唐颖-页岩气开发水力压裂技术综述

众技在身方能施展“气”功——页岩气开发技术综述

采收率大约是直井的３（ｔｒＧ，倍Ｗａｅｓ２）６），在Ｂｒｅ页岩核心地区，水平（０ａｎｔｔ井的月最大产量能达到直井的４（ｅ倍Ｊｆ
Ｈａｄｎ，２）５）。ｙｅ（０
气井水平钻技术的前沿技术，也是
对于水平井段长、产层多的井，水平钻井技术的发展方向。其旋转导常根据储层的含气性特点进行多级分段向系统按其导向方式可分为推靠钻头压裂。多级压裂技术是页岩气井水力压式（ｕｈｔｉ）和指向钻头式（ｏｎＰｓｈｔｅＢＰｉｔｔｅＢｔｈｉ）两种，目前Ｂａｅｇｅ、ｋｒＨｕｈｓＨａｌｕｔｎｃｌｍｂｒｅ等公一的技ｌｂｒｏ、ＳｈｕｅｇｒｉＪ裂应用最广泛的技术，日前美国页岩气井有８％的井是采片水平井和多级压裂５ｊ
岩气井测井、录井、固井、完井、监测控制压力钻井是通过控制钻进过
裂、同步压裂、水力喷射压裂及重复压
裂等技术。１９年之前广泛使用大型水力压９７裂，而Ｍｉｈｌ￣源公司在Ｂａｎｔ页ｔｅｌｕｃ … ｌｒｅｔ
程的压力使得钻井作业最优化，缩短非生产时间和减少钻井事故，有效控制地层流体侵入井眼，减少井涌、井
页岩气开发
众技在身方能施展
页岩气开发技术综述
口唐颖刘珠江尹腾字／中国地质大学（北京）
“
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岩气开发是一个系统、庞杂的工业成本。空气欠平衡钻井在Ｂｒｅｔａｎｔ页岩造的主要技术，包括多级压裂、清水压

页岩气水平井钻完井和水力压裂技术

ＹＡＮＧＳｏｎｇ
（ＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭｎ如￡ｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＯｉｌａｎｄＧａｓＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｄｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ
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摘要：页岩气藏作为一种清洁、高效的非常规资源，受到全世界的关注。而水平井钻完井技术和水力压裂技术更是页岩气开发技术的关键。文章综述了几种页岩气水平井的完井方法，包括欠平衡钻井技术、旋转导向钻井技术和控制压力钻井技术，介绍了其各自的优缺点、适用条件和国内外的应用实例。分析了现今页岩气水力压裂的几种主要压裂技术，如重复压裂、多级压裂、清水压裂和同步压裂等几种压裂技术的特点和适用性。并在此基础上，提出加强在页岩地质理论、精确导向与储层改造、含气特点与模拟等开发瓶颈方面的探索与研究等建议。
ｓｅｖｅｒａｌｍａｊｏｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｒａｃｕｒｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（ｒｅ－ｆｒａｃｕｒｔｉｎｇ，ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔａｇｅｆｒａｃｔｕｉｒｎｇ，ｒｉｖｅｒｆｒａｃｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ）ｆｏｒｓｈａｌｅｇａｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｔｎａｎｄｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ，Ｓｏｍｅｐｒｏｐｏｓａｌｓａｒｅ

水力压裂技术在页岩气开发中的应用

水力压裂技术在页岩气开发中的应用近年来，页岩气开发一直备受关注。

作为一种非常重要的天然气资源，它可以很好地满足我们的能源需求。

然而，页岩气的开采并不是一件简单的事情。

它的开发需要依靠一些高端技术，其中最重要的就是水力压裂技术。

本文将从这一技术的应用角度，来探讨水力压裂在页岩气开发中的应用。

一、水力压裂技术简介水力压裂技术是一种通过高压水将岩石裂开的技术。

它是一种用于提高天然气、石油或其他矿物质开采率的方法。

该技术利用高压液体对岩石施加压力，从而形成裂缝，并将油气释放出来。

这些油气沿着裂缝移动，最终被收集起来。

二、水力压裂在页岩气开发中的应用1. 提高采收率页岩气的开采过程比较困难，因为天然气储存在岩石裂缝中，而且岩石的质地也很硬。

水力压裂技术可以帮助解决这个问题。

它可以通过高压水的作用，裂开岩石，形成裂缝，从而释放出页岩气，提高开采率。

2. 减少环境污染水力压裂技术可以比较好地减少环境污染。

它是一种非常干净的技术，不需要使用化学药品。

相比于常规开采方法，它可以极大地减少地面的废弃物和水污染。

3. 提高经济效益水力压裂技术可以大大提高页岩气的开采效率。

这将对经济效益产生积极的影响。

通过减少投入，提高产出，水力压裂技术可以带来可观的利润。

4. 实现能源安全随着全球化的发展，能源安全越来越受到关注。

水力压裂技术可以帮助实现能源安全。

它可以大大提高我们对国内矿产资源的依赖，减少对进口矿物质的需求。

三、水力压裂技术面临的挑战尽管水力压裂技术在页岩气开发中有很多好处，但它也面临着一些挑战。

这些挑战包括：1. 高成本水力压裂技术的成本非常高。

要使用这种技术，必须购买昂贵的压裂设备和材料。

对于一些没有足够预算和技术支持的企业来说，这可能会限制它们的发展。

2. 水资源紧缺水力压裂技术需要大量的水资源。

岩石裂隙需要用水冲洗，以便释放天然气。

考虑到一些地方水资源极为紧缺，使用水力压裂技术可能会让当地面临水资源短缺的风险。

页岩气井水力压裂技术及环境问题探讨_钱伯章

天然气与石油NATURAL GAS AND OIL2013年2月0前言高油价时代，页岩气作为一种新的绿色能源，正在被世界各国所追捧。

美国页岩气开发始于1821年，是世界上页岩气勘探开发最早的国家。

近几年，页岩气大规模商业性开发改变了美国能源格局［1-2］。

它的快速发展，一靠竞争的市场机制，二靠竞争所带来的技术创新。

页岩气最主要的开采方式是水力压裂技术，水力压裂技术需要大量的水资源，容易带来严重的环境污染和生态破坏问题。

相反，也有一些环保主义者肯定了页岩气开发的正面影响，因为页岩气相比石油和煤炭更为低碳。

对此，不同学者有不同意见，然而个人认为水力压裂开发页岩气技术的关键在于寻找环保与开发的黄金结点，在环保忧虑之下，采取一些具体的补救措施，使页岩气开发技术更为成熟环保，此项研究具有重要的现实意义。

1页岩气压裂增产技术在页岩气开发方面，美国主要采用了水平井和水力压裂技术，后者还包括清水压裂技术、多段压裂技术、同步压裂技术、重复压裂技术等，同时，还可结合先进的储层预测评估技术、裂缝监测技术以及随钻测量技术等进行应用分析［3］。

1.1清水压裂技术目前美国页岩气开发最主要的增产措施是清水压裂技术，即将添加了减阻剂的清水作为压裂液。

这种压裂液主要成分是水、少量的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂。

主要使用这种低成本压裂液，那是因为水是一种低黏度流体，更容易产生一些复杂的裂缝网络，而且很少需要清理，是一种清洁压裂技术，可提供更长的裂缝，并将压裂支撑剂运到远处裂缝网络，在Barnett等低渗透油气藏储层改造中可取得很好的压裂效果。

1.2重复压裂技术重复压裂技术用于在不同方向上诱导产生新的一些裂缝，从而增加裂缝网络，以便提高生产能力。

如果初次压裂已经没有效果，或现有的支撑剂已经损坏，那么对该井进行二次压裂将重建储层线性流，最终采收率估页岩气井水力压裂技术及环境问题探讨钱伯章１李武广２１．上海擎督信息科技公司金秋能源石化工作室，上海２００１２７；２．中国石油大学（北京）石油工程学院，北京１０２２４９摘要：水力压裂法开采天然气时，用高压将混有化学物质和沙子的水注入到地下页岩层，在高压下用水压裂岩石，同时用沙或其他物质支撑裂口，使页岩破碎释放出气体。

页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟进展

页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟进展一、本文概述随着全球能源需求的持续增长，页岩气作为一种重要的清洁能源，其开发与应用日益受到人们的关注。

页岩储层水力压裂裂缝扩展是页岩气开发过程中的关键技术，其模拟研究对于优化压裂工艺、提高页岩气采收率具有重要的指导意义。

本文旨在全面综述页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟的最新研究进展，以期为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考。

本文首先介绍了页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟的研究背景和意义，阐述了水力压裂技术在页岩气开发中的重要作用。

接着，文章回顾了国内外在该领域的研究现状，包括裂缝扩展模型的建立、数值模拟方法的发展以及实际应用案例的分析等方面。

在此基础上，文章重点分析了当前研究中存在的问题和挑战，如裂缝扩展过程中的多场耦合作用、裂缝形态的复杂性以及模型参数的确定等。

为了推动页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟研究的发展，本文提出了一些建议和展望。

应加强基础理论研究，深入探究裂缝扩展的物理机制和影响因素，为模型的建立提供更为坚实的理论基础。

应发展更为先进、高效的数值模拟方法，以更好地模拟裂缝扩展的复杂过程。

还应加强实验研究和现场应用，以验证和完善模拟模型，推动水力压裂技术的不断进步。

通过本文的综述和分析，相信能够为页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟研究提供新的思路和方向，为页岩气的高效开发提供有力的技术支持。

二、页岩储层特性分析页岩储层作为一种典型的低孔低渗储层，其独特的物理和化学特性对水力压裂裂缝的扩展具有显著影响。

页岩储层通常具有较高的脆性，这是由于页岩中的矿物成分（如石英、长石等）和微观结构（如层理、微裂缝等）所决定的。

脆性高的页岩在受到水力压裂作用时，更容易形成复杂的裂缝网络，从而提高储层的改造效果。

页岩储层中的天然裂缝和层理结构对水力压裂裂缝的扩展具有重要影响。

这些天然裂缝和层理结构可以作为裂缝扩展的潜在通道，使得水力压裂裂缝能够沿着这些路径进行扩展，从而提高裂缝的复杂性和连通性。

页岩气开采压裂技术

页岩气开采压裂技术摘要：我国页岩气资源丰富但由于页岩地层渗透率很低,页岩气井完井后需要经过储层改造才能获得理想的产量,而水力压裂是页岩气开发的核心技术之一。

在研究水力压裂技术开发页岩气原理的基础上,剖析了国外的应用实例,分析了各种水力压裂技术( 多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂以及同步压裂技术)的特点和适用性, 探讨了天然裂缝系统和压裂液配制在水力压裂中的作用。

关键词：水力压裂页岩气开采压裂液0 前言自1947年美国进行第1次水力压裂以来,经过50多年的发展,水力压裂技术从理论研究到现场实践都取得了惊人的发展。

如裂缝扩展模型从二维发展到拟三维和全三维; 压裂井动态预测模型从电模拟图版和稳态流模型发展到三维三相不稳态模型,且可考虑裂缝导流能力随缝长和时间的变化、裂缝中的相渗曲线和非达西流效应及储层的应力敏感性等因素的影响; 压裂液从原油和清水发展到低、中、高温系列齐全的优质、低伤害、具有延迟交联作用的胍胶有机硼和清洁压裂液体系;支撑剂从天然石英砂发展到中、高强度人造陶粒,并且加砂方式从人工加砂发展到混砂车连续加砂;压裂设备从小功率水泥车发展到1000型压裂车和2000 型压裂车;单井压裂施工从小规模、低砂液比发展到超大型、高砂液比压裂作业;压裂应用的领域从特定的低渗油气藏发展到特低渗和中高渗油气藏(有时还有防砂压裂)并举。

同时, 从开发井压裂拓宽到探井压裂,使压裂技术不但成为油气藏的增产增注手段,如今也成为评价认识储层的重要方法。

1 国内外现状水力压裂技术自1947年在美国堪萨斯州试验成功至今近半个世纪了,作为油井的主要增产措施正日益受到世界各国石油工作者的重视和关注,其发展过程大致可分以下几个阶段:60 年代中期以前, 以研究适应浅层的水平裂缝为主这一时期我国主要以油井解堵为目的开展了小型压裂试验。

60 年代中期以后, 随着产层加深, 以研究垂直裂缝为主。

这一时期的压裂目的是解堵和增产, 通常称之为常规压裂。

页岩气开发过程中的压裂用水处理工艺进展

（3）系统有离合器的作用，从而替代气胎离合器，所以将会取消原来的离合器总成。
（4）系统具备调速功能，可取消变速箱的一组换挡装置以及一套气胎离合器，使动力传递更加直接，结构更加紧凑，传动效率更高。
（5）该系统采用了模块化设计，可独立运输，修理过程中可以仅对损坏部分进行拆解，便于现场处理。将主离合器改为万向轴可以大大降低修理过程中电机校正难度。
勘探开发
页岩气开发过程中的压裂用水处理工艺进展
文／董志立
摘要
实现经济开采页岩气的有效手段是进行大规模水力压裂，但开发过程中耗水量巨大。为了安全环保地对页岩气进行有效开采，需要深入研究废水处理工艺。本文对页岩气开发过程中用水情况以及废水处理进行了广泛深入的调研，阐述了目前页岩气开发中可用的水处理工艺及使用特点，介绍了各种处理技术的原理、工艺、适用条件和存在的问题。调研结果发现：不同页岩气产区的水力压裂回流废水（含不同的化学试剂）要求有不同的水处理解决方案。根据北美的处理经验，过滤技术、热处理技术以及硅藻净水技术已经趋于成熟并且已经开始规模化应用，对国内页岩气开发水处理工艺有着借鉴和参考意义。
（3）金属含量：应对成垢化学品水平（包括钡、钙、镁）进行限制，防止其对设备和基础设施造成负面影响。
（4）微生物含量：应控制生物的生长，防止对管材的腐蚀。
（5）自然带有的放射性物质（NORM） 2.2 水处理方法 2.2.1 过滤
用于去除废水中的悬浮固体（TSS）。过滤方法种类繁多，包括类似于家用的简单过滤，以及更有效、且设计精良的昂贵过滤器。最基本的过滤技术属于较低端的处理技术，例如筒式过滤器和媒体吸收装置。[6] 用于页岩气业的过滤装置是一个孔径尺寸从0.04 微米到3微米不等的过滤器，捕获废水中所有悬浮固体，生产清洁水。但是，该过程不能降低废水中的总溶解固体浓度。处理后，水通常被运往新井与淡水混合，这一过程旨在稀释过滤水中的剩余污染物，以用于压裂。 2.2.2 化学沉淀法

页岩气开发水力压裂技术综述

页岩气开发水力压裂技术综述一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，页岩气作为一种清洁、高效的能源，正逐渐受到广泛关注。

作为页岩气开发中的核心技术之一，水力压裂技术在提升页岩气开采效率和产量方面发挥着至关重要的作用。

本文旨在全面综述页岩气开发水力压裂技术的最新研究进展、应用现状以及未来发展趋势，以期为相关领域的科研人员、工程技术人员和政策制定者提供有益的参考和借鉴。

文章首先介绍了页岩气及其开发背景，阐述了水力压裂技术在页岩气开发中的重要性和意义。

接着，文章对水力压裂技术的基本原理和流程进行了详细阐述，包括压裂液的选择、压裂设备的设计与选型、压裂施工过程中的关键参数控制等方面。

在此基础上，文章重点综述了水力压裂技术在页岩气开发中的应用现状，包括压裂工艺的优化、压裂液体系的改进、压裂效果的评估等方面。

文章还对水力压裂技术面临的挑战和问题进行了深入分析，如环境保护、水资源利用、技术创新等方面的挑战。

文章展望了水力压裂技术在页岩气开发中的未来发展趋势，提出了加强技术研发、优化压裂工艺、提高压裂效率、强化环境保护等方面的建议。

通过本文的综述，旨在推动水力压裂技术在页岩气开发中的进一步发展，为实现清洁、高效的能源利用和可持续发展做出积极贡献。

二、页岩气开发概述页岩气，作为一种重要的非传统天然气资源，近年来在全球范围内受到了广泛的关注。

它主要赋存于页岩地层中，以游离态或吸附态存在，具有开采难度大、技术要求高的特点。

页岩气的开发对于满足全球能源需求、优化能源结构、减少环境污染等方面具有重要意义。

页岩气的开发过程主要包括勘探、钻井、完井、压裂、采气等阶段。

其中，水力压裂技术是页岩气开发中的核心技术之一。

通过向井筒内注入高压、大流量的压裂液，使页岩层形成裂缝，进而增大页岩气的渗流通道，提高采收率。

水力压裂技术的成功与否，直接关系到页岩气开发的效益和成本。

在全球范围内，北美地区的页岩气开发起步较早，技术成熟，产量稳居世界前列。

页岩气开发技术核心

.
页岩水力压裂的关键因素是裂缝系统和压裂液配置。而裂缝的发育程度又是影响页岩气产量的重要因素，获得更多的裂缝是压裂设计首先考虑的问题。
.
2.1 压裂设计
为了获得好的压裂效果，在实施压裂之前，往往要进行压裂设计。压裂设计的核心是压裂效果的模拟，通过压裂模拟能够预测裂缝发育的宽度、长度和方向、评价压裂是否成功。水力压裂模拟一般通过模拟软件进行，它可以预测裂缝的三维几何形状提供优选的压裂方案。
一、结论与建议
.
我国页岩气开发面临问题
与常规天然气关键在“找气”不同的是，页岩气开发的关键在“采气”，但是由于勘探开发理论和技术上还不够成熟，我国页岩气开
发仍处于研究开发的初级阶段。
我国页岩气开发瓶颈
机理分析研究
实验测试与分析
有利选区与评价
含
产
气
能
特
分
点
析
与
及
1 水力压裂技术应用分析
1.1 页岩气开采压裂技术主要以清水压裂和重复压裂为主。研究表明：①一次完井只能采出页岩地质储量的10%，重复压裂可以使采收率提高8%—10%，在直井中进行原层复射和用比一次压裂液量大25%的规模处理即可获得更好的增产效果。②清水压裂是现阶段我国页岩气开发储层改造的适用技术，对于开采长度（厚度）大的页岩气井，可以使用多级分段清水压裂压裂。而同步压裂技术则是规模化的页岩气开发的客观需要。
页岩气开发技术核心
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汇报提纲
一、页岩气主要开发技术一、水力压裂技术综述
一、我国页岩气开发面临的问题
一、结论与建议
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页岩油气：特指赋存于页岩中的非常规油气，页岩气是位于暗色泥页岩以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。

页岩气水平井开采及分段压裂技术浅悉

页岩气水平井开采及分段压裂技术浅悉提高页岩气开采率的有效方法是通过对页岩石采取分段压裂技术，来改善导流率和有效渗透面积。

本文分析了我国页岩气分段压裂技术的发展现状。

在页岩石的开采过程中，水平井开采技术可以提高页岩气产量和页岩气返排率。

随着我国的科学技术不断发展，水平井裂开采正在逐步运用到页岩气开采过程中，由于页岩气在渗透和解吸之间强烈的相互作用，这使得页岩气的开采工作变得复杂和困难，需要不断优化开采技术，优化页岩气开采技术是提高开采效率的有效方法。

标签：页岩气水平井;开采;分段压裂技术由于地层中页岩气分布较广且储量较大，使得页岩气勘探工作的困难性远大于传统的常规和非常规天然气，并且页岩气的开采隐藏着很大的安全问题，这对开采技术提出了较高的要求，页岩气具有很大的商业价值，页岩气的开采问题是一个值得关注的问题。

然而，页岩气储存具有很强的致密性，因此，当通过常规方法分解页岩气时，分解效率通常较低并且可开采范围较小。

因此，对页岩气的开采方法作出进一步研究具有重要意义，以提高开采量，传统的开采方法不仅开采速率慢，而且经常会发生重大安全问题，与当前我国的商业发展不相容，为此，新开发出的水平井分段压裂技术成为页岩气开采的主要方法，但是还需持续优化和改进，开发出高效率的开采技术是目前页岩气开采的主要研究问题。

1水平井压裂方式选择采用水平井分段压裂技术，设计方法与完井方法类似，确定井位位置，确定钻井路径等都必须满足设计要求。

其中，裸眼完井和套管完井是水平井中最重要的完井方法。

其中，裸眼完井实现了节省时间并保护了井壁的优点，但存在以下缺点：例如，难以准确确定井壁的不稳定和裂缝的位置，一旦出现沙子堵塞现象，就不能再进行有效的开采工作，套管完井的优点是裂缝技术相对成熟，因为它可以有效地控制裂缝的初始点。

然而，时间成本的提高和固井质量的差异也对相应工作的进展产生影响。

因此，要根据实际情况采取相应的开采技术，比如在井壁应力相对集中的页岩气中采取套管完井开采技术比较好，如果井壁稳定良好，可以使用裸眼完井技术进行开采。

页岩气水力压裂技术及工具浅析

一
ＲａｐｉｄＦｒａｃ完井系统明显优势，完井时间比传统技术缩短了一半以上，生产动态效果显著，该技术在提高完井效率方面取得了较大进
４结论
４．１多级压裂工艺适用于产层较多，水平井段较长的生产井，且
工具能够承受较高的温度和压裂差，能较大缩短压裂施工时间；步。４．２泵送桥塞射孔联作多级压裂技术优点是分段级数不受限２泵送桥塞射孑Ｌ联作多级压裂系统适合多层压裂改造；页岩气桥塞多级压裂技术属于机械封堵分层压裂技术，适用于制，４－３水力喷射压裂不受完井方式限制，尤其适用于裸眼完井的套管井，由于其具有分层压裂段数不受限制、压裂层位定位精确、封
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科技论坛
页岩气水力压裂技术及工具浅析
王倩（辽宁石油化工大学教育实验学院，辽宁抚顺１１３０００）摘要：页岩气储层往往呈现低孔隙度和低渗特性等特点，钻完井后一般需经压裂改造后才能得到可观的经济产量。本文结合国外岩气的开采和压裂工具的应用情况，分析对比了水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术、泵送桥塞分段压裂技术以及水力喷射分段压裂技术的施工工艺，为国内页岩气的开采提供一定的借鉴经验。关键词：页岩气；多级压裂；桥塞；水力压裂页岩气作为一种新兴的能源，在世界各地具有丰富的存储量，但页岩气井钻完井后只有极小量天然裂缝特别发育的井可直接投入生产，大部分都需要压裂改造后才能得到可观的经济产量『】－２］。目前国外从分段压裂工艺方面看，主要分水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术、泵送桥塞分段压裂技术和水力喷射分段压裂技术；从压裂工具方面分析，主要有可膨胀封隔器／裸眼封隔器＋滑套多级压裂，泵送桥塞射孔压裂联作多级压裂，水力喷射压裂等。１裸眼封隔器投球滑套多级压裂技术封隔器投球滑套多级压裂技术一般采用可膨胀封隔器或者裸眼封隔器，根据页岩气储层开发的需要，使用封隔器将水平井段分隔成若干段，水力压裂施工时水平段最趾端滑套为压力开启式滑套，其它滑套通过投球打开，从水平段趾端第二级开始逐级投球，进行有针对性的压裂施工［３１。水平裸眼井多级压裂目前在北美页岩气图１裸眼封隔器投球滑套多级压裂压裂开采中应用较多，其关键零部件在于封隔器和滑套的可靠性和３水力喷射多级压裂安全性能，以及决定压裂施工效果的套管外封可膨胀封隔器和开启水力喷射分段压裂是一种最有效的压裂增产措施，其喷射流体滑套的高强度低密度球材料等。在底层中形成裂缝Ｈ，通过油套环空泵入液体使压裂层压力小于裂ＱｕｉｃｋＦＲＡＣ和ＰａｃｋｅｒｓＰｌｕｓ公司是研制多阶段压裂系统的先缝延伸压力，射流出口周围流体速度最高，其压力最低，射流流体卷驱，目前已多达７７５０个系统，并研发了ＱｕｉｃｋＦｒａｃ和ＳｔａｃｋＦｒａｃＨＤ一起进入页岩目的层，驱使裂缝向前延伸，因目的两套最先进的裸眼多级压裂系统。ＱｕｉｃｋＦｒａｃ是一次投入一个封堵吸环空周围液体，层压力低于裂缝延伸压力，所以在喷射压裂下一层时，以前压开层球开启多个滑套的多级压裂批处理系统，可满足１５次投球进行开段裂缝不再延伸。水力喷射压裂技术可以在裸眼、筛管完井的水平启６０级滑套的多级压裂的施工。ＳｔａｃｋＦｒａｃＨＤ高密度多级压裂系也可以在套管井中进行，施工安全性高，可以用统，该系统可以多次投入同一尺寸封堵球开启多级滑套，有效增加井中进行加砂压裂，趟管柱在水平井中快速、准确地压开多条裂缝，水力喷射工具可压裂级数。贝克休斯的ＲａｐｉｄＦｒａｃ多级投球打滑套压裂系统可实现快速、以与常规油管或连续油管相连接入井。水力喷射工具的关键部件是喷嘴，喷嘴的耐用性和可靠性是制连续的水力压裂。每两级滑套之间可以选用液压座封裸眼封隔器或约页岩气水平井水力喷射改造的瓶颈。现阶段制造喷嘴的材料主要自膨胀封隔器。压裂完成一级后投球泵送打开下级滑套，如此逐级有硬质合金、陶瓷、人造宝石、金刚石等。但是由于金刚石和人造宝进行压裂。整体压裂完毕，密封球被从井内返排处地面。石成本高，目前水力喷射压裂用喷嘴主要由硬质合金和陶瓷加工制Ｂｒｉｇｈａｍ勘探公司和Ｗｉｌｌｉａｍ生产公司率先采用该技术，造。随着页岩地层深度不断加深，地层压力增高，喷射压力也高喷射Ｗｉｌｌｉａｍｓ钻出了两口井进行对比，一口井使用传统的“ 堵塞＋射孔 ” 速度越快，要求喷嘴材料的硬度和耐磨性也越高。的压裂系统，另外一口井使用ＲａｐｉｄＦｒａｃ系统。结果表明，新的

关于页岩气开发水力压裂技术的综述

关于页岩气开发水力压裂技术的综述摘要：当前，在全世界具有含量丰富的页岩气，然而由于页岩地层具有较低的渗透率，因此还未得到全面开发。

在开发页岩气方面，应用较为广泛的技术即为水力压裂技术，可用于改造页岩储层。

本文主要介绍了几种页岩气开发水力压裂技术，并结合页岩气在国外的开发情况，及水力压裂技术在我国的使用情况，对几种压裂技术的适用特点进行了探讨，以供参考。

关键词：页岩气；水力压裂技术；清水压裂；重复压裂；同步压裂技术当前世界上蕴藏着较为丰富的页岩气资源，然而就其勘探和开发来说，仍未得到广泛研究，究其原因，则是因为页岩基质具有较低的渗透率，增大了勘探和开发的难度。

而页岩气井钻井的出现，也并未较好的改变这一现状。

提升页岩气产量的最主要原因，则是水平钻井技术及水力压裂技术的进步。

结合全世界页岩气工业发展情况来看，美国的发展时期最早，其发展速度和年产量也居世界首位。

相比于美国，中国在页岩气开发方面则处于最初的成长阶段，因此，中国可借鉴美国的页岩气开发技术。

本文重点介绍了页岩气开发水力压裂技术及其适用特点，并就其具体应用做了探讨，内容如下。

1.页岩气水力压裂技术及其适用特点1.1多级压裂技术多级压裂技可称为分段压裂技术，主要利用限流技术或者封堵球对储层不同层位进行分隔。

这种技术可依据储层特点，采取相应的施工方式，具有较为明确的目标和压裂效果。

多级压裂包含滑套封隔器分段压裂和可钻式桥塞分段压裂两种方式。

当前，美国在开发页岩气井时，采取的开采方式大都为水平井和多级压裂技术相结合的方式，具有较为明显的增产效果。

2006年，美国Newfield公司在开发一部分Woodford页岩井时，采取了5~7段式的分段压裂技术，最终总结出，相比于早年阶段的压裂水平井，增加压裂井段，有利于改善页岩气开采效果。

在当前的页岩水平井多段压裂中前沿中，多级滑套封隔器分段压裂是一种应用较多的完井方式，它可适用于水平井或者直井中，并在不使用桥塞分隔的情况下，对多个层段进行同时压裂。

页岩水力压裂裂缝扩展规律实验研究

页岩水力压裂裂缝扩展规律实验研究张烨;潘林华;周彤;李宁;徐正辉;崔艺;柳明【摘要】页岩气藏储层具有超低孔、超低渗的物性特征,通过体积压裂改造形成复杂人工裂缝网络,是实现页岩气有效开发的关键.试验采用大尺寸真三轴水力压裂模拟,研究水平地应力差、泵注排量,井筒数量等因素对页岩气储层压裂裂缝扩展规律的影响.通过观察压后页岩表面裂缝延伸路径,结合工业高能CT扫描确定页岩内部实际的水力裂缝形态.实验所选用页岩脆性中等,但层理特征明显,微裂隙发育,具有可压性.试验结果表明:水平应力差为3 MPa时,水力裂缝易转向,沟通近井天然裂缝或弱胶结层理面;随着水平应力差的增加,有利于横切缝的产生,沟通远处更多天然裂缝及层理;当水平应力差达到12 MPa时,仅能形成简单平面横切缝.另外,变排量压裂或双井筒同步压裂可以有效地增加裂缝密度,提高水力裂缝复杂程度;但在12 MPa 的水平应力差下,双井筒同步压裂仍然仅生成2条简单的水平缝.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)005【总页数】6页(P11-16)【关键词】页岩;裂缝扩展;天然裂缝;水平地应力差;排量;同步压裂【作者】张烨;潘林华;周彤;李宁;徐正辉;崔艺;柳明【作者单位】国土资源部页岩气资源勘查重点实验室(重庆地质矿产研究院);重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心(重庆地质矿产研究院),重庆400042;国土资源部页岩气资源勘查重点实验室(重庆地质矿产研究院);重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心(重庆地质矿产研究院),重庆400042;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油长城钻探工程有限公司,北京100101【正文语种】中文【中图分类】P555我国页岩储层既包含丰富的海相页岩气，也包含大量的陆相和海陆过渡相页岩气区块，构造应力强烈，地质结构复杂，不同区域页岩物性差别较大[1]。

页岩气开发核心技术

是两口互相接近且深度大致相同水平井间的同时压裂，目前已发展成三口井同时压裂，甚至四口井同时压裂。
应用：Barnett页岩，大约350万磅的支撑剂和25万桶的减阻水被注入到井
孔中的9个层位，其中一口井以日产25.5×104m3的速度持续生产30天，而其他未压裂的井日产速度只有5.66×104m3到14.16×104m3不等
技术。
应用：在美国页岩气生产井中，有 85%的井是采用水平井和多级压
裂技术结合的方式开采，增产效果显著。
连续油管
多级压裂
滑套完井
The Core Technology of Shale Gas Development
鹅颈管喷射头
控制室油管滚筒防喷器组
连续油管压裂
The Core Technology of Shale Gas Development
Chesapeake Energy
The Core Technology of Shale Gas Development
可滑移井架
可滑移井架有很好的可移动性，方便钻井过程中的设备和井架的移动，且方便在同一平台上进行多口井钻井。
顶部驱动系统
一次接入和钻进约 28m，上卸扣时间减少2/3，可在任意位置提起钻具，避免井塌和卡钻事故的发生。 PDC钻头切削式钻头，具耐磨性，与井下动力钻具配合，适合高转速、低泵压、低钻压作业，且残余的碎屑便于清洗。
The Core Technology of Shale Gas Development
The Core Technology of Shale Gas Development
裂缝系统
对页岩储层来说，裂缝系统既是气体的主要储存空间，也是渗流的主要通道，对页岩气开发来说，裂缝系统是压裂液进入储层的主要通道天然裂缝的发育程度是影响页岩气开采效益的直接因素，因此页岩气水力压裂应该尽量选择天然裂缝发育程度高的层位

页岩气储层脉冲水力压裂机理

汇报人：2023-11-28•页岩气储层概述•脉冲水力压裂技术原理•页岩气储层脉冲水力压裂实验研究•页岩气储层脉冲水力压裂数值模拟研究目•页岩气储层脉冲水力压裂优化设计•研究展望与未来发展趋势录01页岩气储层概述页岩气储层具有很低的孔隙度和渗透率，导致气体流动性差。

低孔低渗页岩气储层内部存在不均匀性，包括层内、层间和纵向上的非均质性。

非均质性强页岩气储层中的有机质和粘土矿物具有很强的吸附能力，能够大量吸附气体。

吸附能力强页岩气储层的特点1 2 3页岩气储层主要在湖泊、河流等沉积环境中形成，这些环境提供了丰富的有机质来源。

沉积环境埋藏深度对页岩气储层的成熟度和压力有重要影响，通常需要达到一定的深度才能形成可供开采的页岩气。

埋藏深度页岩气储层在高温高压条件下形成，这些条件有利于有机质的转化和储层物性的改善。

高温高压页岩气储层的形成与演化01页岩气是一种清洁、高效的能源，对满足全球能源需求具有重要意义。

能源需求02页岩气储层具有巨大的资源潜力，开发利用有助于推动经济发展。

资源开发03对页岩气储层的研究有助于推动地质理论、油气勘探和开发技术的发展。

科技进步页岩气储层的研究意义02脉冲水力压裂技术原理脉冲水力压裂技术概述脉冲水力压裂技术是一种新型的水力压裂技术，通过产生高压脉冲，利用压力波对岩石的冲击作用，使岩石产生微裂缝，从而达到提高油气储层渗透性的目的。

脉冲水力压裂技术的特点与传统的水力压裂技术相比，脉冲水力压裂技术具有更高的渗透性提高效果，同时对储层的伤害更小，具有更好的储层保护效果。

岩石的力学性质页岩等岩石具有较高的抗压强度和抗拉强度，但在受到周期性冲击载荷时，其力学性质会发生变化，产生疲劳损伤。

脉冲水力压裂的力学机制通过产生高压脉冲，对岩石产生周期性的冲击载荷，使岩石产生疲劳损伤，从而在岩石内部形成微裂缝。

脉冲水力压裂的力学过程在脉冲水力压裂过程中，需要使用高压流体来产生高压脉冲，因此需要对流体的动力学性质进行了解。

页岩气开发水力压裂技术综述

页岩气开发水力压裂技术综述唐颖，唐玄，王广源，张琴TANG Ying,TANG Xuan,WANG Guang-yuan,ZHANG Qin中国地质大学（北京）/海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室，北京100083Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Accumulation Mechanism,Ministry of Education/China University of Geosciences (Beijing ),Beijing 100083,China摘要：世界页岩气资源丰富，但由于页岩地层渗透率很低，目前还没有广泛开发。

水力压裂技术是页岩气开发的核心技术之一，广泛用于页岩储层的改造。

介绍了水力压裂作业的压裂设计、裂缝监测、压裂液配制和添加剂选择，以及常用的压裂技术，包括多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂。

结合国外页岩气开发的实例和国内压裂技术的应用情况，分析了各种压裂技术的适用性。

研究认为，清水压裂是现阶段中国页岩气开发储层改造的适用技术，开采长度（厚度）大的页岩气井，可以使用多级分段清水压裂技术。

同步压裂技术是规模化的页岩气开发的客观需要。

关键词：页岩气；开发技术；水力压裂；工艺技术；清水压裂中图分类号：P618.1文献标志码：A文章编号：1671-2552（2011）02/03-0393-07Tang Y,Tang X,Wang G Y,Zhang Q.Summary of hydraulic fracturing technology in shale gas development.Geological Bulletin of China,2011,30(2/3):393-399Abstract:Shale gas resource in the world is rich,but it hasn't been developed at so far because of extremely low permeability.Hy -draulic fracturing technology,as one of the core technologies in shale gas development,is currently widely used in shale reservoirs re -construction to increase production.This paper introduces hydraulic fracturing operation including fracturing design,fracture monitor -ing,fracturing fluids preparation and additives option,as well as fracturing technology including multi-stage fracturing,water fractur -ing,simultaneous fracturing,hydrojet fracturing,refracturing and so on in use and experiment in shale gas development in the USA.It analyzes the applicability of various fracturing techniques on the base of shale gas development case in foreign country and domestic fracturing technology.This paper holds that water fracturing is suited for China shale gas development at this stage,and water multistage fracturing could be used in thick shale reservoirs.Simultaneous fracturing is necessary of the large-scale shale gas development.Key words:shale gas;development technology;hydraulic fracturing;technology;water fracturing收稿日期：2010-11-16；修订日期：2010-12-01资助项目：国家自然科学基金项目《碎屑岩盆地天然气聚集主要机理类型及条件转换》（批准号：40472073）、《页岩气聚集机理与成藏条件》(批准号：40672087)和国家专项《全国油气资源战略选区调查与评价》（编号：GX2009）作者简介：唐颖(1986-)，男，在读硕士，从事非常规天然气地质勘探与开发技术方面的研究工作。

应用于页岩气开采中的水力压裂核心技术专利分析

应用于页岩气开采中的水力压裂核心技术专利分析摘要：本文利用DWPI数据库、SIPOABS数据库和CNABS数据库得到应用于页岩气开采中的水力压裂专利文献，通过对专利文献的统计分析得到专利数据样本，在对页岩气开采进行技术分解的基础上结合专利数据样本，对页岩气开采的核心技术水力压裂技术进行相关专利分析，最后探讨提高页岩气开采经济效益的途径。

关键词：页岩气；水力压裂；专利页岩气属于开采难度较大的“贫矿”，要把页岩气开采出来并在商业上获益，只有在技术上进行创新。

页岩气开采涉及到多种技术，主要包括勘探技术、开采技术和应用技术，而开采技术中水力压裂技术的发展是页岩气开发过程的重大突破，水力压裂可以使储层产生密集的裂缝网络，进而提高储层渗透率，使地层中的天然气更容易流入井筒[1]。

美国公司早在1970年就提出了在页岩层通过压裂产生的裂缝或穴使气体进入收集管道，从而拉开了页岩气关键技术专利申请的序幕，虽然我国在页岩气开采技术中的专利申请量仅次于美国，但页岩气开采中的水力压裂增产技术还未形成核心技术体系，核心技术中的关键设备以及零部件还未完全实现国产化供应。

1 水力压裂技术在页岩气开采中的技术分解页岩气储存在页岩之中，属于非常规天然气，主要有游离态与吸附态两种形式。

页岩具有孔隙度小，渗透率低的特点，其孔隙度往往只有3%～5%。

开发页岩气主要依赖增产与监测两类技术[2]。

这两类技术又包含多种适用于不同情况的具体技术，这些技术分类如图1-1 所示。

2 专利检索及分析工具本文通过在CNABS数据库、DWPI数据库中进行相关专利检索，以及在CNTXT数据库、SIPOABS数据库进行相应的查漏补缺，采用不同的检索方式以及各种算符命令有效确保“检准”和“检全” ，获取初步结果后将检索文献中的明显噪声进行去噪，最终筛选出页岩气开采技术相关专利530篇作为样本数据，利用S系统的统计命令以及Excel等工具进行统计分析。

3 水力压裂应用于页岩气开采专利分析3.1 专利申请趋势分析国际上于20世纪80年代开始研究水平井的压裂增产改造技术，在水力裂缝的起裂、延伸，水平井压后产量预测，水力裂缝条数和裂缝几何尺寸的优化，压裂液的配置，分段压裂施工工艺技术与井下分隔工具等方面取得了一定进展[3-4]。