页岩气水力压裂地面工程关键技术

《页岩气水力压裂地面工程关键技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、页岩气水力压裂地面工程关键技术摘要：随着化石能源价格上涨和油气开发技术的不断进步，页岩气已成为非常规油气资源领域中的重要组成部分。目前美国和加拿大是页岩气规模开发的两个主要国家，1821年，第一口页岩气井...　　　随着化石能源价格上涨和油气开发技术的不断进步，页岩气已成为非常规油气资源领域中的重要组成部分。目前美国和加拿大是页岩气规模开发的两个主要国家，1821年，第一口页岩气井钻于美国东部，至今已经有180多年历史。进入21世纪以来，以美国为代表的西万国家在页岩气开发领域走在世界前列，其成熟的水平井与水力压裂技术得以将页岩气商业化。美国页岩气资源量超过28万亿立方米，2010年美国页岩

2、气产量达到1380亿立万米，超过我国天然气产量。　　页岩气藏在美国的成功开发依赖于水平井与水力压裂技术的应用。页岩气藏因其储层物性差、孔隙度和渗透率极低，需要应用水力压裂技术才能经济开采。2003年，随着水平井成为页岩气开发的主要完钻井万式，水力压裂开始成为页岩气水平井主要增产措施。水力压裂是利用含有减阻剂、黏土稳定剂和必要的表面活性剂的水作为压裂液，这项技术可以在不减产的前提下节约30%的开发成本，在低渗透油气藏储层改造中取得很好的效果。　　页岩气开发的地面工程围绕着水力压裂和气体储运而开展，其中水力压裂注入系统及压裂液的应用决定了页岩气开发的经济效益，是一项非常重要的开发环节。水是页岩

3、气开发压裂液中的必要组成部分，压裂过程中需要消耗大量的水量，随着人类对环保的日益重视，将返出液处理净化后可以进行循环利用已成为一种共识。这方面避免了污染排放，另一方提高了页岩气的开发效益目前返出液的净化和利用已成为页岩气经济开发的一项关键技术。　　一、页岩气水力压裂地面工程关键技术与装备　　由于页岩气藏岩性特别致密，对作业井的压裂特征参数不清楚，试验潜在风险高、难度大，加上页岩气藏压裂作业井规模大、排量高，需要动用的设备也多，在工艺设计、地面配套等方面需要进行针对性的分析。与常规油气的水力压裂相比，页岩气藏压裂作业属于高排量(>10m³min)、超大规模(>2000m³)，因此对于注入设备

4、选型提出很高要求。　　根据chesapeake经验，水力压裂一口水平井，平均需要3785m³的水量。作业者通常在中等深度(一般在5000~10000英尺，约1524~3048m)的高压页岩中泵入低粘度水基减阻流体和支撑剂进行增产处理。高压条件下泵入的液体在页岩中产生裂缝。这些裂缝可以从井筒向外在页岩中延伸上千英尺，从而达到驱气的效果。通过水力压裂，水和沙子的混合物在高压下被注入到页岩气井，并在岩石中形成细小的裂纹，并将页岩气带至地表。　　图1 水力压裂开发示意图　　图2美国Barnell页岩大型水力压裂作业现场　　图1为水力压裂开发示意图，图2为美国Barnett页岩大型水力压裂作业现场。

5、在压裂措施中，将100多个装满水的罐运往井场并放置在井场周围。泵送装置、管汇和监测设备等则被放置在井场中心周围。　　压裂设备和工具是完成压裂施工的重要部件。随着压裂工艺的不断发展，对设备工具的要求也越来越高。为此，国内外制造了许多专门的水力压裂设备及工具。压裂用的动力机械设备很多，仅专用特殊施工车辆就达数十辆之多。这些设备能造成高压条件，泵送高压液体，快速均匀搅拌混砂液体。根据它们在压裂施工中的不同功能，其关键装备主要有压裂车、混砂车、平衡车、仪表车等。　　1、压裂泵车　　压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压的压裂液，将地层压开，并把支撑剂挤入裂缝。压裂车主要由运载，动力、传动

6、、泵体、操作面板等五大件组成。　　压裂泵是压裂车的工作主机。绝大多数压裂车装备的压裂泵为卧式三缸单作用柱塞泵。现场施工时对压裂泵的技术性能要求很高，必须具有压力高、功率大、耐腐蚀、抗磨等特点，并要求性能稳定、工作可靠。　　目前我国从美国ss、BJ，DAWELL、DAGA等公司引进了压裂车。如四川的SS-1000型、SS-1200型，中原的FT-1800X-CH型、BL-1600型，华北的道威尔B516均具有重量轻、压力高、功率大的特点。其中河南油田引进的H0-2000机型，额定压力103.4MPa，最大排量2.48m³/min，在周口勘探地区获得了成功应用。　　图3美国EagleFord项

7、目压裂泵　　图3为美国EagleFord项目现场的压裂泵车。其图4美国EagleFord项目混砂车发动机额定功率为3000马力，实际工作为2700马力，最大压力达到138MPa，最大流量可达3.5m³/min。在EagleFord项目中发挥了极其关键的作用。　　2、混砂车　　混砂车的作用是根据施工设计要求，将压裂液和支撑剂按一定比例混合后供锆压裂车泵入井。所有压裂车均由混砂车供给压裂液，所以要求混砂车性能好、工作可靠、机