新型压裂技术在页岩气开发中的应用

2022-09-11

1 清水压裂技术和存在的约束条件

我国页岩气的开发工作受到地质、储层埋深、地貌、地形等多种因素的影响, 这些因素严重制约了我国大规模商业开采的进度, 目前应用广泛的清水压裂技术具有成本价格低、改造规模大等优点, 但这种技术对水资源依赖特别严重, 对于水资源匮乏的地区很难得以应用。清水压裂技术的压裂设备非常大, 对于丘陵地区运输特别困难, 作业规模也会很大。此外, 我国页岩气储层适应含量低, 碳酸盐岩含量高, 且裂缝容易重新闭合, 改造后长期导流能力不足。要想解决这些问题, 需要探索适合我国页岩气开发的技术体系, 结合国外的先进压裂技术, 研发适合我国页岩气开采的新型压裂技术。

2 新型压裂技术和特点

现有的压裂技术主要有清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂。这些技术都是以清水作为压裂基液, 用水量巨大, 压裂设备需求量大。而我国针对不同地区需要采取不同的压裂技术, 要想加大页岩气的开发, 需要新型压裂技术的应用, 所以需要对国外目前出现的新型压裂技术进行深入研究, 和我国实际应用条件结合, 以期在把握技术要点, 选择适合我国页岩气开发的新型压裂技术。

2.1 混合压裂技术

混合压裂技术介于清水压裂和凝胶压裂之间, 是通过先泵入滑溜水, 利用清水产生长裂缝, 再泵入交联凝胶前置液, 利用凝胶和混合液在先前形成的长裂缝中发生黏滞指进, 减缓支撑剂沉降, 确保裂缝导流能力。采用混合压裂技术可以明显改善清水压裂滤失高、豁度低和携砂能力差的缺陷, 显著增长了裂缝, 提高裂缝影响范围, 有利于降低储层的伤害。在创造产能方面要比清水压裂技术要好。

2.2 纤维压裂技术

纤维压裂技术主要是通过在压裂液中加入纤维类物质, 使得石英砂等支撑剂在压裂过程中保持悬浮态, 改善裂缝闭合时的支撑效果, 从而提高改造缝的导流能力。这种技术拥有很好的悬砂性能, 避免支撑剂过早沉降, 改善裂缝闭合时造成的效率底下问题, 并且这种技术的设备要求比较简单, 可以有效的降低施工成本。不过纤维压裂技术对储层伤害比较大, 很难控制压裂的质量。总的而言, 与传统清水压裂相比, 清水压裂技术存在着支撑剂充填不到位, 渗透率不达标的问题, 而纤维压裂的有效裂缝体积更大, 改造效果比较明显, 在页岩气开发的产量上要更高。

2.3 通道压裂技术

通道压裂技术是通过专业操控系统和混配设备将支撑剂以较高速率脉冲式泵入井下, 泵送完成后支撑剂收缩成柱, 保持裂缝开启, 高速渗流通道围绕支撑剂单元贯通连接。压裂液中除混入支撑剂还将掺入特制纤维材料, 用以防止泵注时支撑剂分散, 提高携砂、悬砂能力。

和清水压裂技术相比, 清水压裂技术虽然可以提高支撑剂的强度, 提高裂缝导流能力, 却没有办法避免支撑剂堆积和脱出造成的导流能力降低。而通道压裂技术整合了填砂、导流和质量控制的技术, 具有成本低、采收率高、应用范围广等优点, 油气不通过充填层, 不受支撑剂渗透性的影响, 增加了裂缝的有效长度, 从根本上改变了裂缝导流能力。同时这种技术还可以减少裂缝壁面的伤害, 避免了支撑剂压扁、粉碎、流体伤害对裂缝导流的影响。提高了压裂液回收比率, 增加了水力裂缝有效半长, 大幅度增加了油气产量。

2.4 液化石油气压裂技术

液化石油气压裂技术也叫做无水压裂或丙烷/丁烷压裂, 这种技术采用液化丙烷、丁烷或二者混合液进行储层压裂。这种技术可以提高单井油气产量和最终采收率, 降低储层伤害, 整个工艺中不需要清水, 降低了压裂液的返排污染, 不过液化石油气压裂技术的短期成本相对清水压裂要高很多, 并且液化石油气属于易燃气体, 需要注意安全防爆的问题, 在对这种技术应用时, 需要做好相关的检测工作。

3 结语

虽然我国是拥有世界上最多的页岩气国家, 但由于我国页岩气大多储藏在地形复杂, 水资源匿乏, 交通运输不便的丘陵地区, 开采难度非常大, 而目前广泛使用的清水压裂技术很难在这些区域得以应用, 这需要我国努力学习国外先进的压裂技术, 加快新型压裂技术的自主研发工作, 解决我国水资源匮乏、压裂设备运输困难等问题, 为我国页岩气开采提供技术支持, 从而提高我国的页岩气产量。我们也相信, 随着我国页岩气开采规模的进一步扩大, 很多技术难题会得到陆续的解决, 运用新型的压裂技术和自主研发的新技术为我国页岩气的开发开辟新的道路。

摘要：目前页岩气开发的核心技术主要是水平钻井和多级压裂技术, 其中清水压裂是应用最为广泛的压裂技术, 大规模清水压裂是改造页岩气藏, 创造页岩产能的关键, 而这种技术采用水基压裂液, 需要大量的清水, 对于我国部分缺水严重的地区很难实施, 如何解决清水压裂的耗水量大、回收处理难等问题已经成为亟待解决的难度, 这需要引进国外的一些先进的新型压裂技术, 加快我国压裂技术的研发工作, 应用适合我国区域开发相符的压裂技术。这样才能保证我国页岩气的开发工作取得良好的进展。

关键词：压裂技术,页岩气开发,清水压裂