页岩气开发现状及压裂技术综述

第44卷第10期辽宁化工Vol.44，No.102015年10月LiaoningChemicalIndustryOctober，2015收稿日期：2015-06-09作者简介：封蓉(1990-)，女，在读硕士，陕西延安人，研究方向：油气田开发地质学。页岩气开发现状及压裂技术综述封蓉1，白兴家2（1.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安710065；2.西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065）摘要：页岩气实质是泥岩、泥岩和页岩的夹层所产生的天然气，对页岩气的开发研究可以减少我国石油对外的依存度，缓解国内能源供应问题。主要针对国外页岩气开发现状总述，结合我国页岩气开发现状进行比对，找出相似地域，并结合美国开发页岩气压裂技术，优选出适合中国开采页岩气压裂技术。关键词：页岩气；泥岩；页岩；天然气；压裂技术中图分类号：TE357文献标识码：A文章编号：1004-0935（2015）10-1224-02地球上油气资源分布状况各不相同，人们对能源的需求量逐年递增，作为非常规气体的页岩气也越受人们的关注。页岩气是存在于泥页岩或高碳泥页岩中，并以吸附态或游离态存在的天然气聚集[1]。世界上的页岩气资源及其丰富但未大力开发，其主要原因页岩致密渗透率低，开采难度大。但近几年，随着美国页岩气的成功开发，其已经成为全球资源开发的热潮。我国页岩气分布广泛，资源雄厚，具有很大开发价值。1页岩气开发现状1.1美国页岩气开发现状美国对页岩气的开发已走在世界的最前端，是世界上开采页岩气最成功的国家。气成藏特点，储层埋深较浅（610~2438m），储层厚度在91.4~304m范围内，并且其含气量和有机碳有很好的正相关性[2]。根据美国能源信息总署预测页岩气产量在2009-2040年将一直呈现增长趋势，2027年会突破56.63亿m3，预计页岩气占天然气总量从12%上升到35%，直至2030年将上升到56%[3]。1.2我国页岩气开发现状与美国和加拿大相比，我国页岩气成藏特点，有机含量高（高达22%）、有机质成熟度高（镜质反射率0.3%~0.6%），储层埋藏深度较大（2000~3500m），故美国开采页岩气技术在我国并一定试用。我国页岩气的研究处于初级阶段，当前的主要任务是优选有利区域，并开展关键技术的实验先导研究，其研究内容应从以下几点就行突破，包括机理分析研究、实验测试研究、选区与评价、含气特征与模拟、产能分析与预测、水平井精确导向和压裂技术与压裂液。2页岩气藏水平井压裂技术2.1水力压裂技术水力压裂技术是使用添加减阻剂的清水作为压裂液，其主要成分是水，含有少量减阻剂，稳定剂与表面活性剂。在低渗透气藏中清水压裂液取得了良好的效果，并且该技术已成为开采页岩气的主要开采技术。其优点清水压裂不需清理，能够压开很长一段裂缝，且将支撑剂运送远至裂缝网络中，与1990年的凝胶压裂技术对比，能够节约60%~70%的成本。2.2分段压裂技术分段压裂技术是利用封堵球和限流技术来分隔储层的不同层位进行分段压裂的技术。该技术可以针对储层的特点进行施工，其压裂方式主要有两种，滑套封隔器分段压裂和可钻式桥塞分段压裂。美国2006年Newfield公司在woodford页岩中采用了5~7段分段压裂技术，结果表明，该技术与早期的水平井压裂相比，新压裂技术取得很大的成功[4]。2.3多层压裂技术多层压裂技术是对分段压裂技术的一种改变，其变化之处是要在储层泵入无支撑剂的前置液、泵入含有较大浓度支撑剂的压裂液和泵入压裂液更大DOI:10.14029/j.cnki.issn1004-0935.2015.10.022第44卷第10期封蓉，等：页岩气开发现状及压裂技术综述1225浓度的支撑剂。其适用范围用于垂直堆叠的致密气层，该项技术的实施可用桥塞、连续油管、封隔器和整个隔离系统已满足生产时间短和花费低的生产要求。2.4同步压裂技术同步压裂技术是指对两口或两口以上的井配对进行同时压裂的技术。其主要优点是可以增大水力压裂裂缝网络的密度与表面积，利用井间连通性增大裂缝的程度与强度，以最大限度的连通所存在的天然裂缝。该技术在美国2006年在Ft.Worth盆地的Barnett页岩中实施[5]。在Barnett页岩同步压裂中，泵入158.76×104kg的支撑剂和39750m3的减阻水到井口中的九个层位，该两口井以高速生产，日产量25.5×104m3，持续生产一个月。2.5水力喷射压裂技术水力喷射压裂技术是水力射孔、压裂和隔离一体化的压裂技术。其优点可避免裸眼水平井的裸露井壁表面大量流体流失、迅速压开多条裂缝，解决裸眼完井水力压裂困难的问题。缺点受井深和加砂规模限制。该技术在美国2005年Barnett页岩中的53口井进行压裂26口取得技术与经济上成功。2.6重复压裂技术重复压裂技术是指对已压裂但无效的页岩气井或因支撑剂破坏，致使产量直线下降时，采取重新压裂增产的技术。其对低渗、天然裂缝发育、层状与非均质性地层很受效，特别是页岩气藏，其优点可以改善页岩气单井产量，建立良好的生产井能和高产。重复压裂是否能取得成功要评估压裂前后储层压力、渗透率的乘积、有效裂缝长度和导流能力。美国GRI证实重复压裂能以0.1美元/千立英尺的成本增加储量，远低于收购天然气储量0.54美元/千立英尺或发现和开发天然气储量0.75美元/千立英尺的平均成本[6]。采用该技术的页岩气井短期内增产极其明显。3结束语通过对国内外页岩气的开发现状可知，页岩气岩渗透率低，开发技术高，难度大。根据国内外页岩气压裂技术对比，结合我国页岩气开发现状进行比对，我国页岩气储层与国外页岩气有所不同，我国页岩气储层埋藏深度较深，岩性不同，故在实施压裂增产技术时，应结合多种压裂技术并根据我国气藏特点采用不同压裂技术，已达到更好的压裂增产效果。参考文献：［1］张金川，薛会，张慧德,等.页岩气及成藏机理.现代地质，2003，17（4）：466.［2］刘慧芳，安海忠，梅洁.美国页岩气开发状况及影响分析[J].资源与产业，2012（6）.［3］CurtisJB.ThecontributionofshalegastofutureUSproduction:aviewoftheresourcebase[R].AAPGAnnualconventionDenverColorado,2009.［4］WhiteJ,ReadR.Theshaleshaker.Aninvestor’sguidetoshalegas[J].SupplementtooilandGasInvestor，2007（2）：2-9.［5］DavidFMartineau.HistoryoftheNewarkEastFieldandtheBarnettShaleasagasreservoir[J].AAPGBulletin,2007,91(4):399-403.［6］GEORGEDOZIER，JACKELBEL，EUGENEFIELDER，重复压裂方法[EB/QL].DevelopmentStatusofShaleGasandRelatedFracturingTechnologiesFengRong1,BaiXingjia2（1.SchoolofEarthScienceandEngineering,Xi’anShiyouUniversity,ShannxiXi’an,710065，China；2.SchoolofPetroleumEngineering,Xi’anShiyouUniversity,ShannxiXi’an,710065，China）Abstract:Shalegasisakindofnaturegasproducedintheinterlayerofmudstone,mudstoneandshale.ShalegasdevelopmentinChinacanreducethedependenceonforeignoil,andrelievetheproblemofenergysupply.Inthispaper,abroaddevelopmentstatusofshalegaswassummarized;developmentconditionofshalegasinChinawasanalyzed.CombinedwithfracturingtechnologiesforshalegasreservoirsintheUnitedStates,somesuitablefracturingtechnologiesforChineseshalegasreservoirswereselected.Keywords:shalegas;mudstone;shale;naturalgas;fracturingtechnology