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页岩气开发压裂工艺技术现状探讨
作者：周福存
来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第01期
摘 要：水力压裂技术是页岩气开发的核心技术之一，现已广泛应用在页岩气井的增产作业中。文中对目前常用的水力压裂技术（多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂）进行了探讨，并分析了各种压力技术的优缺点及适用情况，为井下作业合理选择水力压力技术提供参考。
关键词：页岩气开发；水力压裂；技术现状
我国具有较丰富的页岩气资源，受页岩基质渗透率很低、勘探开发困难等客观条件限制，勘探开发程度较低。90%以上的井需要经过酸化、压裂等储层改造才能获得比较理想的产量。技术进步是页岩气产量提高的根本原因，特别是水平钻井技术和水力压裂技术的进步使页岩气产量有了突飞猛进的增长。 1 页岩气开发中水力压裂现状
水力压裂技术在国内常规油气开发中应用广泛，尤其是多级压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术，有较多成功应用的实例，国内学者对这些技术也进行了较多的研究，是中国页岩气开发现实可行的压裂技术。水力喷射压裂技术在国内起步较晚，主要依靠国外公司提供技术服务，压裂成本高，国内水平井水力喷射压裂技术尚不成熟。同步压裂技术是国外页岩气开发的常用技术，它适用于2口及2口以上的井同时作业，在国内页岩气勘探浅井和初期的开发单井中并不适用。 2 水力压裂工艺技术 2.1 清水压裂
清水压裂是在清水中加入少量的减阻剂、稳定剂、表面活性剂等添加剂作为压裂液进行的压裂作业。清水压裂早期只使用清水作为压裂液，产生的裂缝导流能力较差，添加了支撑剂的清水压裂效果明显好于不加支撑剂时的效果。清水压裂技术用清水添加微量添加剂作为压裂液来替代以往使用的凝胶压裂液，不但能够减小地层伤害，降低压裂成本，而且还能获得比凝胶压裂更高的产量。清水压裂成本低，地层伤害小，是目前页岩气开发最主要的压裂技术。 2.2 多级压裂
多级滑套封隔器分段压裂是目前页岩水平井多段压裂中前沿的完井方式，它能够在水平井或直井中同时压裂多个层段而不必使用桥塞分隔。滑套完井方法是一种可以通过机械或水力的方法进行操作的完井方式，它使用滑动套管和可膨胀的封割器，使作业者通过关闭一个和多个
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层段在一个井筒中选择性地进入多个不同的油层，而不需要使用连续油管或铰接管来分隔层段。在压裂流体中投入直径逐渐增大的封隔球，可以将已经压裂的层段封隔起来，进行下一个层段的压裂，整个操作过程连续进行，不用停止泵入压裂液。 2.3 同步压裂
同步压裂指对2口或2口以上的配对井进行同时压裂。同步压裂采用使压裂液和支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法，来增加水力压裂裂缝网络的密度和表面积， 利用井间连通的优势来增大工作区裂缝的程度和强度，最大限度地连通天然裂缝。同步压裂最初是2口互相接近且深度大致相同的水平井间的同时压裂，目前已发展成3口井同时压裂，甚至4口井同时压裂。同步压裂对页岩气井短期内增产非常明显，而且对工作区环境影响小，完井速度快，节省压裂成本，是页岩气开发中后期比较常用的压裂技术。 2.4 水力喷射压裂
水力喷射压裂是集水力射孔、压裂、隔离一体化的水力压裂技术。对裸眼水平井进行水力压裂，当储层发育较多的天然裂缝时，大而裸露的井壁表面会使大量流体损失，影响压裂效果。水力喷射压裂技术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，解决了裸眼完井水力压裂的难题。水力喷射压裂优点是不受水平井完井方式的限制，可在裸眼和各种完井结构水平井实现压裂， 缺点是受到压裂井深和加砂规模的限制。 2.5 重复压裂
重复压裂是指当页岩气井初始压裂处理已经无效或现有的支撑剂因时间关系损坏或质量下降，导致气体产量大幅下降时，采用对气井进行重新压裂增产的压裂工艺。重复压裂增产措施对处理低渗、天然裂缝发育、层状和非均质地层很有效，特别是页岩气藏，重复压裂能重建储层到井眼的线性流，产生导流能力更高的支撑裂缝，恢复或增加产能。重复压裂能够以较低的成本增加页岩气产量，可使页岩气井估计最终采收率提高8%～10%，可采储量增加60%。重复压裂除了用来恢复低产井的产能外，同样也用于有些产量相对较高的井。事实上，生产状况良好的井经常具备实施重复压裂的条件，高潜力的井具备的条件是实施重复压裂增产成功的关键。
3 水力压裂技术应用情况
多级压裂技术是目前在页岩气水力压裂作业中应用最广泛的技术，它适用于水平井段较长、页岩层段较多的井。清水压裂改变了以往依靠交联冻胶延长裂缝的手段，既达到了增效果，又减小了对地层的伤害，但是由于压裂液以清水为主，在粘土含量大的页岩层段容易造成井壁坍塌，它适用于粘土含量适中、天然裂缝系统发育的储层。同步压裂技术作业的特点是2口或2口以上的井同时压裂，它在短期内增产效果明显，节省成本，适用于页岩气开发中后期
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井眼密集时的压裂作业。水力喷射压裂的应用不受完井方式的限制，可在裸眼和各种完井结构水平井实现压裂，缺点是受到压裂井深和加砂规模的限制且技术要求高。 4 结束语
水力压裂技术在国内常规油气开发中应用广泛，尤其是多级压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术，有较多成功应用的实例。国内在煤层气、致密砂岩气等非常规天然气开发中广泛使用多级压裂、清水压裂、重复压裂等技术，积累了大量的经验，可以作为中国页岩气开发的借鉴。