页岩气井水力压裂技术及其应用分析.pdf

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1、第３０卷第１０期开发工程·１·页岩气井水力压裂技术及其应用分析唐颖张金川张琴龙鹏宇中国地质大学（北京）＂海相储层演化与油气富集机理＂教育部重点实验室唐颖等．页岩气井水力压裂技术及其应用分析．天然气工业，２０１０，３０（１０）：‐．摘要页岩储层孔隙度小，渗透率低，页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量，而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上，剖析了国外的应用实例，分析了各种水力压裂技术（多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术）的特点和适用性，探讨了天然裂缝系统和压

2、裂液配制在水力压裂中的作用。研究表明，中国现阶段页岩气勘探开发水力压裂应从老井重复压裂和新井水力压裂两个方面着手，对经过资料复查，具有页岩气显示的老井可采用现代水力压裂技术重复压裂，埋深在１５００m以浅的有利储层或勘探浅井可采用氮气泡沫压裂，埋深在１５００～３０００m的井可采用清水压裂，３０００m埋深以下的储层暂不考虑开发。关键词页岩气开发技术储层改造水力压裂应用分析DOI：１０．３７８７／j．issn．１０００‐０９７６．２０１０．１０．００８1．1多级压裂1页岩气井水力压裂技术及其适用性多级压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不

3、同页岩储层厚度薄，渗透率低，水平井加多级压裂是层位进行分段压裂的技术。多级压裂能够根据储层的目前美国页岩气开发应用最广泛的方式。目前常用的含气性特点对同一井眼中不同位置地层进行分段压技术有多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂裂，其主要作业方式有连续油管压裂和滑套完井两种。和同步压裂等。在美国页岩气开发中使用过的储层改多级压裂技术是页岩气水力压裂的主要技术，在美国造技术还有氮气泡沫压裂和大型水力压裂，氮气泡沫页岩气生产井中，有８５％的井是采用水平井和多级压压裂目前还使用在某些特殊条件的页岩压裂作业中，裂技术结合的方式开采，增产

4、效果显著。美国New‐大型水力压裂由于成本太高，对地层伤害大已经停止field公司在Woodford页岩中的部分开发井采用了使用。页岩气水力压裂技术特点及适用性见表１。５～７段式的分段压裂，页岩气单井最大初始产量达到表1水力压力技术特点及适用性表技术名称技术特点适用性多级压裂多段压裂，分段压裂。技术成熟，使用广泛产层较多，水平井段长的井清水压裂减阻水为压裂液主要成分，成本低，但携砂能力有限适用于天然裂缝系统发育的井水力喷射压裂定位准确，无需机械封隔，节省作业时间尤其适用于裸眼完井的生产井重复压裂通过重新打开裂缝或裂缝重新取向增产对

5、老井和产能下降的井均可使用同步压裂多口井同时作业，节省作业时间且效果好于依次压裂井眼密度大，井位距离近氮气泡沫压裂地层伤害小、滤失低、携砂能力强水敏性地层和埋深较浅的井大型水力压裂使用大量凝胶，完井成本高，地层伤害大对储层无特别要求，适用广泛基金项目：国家自然科学基金项目（编号：４０６７２０８７、４０４７２０７３）及“全国油气资源战略选区调查与评价”国家专项资助。作者简介：唐颖，１９８６年生，硕士研究生；主要从事油气成藏机理和非常规天然气地质勘探与开发研究工作。地址：（１０００８３）北京市海淀区学院路２９号中国地质大学能源学院。电

6、话：（０１０）８２３２０８４８。E‐mail：tangying＠sina．cn·２·天然气工业２０１０年１０月４３４３２８．３２×１０m／d，最大最终产量达１６．９９×１０m／此适用于天然裂缝系统较发育，岩层杨氏模量高的地［１］d。层。当页岩层中水敏性矿物（如蒙脱石）含量高时，水多级压裂的特点是多段压裂和分段压裂，它可以敏性矿物溶解会堵塞裂缝通道，影响压裂的效果。清在同一口井中对不同的产层进行单独压裂。多级压裂水压裂在国内有较多的理论研究和作业实践，用于我增产效率高，技术成熟，适用于产层较多，水平井段较国的页岩气开发有一定的技术基

7、础，是可行的压裂长的井（图１）。页岩储层不同层位含气性差异大，多技术。级压裂能够充分利用储层的含气性特点使压裂层位最1．3水力喷射压裂优化。在常规油气开发中，多级压裂已经是一个成熟水力喷射压裂是用高速和高压流体携带砂体进行的技术，国内有很多成功应用的实例。多级压裂技术射孔，打开地层与井筒之间的通道后，提高流体排量，用于我国的页岩气开发有一定的技术基础，是可行的从而在地层中打开裂缝的水力压裂技术（图２）。当页压裂技术。岩储层发育较多的天然裂缝时，如果用常规的方式对裸眼井进行压裂，大而裸露的井壁表面会使大量流体损失，从而影响增产效果。

8、水力喷射压裂能够在裸眼井中不使用密封元件而维持较低的井筒压力，迅速、准确地压开多条裂缝。２００５年，水力喷射压裂技术第一次使用在美国Barnett页岩中，作业者使用水力喷射环空压裂工艺对Barnett页岩中的５３口井进行了压裂，其中２６口井取得了技