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页岩气压裂施工质量技术研究

发表时间：2020/6/29 来源：《基层建设》2020年第6期作者：李攀登

[导读] 摘要：近年来，社会进步迅速，我国的科学技术的发展也有了很大的改善。

        中石化华东油气分公司采油气工程服务中心江苏省泰州市 225300
        摘要：近年来，社会进步迅速，我国的科学技术的发展也有了很大的改善。石油和天然气是我国重要的油气资源，随着中国经济高速发展，行业对能源需求进一步增加，为满足国内日益增多的能源需求，降低对国外油气资源的依赖，如何提高开采工艺水平是我国油气行业首要任务。油气开采过程中，会遇到各种复杂的地质工况，施工质量的高低能够直接决定开采工艺是否有效。不同油气储层需要采用不同的开采工艺。如一些油气存在于泥页岩中，在页岩储层开采过程中，针对页岩地层提出相适应的改造工艺，并且要求施工质量保障工艺的有效性。本文主要对页岩气压裂施工质量进行分析，并提出了几点相关性建议。
        关键词：页岩气压裂；施工质量；技术研究
        引言
        有资料显示我国页岩气储量为全球最高，巨大的开采潜力为我国的经济发展奠定了扎实的基础。所谓页岩气就是有大量有机质的页岩、泥岩，其内部吸附游离的天然气。页岩储层低孔低渗，常规方式难以开采，需借助特殊的技术。
        1页岩气压裂技术现状
        国内常见的压裂技术有桥塞分段压裂技术、滑套分段压裂技术、封隔器分段压裂技术和连续油管喷砂射孔压裂技术等，其中，页岩气中较常用的压裂技术有桥塞分段压裂技术和连续油管喷砂射孔技术。页岩气开发过程中，如何更好地沟通天然裂缝并形成有效支撑就能够有效提高该井产量，即储层改造越复杂，加砂强度越高，页岩气产量就越高，页岩气压裂工艺经过近几年不断升级，“密切割+高强度加砂+暂堵转向”改造工艺取得较好的改造效果，成为当前页岩储层改造的主流技术。
        2页岩气资源分布
        当今页岩气的分布比较广泛，有着巨大的开发潜力，也是常规石油天然气理想的接替能源。遵循页岩气的相关发育地质背景来看，通常情况下，国内页岩气的发育区可基本可分为四块，也就是西北、南方、华北东北地区以及青藏等四大块区域。四大区域中的西北地区对于页岩气的平均有机碳含量又比较高，此范围的成熟度也相对比较大。由于地表环境较差的青藏地区有机质含量高，有着厚度较大的泥页岩地层及有机质热演化程度也相对适中，此地区也适合页岩气的发育。但是，南方地区是比较有利的页岩气压裂开采的层位，因为南方地区海相地层分布广以及厚度也较大，同时也有含量较高的有机质。然而在华北东北地区下，由于页岩气多数发生在主力产油气层位的底部或者下部，所以相对应的有机质成熟度也变化较大。总的说来国内页岩气资源的分布范围还是比较广泛，同时有机质的含量也相对比较髙以及地层的厚度也相对较大。
        3页岩气压裂工艺现状
        由于页岩气储层的特殊性质，工业气流必须经迆压裂迆程才可以产生，而且其改造迆程和加砂需求量都和常觃压裂改造有所不同。每一个区块的页岩储层都有着不同的物性，要依照实际情冴迚行选择，不但要考虑到底层的岩性、塑性，还要考虑到其敏感性和微观结构。经迆近几十年的不断研究和发展，国外已经形成了多种完善的页岩气压裂技术，幵在实践中形成了一套比较纯熟的技术方法。
        3.1直径连续油管分层压裂技术
        在开采早期，页岩气主要是在比较浅的地层迚行勘探开发的，主要工艺形式是直井。此项技术主要是利用高速度、高压力的流体的力量来通迆连续的油管，迚而完成射孔工作。在通开井筒和地层间的通道后，加入携砂液，使地层中显现出裂缝。此项技术自被完善后因其具有施工时间短，价格低的天然优势得到了石油工作者的好评，幵大量应用于页岩气直井开采中。

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        3.2水平井多井同步压裂技术
        随着页岩气勘探开发技术的日益发展和不断迚步，普通的开发方法已经无法满足实际生产开发的需要，因此水平井分段压裂工艺就应运而生，此项技术是改造页岩气储层的另一个至关重要的技术。它主要是通迆多井同步压裂，使得储层中页岩可经受的压力增大，以此来提高邻近各井之间的应力干扰，调整近井地带中的应力场，通迆此方式来提高采收率和产量。
        3.3页岩气压裂液体系
        由于页岩气的储层物性不同，因此在压裂液的选择上也存在着差异。现如今经常使用的压裂液主要包括线性胶、滑溜水、交联液和泡沫等。而被使用最广泛的压裂体系是滑溜水以及复合压裂液。其中，复合压裂液主要是应用于含黏土量极高的储层，同时，它为页岩气的存储提供了极大的方便。因此这项技术也被广泛应用于各大油田中，为广大石油工作者解决了一系列技术性问题。
        3.4清洁压裂液
        这种压力液有些时候也被称作粘弹性表面活性剂，造成的污染相对较小，不会对地层造成过大的破坏。早在1997年被开发出来以后，这种压裂液就凭借着出众的环保性、清洁性得到社会各界关注，是目前比较热点的研究对象。是在表面活性剂浓度变大的同时表面会出现胶束网状结构，所以拥有造缝能力与携砂能力。这种溶液往往需要加入很多的添加剂提升其胶束效果。在胶束结构面对大量油气的环境下就会自动破胶。这种压裂液返排效果很好，几乎没有多少压裂液残渣。在科技发展作用下，如今清洁类的压裂液种类在不断增加，比如两性离子、非离子型、阳离子、阴离子等等。必须强调的是这种压裂液虽然支撑输送效果好、摩阻低且有着破胶彻底的优点，但耐温性不足。资料显示这种压裂液的耐温条件不允许其在超过80摄氏度的环境下使用。在温度升高以后，这种压裂液的黏度将无法再满足黏度要求，此时需要不断加大剂量，但这却会导致成本的突然上升。所以对于这种压裂液来说，首要克服的问题就是耐高温。国外学者对于耐高温方面的考虑，提出了使用纳米材料。随后在实践中得出ZnO以及MgO这些纳米材料能够让清洁压裂液即便身处极高的温度下也能够保持自身滤失性与稳定性。当然在添加纳米材料以后，其压裂性质发生了一定变化。还有一些西方学者对于耐温性研究出使用β环糊精官能团疏水缔合聚合物以及粘弹性表面活性剂。在测试中得到了很好的数据，充分满足了支撑剂输送与悬浮的要求。在岩心驱油试验中渗透率达到了85.38%，不会对岩心造成过多伤害。这意味着这种压裂液抗剪性很好，但需要注意的是现场应用以及成本控制。
        结语
        本文通过对页岩气压裂施工质量技术的措施进行探讨，目的主要在于提高页岩气井的压裂施工质量，最大程度满足页岩气的开采技术需求，获取更多的页岩气能源，满足页岩气的生产需求。通过不断优化压裂施工装备的设计，强化对压裂设备的维护保养，进一步提高压裂设备的安全运行，使用具有一定黏度的压裂液通过携带支撑剂，在页岩气层形成人工裂缝，有效提升页岩气的渗透性，最后通过压裂施工人员的精准操作，最大程度提高水力压裂的施工质量，满足页岩气的开发需求。随着页岩气压裂施工技术不断的成熟，应该最大程度的提高页岩气压裂施工质量技术水平，更进一步促进页岩气压裂施工质量技术的发展进步。
        参考文献：
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        [3]贾金亚，魏娟明，贾文峰等.页岩气压裂用滑溜水胶液一体化稠化剂研究[J].应用化工，2019，48（06）：1247-1250.