比如在井壁應(yīng)力相對(duì)集中的頁巖氣中采取套管完井開采技術(shù)比較好,如果井壁穩(wěn)定良好,可以使用裸眼完井技術(shù)進(jìn)行開采。

        2頁巖氣水平井分段壓裂技術(shù)應(yīng)用分析

        2.1體積壓裂技術(shù)

        在頁巖氣開采過程中,增加井壁裂縫數(shù)量是增加產(chǎn)量的主要方式之一,當(dāng)裂縫滑動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生新的裂縫,在新裂縫與舊裂縫重疊之后,形成裂縫網(wǎng)絡(luò),該過程增加了裂縫數(shù)量,并增加了“滲透率”,便可以提高產(chǎn)量。體積破裂技術(shù)是基于開發(fā)低孔隙度,低滲透率和天然裂縫的頁巖氣的實(shí)踐,頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。這對(duì)封閉式氣藏和其他非常規(guī)天然氣藏的開發(fā)非常重要。

        2.2不動(dòng)管柱滑套封隔器分段壓裂技

        不動(dòng)管柱滑套封隔器分段壓裂技術(shù)是用于改善頁巖氣產(chǎn)量的最常用方法之一。工藝原理:通過在井中引入幾個(gè)孔來放置分壓管。在孔中,使用油管壓縮,封閉封隔器,打開滑動(dòng)套筒進(jìn)入下部層段內(nèi),打開滑動(dòng)套筒進(jìn)行噴砂處理并完成整個(gè)壓裂過程。

        3頁巖氣水平井分段壓裂設(shè)計(jì)的優(yōu)化

        在施工之前,需要對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行模擬,這樣可以有效控制施工過程中容易發(fā)生的危險(xiǎn),了解對(duì)整個(gè)工程以便制定施工方案,因此,裂縫數(shù)量是頁巖氣井開采的主要問題之一,鑒于這些問題,水平頁巖氣井分段壓裂技術(shù)應(yīng)誘導(dǎo)井壁形成裂縫,從而形成裂縫網(wǎng)絡(luò),根據(jù)具體情況,將天然裂縫進(jìn)行堵塞,為防止形成砂堵,有必要分析支撐劑沉砂現(xiàn)象

        3.1優(yōu)化施工工作液體系

        由于滑溜水壓裂有利于產(chǎn)生復(fù)雜裂縫,滑溜水壓裂不僅摩擦力較小,而且對(duì)地層的損害較小且成本較低。因此,可以使用滑溜水壓裂作為主要液體系,但是滑溜水壓裂攜砂能力沒有線性膠能力強(qiáng),這會(huì)對(duì)水平井分段壓裂技術(shù)的施工效果造成影響。因此,使用線性膠可以增強(qiáng)攜砂能力,并增加裂縫導(dǎo)流性,當(dāng)使用水平井分段壓裂技術(shù)時(shí),通常將滑溜水壓裂和線性膠組合起來使用,在早期階段,使用滑溜水壓裂技術(shù)用于形成復(fù)雜的裂縫,在后期階段,使用線性膠提高攜砂能力并增強(qiáng)導(dǎo)流能力,創(chuàng)建一個(gè)高導(dǎo)流能力的通道,最大化提高開采效率。

        3.2優(yōu)化施工排量

        優(yōu)化施工排量是優(yōu)化鉆井參數(shù)和裂縫數(shù)量的重要依據(jù)。施工排量較小,存在導(dǎo)致液體損失較大的現(xiàn)象,施工排量,,很容易形成單個(gè)主縫。模擬實(shí)驗(yàn)表明,如果在頁巖氣水平井分段壓裂技術(shù)中使用相同的支撐劑濃度,則施工排量與頁巖氣的沉積速率成反比例,與攜砂能力成正比例。即在施工期間,如果施工排量越大,我們可以看到工作液攜砂能力越強(qiáng),頁巖氣的沉積速率越慢,因此,在使用頁巖氣水平井分段壓裂技術(shù)時(shí),應(yīng)盡可能提高施工排量。

        3.3優(yōu)化施工支撐劑濃度

        優(yōu)化施工支撐劑濃度是保證整個(gè)工程順利實(shí)施的根本,通過現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),支撐劑濃度與壓裂后的效果之間沒有明顯的相關(guān)性,這就需要考慮天然儲(chǔ)層的裂縫狀態(tài)。此外,由于頁巖氣具有低滲透,在頁巖氣水平井分段壓裂技術(shù)的施工過程中,更多的微裂縫形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)很重要。在支撐劑濃度的優(yōu)化過程中,必須要考慮到一些因素,這樣才能確保支撐劑的濃度設(shè)計(jì)合理,支撐劑濃度會(huì)對(duì)砂提堆起效率產(chǎn)生影響,且兩者之間成正比關(guān)系,換句話說,支撐劑濃度越高,砂提堆起效率越大。

        3.4優(yōu)化加砂方式

        頁巖的流失主要是天然裂縫和層理流失有關(guān),在施工期間,要充分利用好這種流失而不是在施工期間消除這種流失。由于工作液在使用過程中容易發(fā)生流失,因此必須在施工過程中使用相應(yīng)的施工手段來補(bǔ)償這種流失,這可以降低砂提堆起速率而有效降低砂提性的高度??梢岳枚嗉?jí)段塞壓裂方法來沖刷砂提底部,這樣可以形成平緩的砂提,不容易發(fā)生砂堵現(xiàn)象。在施工的前期使用粉砂以完全阻擋微裂縫,增加凈壓力和裂縫體積。主壓裂也采取同樣的方式對(duì)裂縫進(jìn)行封堵防止濾失。通過優(yōu)化加砂方式,可以在施工初期有效避免堵砂,這對(duì)于確保頁巖氣的成功開采非常重要。

        4結(jié)語

        中國(guó)頁巖氣儲(chǔ)量大,范圍廣,勘探潛力遠(yuǎn)高于其他天然氣,勘探開發(fā)已成為全球的一個(gè)熱點(diǎn)話題,然而,由于頁巖氣具有致密性特征,傳統(tǒng)的開采方法不僅開采速率慢,而且經(jīng)常會(huì)發(fā)生重大安全問題,這嚴(yán)重阻礙了我國(guó)頁巖氣的開采效率,要想提高開采效率并加強(qiáng)開采過程中的安全性,需要不斷優(yōu)化開采技術(shù),對(duì)我國(guó)頁巖氣的開采技術(shù)作出進(jìn)一步研究和開發(fā),這樣才能確保我國(guó)頁巖氣實(shí)現(xiàn)有效開采和安全開采,目前,頁巖氣水平井分段壓裂技術(shù)是實(shí)現(xiàn)有效開采頁巖氣的有效方法,但是任需要繼續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化,以研究出更加安全有效的開采方法。

        參考文獻(xiàn):

        [1]趙小強(qiáng).頁巖氣水平井裸眼分段壓裂酸化管柱下入技術(shù)[J].石化技術(shù),2019,26(06):89-90.

        [2]黃勝銘,孫艷超,汪奇兵,黃寧,王寧.淺析頁巖氣水平井分段壓裂技術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工,2019,45(04):75-76.

        [3]周怡.頁巖氣水平井分段壓裂技術(shù)探析[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(08):45.

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