页岩气水平井水力压裂技术
国外页岩气水力压裂技术及工具一览
国外页岩气水力压裂技术及工具一览页岩储层具有超低孔低渗特性，钻完井后需要压裂改造后才得到经济产量。
国外油田服务公司最新工具达到了很高水平，水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术用高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司自膨胀封隔器最高可达302 °C ；泵送桥塞射孔分段压裂技术所用桥塞可分为：堵塞式、单流阀式和投球式复合桥塞，桥塞耐压差达103.4MPa，耐温232 °C ；哈里伯顿CobraMax H连续油管喷射工具系统，目前最多达到44段。
这些为国内页岩气水力压裂完井方式与压裂工具的选用打下基础。
从应用工具角度看，分段压裂工艺方面主要包括：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，水力喷射分段压裂技术。
从压裂工具方面分析，目前页岩气压裂技术有可膨胀封隔器/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。
在美国的页岩气开发技术中，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技术比较成熟，使用比较广泛，可适用于较长的水平段；水力喷射压裂可实现准确定位喷射，无需机械封隔，节省作业时间，非常适合用于裸眼井、筛管井以及套管中井。
1、水平井裸眼封隔器投球滑套多级压裂系统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分段封隔。
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。
水平裸眼井多级压裂目前已经是北美页岩气压裂开采主要技术手段，并越来越受到作业者的欢迎。
水平井多级压裂技术关键在于封隔器（压裂封隔器和可膨胀封隔器）和滑套可靠性和安全性能，尤其是管外封压裂管柱的可膨胀封隔器和开启滑套的高强度低密度球材料决定技术的成功与否。
目前国外油田服务公司都有自己成熟的工具，高强度低密度球级差达到1/16in，封隔器耐压差达到70MPa，TAM公司耐高温自膨胀封隔器最高可达30 °C 。
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。
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气开采原理是通过水平钻井和水力压裂技术将水和添加剂注入页岩岩层，使岩层裂缝扩大并释放出内部储存的天然气。
具体步骤如下：
1. 水平钻井：首先，在地表选择合适的位置进行垂直钻井，当钻杆到达目标页岩层时，钻井工程师会改变钻头方向，将钻孔延伸成水平方向。
这样可以增加页岩岩层与钻孔的接触面积，提高天然气的开采效率。
2. 水力压裂：完成水平钻井后，高压水和添加剂（如砂岩颗粒）被泵送到井中，进入页岩岩层。
压力和添加剂的作用下，岩石发生裂缝和断裂，从而使天然气能够逸出。
水力压裂也可以同时增加岩石孔隙的连接性，便于天然气在岩层内流动和采集。
3. 采集天然气：一旦页岩层被水力压裂，天然气开始从岩石毛细孔隙中释放出来，并通过新形成的裂缝流向水平井筒。
然后，运用抽油泵等装置将天然气输送到地面设备进行储存和处理。
4. 环境保护：在整个开采过程中，需要严格控制水和添加剂的使用，以减少对地下水资源的污染。
此外，储存和处理阶段也要采取相应的措施，以确保环境不受污染。
以上就是页岩气开采的基本原理。
通过水平钻井和水力压裂技术，能够充分利用页岩岩层内部的天然气资源，提高天然气开采效率，促进能源产业的发展。
水力压裂采油技术在页岩气开发中的应用研究
水力压裂采油技术在页岩气开发中的应用研究随着石油资源的逐渐枯竭，石油行业开始向新能源领域转型，其中页岩气开发成为了近年来备受瞩目的领域。
水力压裂采油技术，作为页岩气开发的主要手段之一，已经成为工业节能、环保和经济发展的重要推动力量。
本文将从水力压裂采油技术的定义、原理、优势和应用等方面，对其在页岩气开发中的应用研究进行探讨。
一、水力压裂采油技术的定义和原理水力压裂采油技术，也称为液压裂缝压裂技术，是利用高压液体对岩石等地层进行破裂，以增加地层渗透率，从而提取油气资源的一种技术。
其原理就是在深部地层注入高压流体，由于岩层的破裂和变形，使得原先密闭的地层可以释放出大量的油气等资源。
二、水力压裂采油技术的优势水力压裂采油技术具有以下优势：1、页岩气开采难度大，水力压裂采油技术能够突破地层渗透性低的难题，提高页岩气的产量和开采效率。
2、该技术可靠性高，施工成本较低，可以提高开采效益，并减少资源浪费，减少地质环境的破坏。
3、技术的改进和创新，不断提升了水力压裂采油技术的施工和监测能力，进一步提升了其开采效率和成功率。
三、水力压裂采油技术在页岩气开发中的应用水力压裂采油技术在页岩气开发中有着广泛的应用，其主要应用有以下几个方面：1、水平井设计和建造优化，在水力压裂完后，可以使井身尽量横向延伸，从而提高投资回报率。
2、节约成本和提高产量，通过水力压裂采油技术，可以有效地提高生产井稳产时间、节约成本，达到更高的单井产量。
3、精细管理，通过合理设计实验参数，实时监测及调控采油工艺，精细管理页岩气的开采过程，从而提高采储效率。
4、环保，水力压裂采油技术大大减少对地下水资源的压迫和污染。
四、水力压裂采油技术的应用研究现状虽然水力压裂采油技术在页岩气开采中应用广泛，但其所面临的挑战和困境也很明显。
目前，针对水力压裂采油技术的应用研究主要有以下几个方面：1、深入研究水力压裂技术中的微观机理和影响因素，以更精细的实验参数调控为技术指导，提高技术应用成功率。
页岩气井压裂技术
特点：适用套管（31/2″、41/2″、51/2″、7″)；适合
大排量、大型施工、封隔可靠性高、压裂层位精确、分层
压裂的段数不受限制。
三、压裂施工设计技术
井号
岩性
水平段长 压裂
(m) 段数 隔离+射孔方式
压裂工艺
压裂液
支撑剂
涪页 HF-1 页岩、夹薄层灰岩 1136.75 10 桥塞+射孔联作 滑溜水+冻胶
拉强度比
B=26.7-40, 脆性
强
B=14.5~26.7, 脆
性中等
B<14.5, 脆性弱
脆性
地层
低粘度
复合压裂液
网络裂缝
线性胶
高砂比
泡沫
双翼裂缝
凝胶
塑性
地层
低排量
高排量
三、压裂工艺技术
3、页岩气压裂主要工艺技术
1）水平井桥塞分段压裂工艺：
通过水力泵送桥塞方式实现坐封、射孔联作、并沿水平段
方向实现逐级封隔、射孔和压裂的工艺。
7.0
压后返出液
1.20
1.10
1.004
7.0
二、压裂液返排液的回收利用技术
对威201-H1井返出液放置1个月后进行处理后基本
性能测试结果如下：
类别
粘度，
mPa.s
密度，
g/cm3
表张，
mN/m
接触角，
降阻率，%
原配方
5.60
1.001
26.23
63.12
67
返排液
1.20
1.004
32.42
38.12
页岩气井压裂技术
汇报内容
➢概述
➢压裂液技术
深层页岩气水平井体积压裂技术
深层页岩气水平井体积压裂技术一、本文概述随着全球能源需求的不断增长，页岩气作为一种重要的清洁能源，正逐渐在能源领域中占据重要地位。
其中，深层页岩气资源的开发更是当前石油天然气工业面临的重要挑战和机遇。
深层页岩气储层具有低孔、低渗、非均质性强的特点，传统的开发技术难以满足其高效开发的需求。
因此，本文重点探讨了深层页岩气水平井体积压裂技术，旨在通过该技术提高页岩气储层的改造体积和导流能力，从而实现深层页岩气的高效开发。
本文首先介绍了深层页岩气储层的特点和开发难点，阐述了体积压裂技术在深层页岩气开发中的重要性。
随后，详细阐述了深层页岩气水平井体积压裂技术的原理、工艺流程、关键技术和装备，以及在实际应用中的效果分析。
总结了深层页岩气水平井体积压裂技术的发展趋势和未来研究方向，为相关领域的科研人员和技术人员提供参考和借鉴。
通过本文的研究，旨在为深层页岩气的高效开发提供有力的技术支持，推动页岩气产业的可持续发展，为实现全球清洁能源转型做出积极贡献。
二、深层页岩气地质特征深层页岩气储层通常位于地下数千米的深处，其地质特征相较于浅层页岩气储层具有显著的不同。
深层页岩气储层的地层压力普遍较高，这增加了钻井和压裂作业的难度。
深层页岩气储层的岩石矿物成分、有机质含量、热成熟度等参数也会随着深度的增加而发生变化，从而影响页岩气的生成和聚集。
深层页岩气储层中的裂缝系统通常更加复杂，裂缝密度和走向多变，这给体积压裂技术的实施带来了挑战。
为了有效开发深层页岩气资源，需要对储层的地质特征进行深入研究和精细描述，包括储层的厚度、埋深、岩石类型、有机质丰度、成熟度、含气性、物性特征、应力场特征以及裂缝系统等。
还需要对深层页岩气储层的温压系统进行准确预测，以确保钻井和压裂作业的安全和有效。
在此基础上，结合地质特征和工程技术要求，制定适合深层页岩气储层的体积压裂技术方案，包括压裂液的选择、压裂参数的优化、裂缝监测和评估等，以实现深层页岩气的高效开发。
水力压裂技术在页岩气开采中的应用前景分析
水力压裂技术在页岩气开采中的应用前景分析引言：近年来，页岩气作为一种非常有前景的新型能源逐渐受到人们的关注。
为了实现高效率的页岩气开采，水力压裂技术成为了一种不可或缺的手段。
本文将对水力压裂技术在页岩气开采中的应用前景进行分析。
一、水力压裂技术的基本原理水力压裂技术是一种通过高压注水将岩石破碎并形成裂缝，以便释放清洁燃料的方法。
具体而言，该技术采用高压水射流将勘探井中的页岩破碎，使得天然气能够更容易地从岩石中释放出来。
水力压裂技术通常包括以下几个关键步骤：首先，需要选择合适的液体注入井中，常见的液体包括水、砂和添加剂。
其次，通过高压注水，将液体注入至井中，形成裂缝。
最后，释放压力后，裂缝中的水会返回地表，而页岩中的天然气则会逐渐流出，被收集起来。
二、水力压裂技术的优势1. 提高页岩气产量：通过水力压裂技术，可以破碎页岩岩石，增加气体透气性，从而提高天然气的产量。
2. 拓宽开采范围：水力压裂技术可以有效地增加页岩气的开采范围。
由于破碎岩石形成的裂缝，天然气可以更容易地流入井筒中，方便采集。
3. 降低开采成本：水力压裂技术可以通过一次性注入大量液体，一次性压裂多个产气层，从而减少开采周期，降低开采成本。
4. 环保可持续：相比传统开采方法，水力压裂会产生较少的排放物和二氧化碳，具有较好的环保可持续性。
三、水力压裂技术在页岩气开采中的应用前景1. 技术不断成熟：随着技术研究和实践经验的积累，水力压裂技术已经取得了显著进展，实现了从试验研究到商业应用的转变。
预计未来会有更多创新的水力压裂技术被应用于页岩气开采中，进一步提高开采效率。
2. 巨大的页岩气资源：全球范围内存在大量的页岩气资源，其中包括美国、中国等国家的潜在巨大储量。
水力压裂技术的应用可以帮助实现这些储量的有效开发，为能源市场提供更多清洁能源。
3. 技术改进的空间：目前的水力压裂技术仍然存在一些挑战，包括水资源消耗、地震风险等。
未来的研究将更加注重技术改进，解决上述挑战，并且提高技术的安全性和环保性。
页岩气水平井分段压裂增产技术
一、水力喷射分段压裂技术案例分析
割缝管完井水平井喷射分段压裂－NDP2井 割缝管完井水平井喷射分段压裂－NDP2井
NDP2井是吐哈三塘湖盆地一口割缝管 水平井，割缝管长度596m。施工前产液 不足 2.0 m3/d /d。难以实施常规压裂。 水力喷射分段加砂压裂，分别在210321032103 2105m、1989.6-1991.6m两层段加入陶 2105m、1989.6-1991.6m 粒18.1m3和17.8m3，日产油13-19m3，是 18.1m 17.8m 1313 6.5倍以上。 压裂施工前的6.5 6.5
一、水力喷射分段压裂技术
7.应用规模与经济效益 7.应用规模与经济效益
西南 辽河 南海油田
2 1 2 2 9
大庆 中原 江汉 江苏 中石化华北
7
吐哈 克拉玛依
18
新疆油田
中原油田
16 20 24
大牛地气田
全国10几个主要油田规模应用， 全国10几个主要油田规模应用， 10 占全国油田总数的60%以上 占全国油田总数的60%以上 60%
二、国内外其它分段压裂技术
TAP*压裂技术 （套管阀投飞标压裂技术） 套管阀投飞标压裂技术）
二、国内外其它分段压裂技术
水力泵入桥塞/ 水力泵入桥塞/射孔联作分级压裂技术
压裂时间13天15级 所有桥塞用一个钻头一趟钻完，用时40小时 压裂时间13天15级，所有桥塞用一个钻头一趟钻完，用时40小时 13 40
一、水力喷射分段压裂技术
3.技术参数 3.技术参数
套管孔径15套管孔径15-25mm 喷砂压力30MPa,排量 喷砂压力30MPa,排量2.5-3.6m3/min 排量2.5
技术 参数
环空压力20MPa, 排量0.6环空压力20MPa, 排量0.6-1.2m3/min 地面泵压40地面泵压40-90MPa
页岩气水平井射孔压裂技术
引言
页岩气：页岩空隙中的天然气。
美国的页岩气是开发最早的，技术是最成熟 的。经验技术表明：水平井水力压裂技术，对于 页岩气的开发是至关重要的，是页岩气获得工业 性开发和提高采收率的的关键技术。
主要内容
一、水平井射孔层段优化
二、射孔方案设计
三、水平井工厂化压裂方案设计
四、微地震监测技术
三、水平井工厂化压裂方案设计
3、压裂液性能优化 4、支撑剂优选 页岩气选择支撑剂材料主要综合考虑合适的强 度、密度和粒径这3个方面 支撑剂的强度要求能够承受储层的闭合应力，强 度越高的支撑剂密度也越高，而一般页岩气压裂所用 的压裂液黏度较低，携砂能力弱。故选择支撑剂时， 在满足强度的要求下应选低密度支撑剂。支撑剂粒径 的选择主要考虑岩石的硬度，这主要从支撑剂嵌人地 层的角度来考虑。对于硬度大的储层，支撑剂嵌人不 是严重的问题，可选择小粒径的支撑剂;反之对于偏塑 性的储层，则应该选择大粒径的支撑剂。
二、射孔方案设计
射孔优化设计参数的选取 4、地层压力 优先选取以下地层压力测试结果 中途测试解释的地层压力； 电缆式重复地层测试得到的地层压力； 邻井同层位的地层压力； 预测的地层压力。 5、井底流动压力 根据实际情况优先选取如下靠前井底流动压力 邻井试油的井底地层压力 选用根据地区、地层条件要求预测的井底流动压力
三、水平井工厂化压裂方案设计
1、岩石力学脆性选择压裂模式 页岩气压裂过程中，只有不断产生各种形式 的裂缝，形成裂缝网络，压裂后气井才有可能获 得工业气流。岩石力学实验表明，岩石的脆性特 征是页岩气压裂形成缝网的最重要的岩石力学特 征参数。 根据北美页岩气开发的实践经验，给出了岩 石脆性指数和压后裂缝形态的关系。压裂液体系 优选一般根据岩石脆性指数，一般随着脆性指数 的提高，压裂液用量越多，支撑剂浓度越低，支 撑剂用量越少。
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。
页岩气水平井完井压裂技术综述
天然气与石油NATURAL GAS AND OIL2012年2月0前言页岩层可以作为气体的源岩和储集岩，储层具有连续分布、低孔、特低渗、脆性较高等特性。
页岩中的天然气以三种形式存在：岩石孔隙中的游离气、天然裂缝中的游离气和有机质/矿物表面的吸附气［1］。
这些不同的储集机理直接影响着页岩气开发的方式、速度和效率。
全球能源研究估计，大型页岩气资源主要分布在北美、拉丁美洲和亚太地区。
近期研究表明，美国的页岩气资源约为415000×108~520000×108m3，加拿大约为140000×108~170000×108m3，我国主要盆地和地区的页岩气可采资源量大约为260000×108m3，而对其它地区的资源状况研究非常有限。
美国页岩气开发的经验表明：增产技术尤其是水力压裂技术，对于页岩气的开发是至关重要的，其它重要的技术包括水平井/定向井钻井以及油藏描述技术。
1页岩气完井巴内特（Barnett）页岩是美国最先获得成功开发的页岩气层，也是当前美国最高产的页岩气田，已成为美国甚至全球其它页岩气田开发的典范。
巴内特页岩开发初期采用直井开发，但生产效果并不理想，2000年前后，转向水平井开发，产量得到3~5倍的提升。
当前，美国页岩气新井几乎都采用水平井，深度通常在1200~2500m之间，并且采用长曲率半径（10°~ 15°/30m）造斜，便于后期措施改造。
通常水平段长度在600~1500m之间，随着水平井作业技术的进步，最新的水平段长度超过了3000m。
多数Barnett页岩井水平段端部都比跟部略高（15~45m），这样有利于压裂时返排和产水后产出水流向最低的跟部。
水平井完井方式经历了从套管完井向裸眼完井方式的转变，见图1。
早期的水平井通常采用114.3mm （41/2"）或139.7mm（51/2"）套管完井，压裂采用可钻桥塞实现多级压裂。
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。
页岩气藏水平井分段压裂技术
页岩⽓藏⽔平井分段压裂技术页岩⽓藏⽔平井分段压裂技术摘要：据中⽯油勘探开发研究院廊坊分院2008年预测数据显⽰，我国页岩⽓资源量为30万亿⽴⽅⽶，这在很⼤程度上能够有效地缓解我国能源紧缺的局⾯[1]。
页岩⽓藏属于典型的低渗透率、低孔隙度的⾮常规天然⽓藏，由于其特殊的地质条件，常规的开发技术⽆法直接适⽤于页岩⽓藏的⽣产。
因此，页岩⽓藏能够成功开发的关键在于压裂技术的进步，⽽⽔平井分段压裂技术已成为开发页岩⽓的关键技术。
本⽂根据页岩⽓藏的分布、地质条件以及发展前景，通过详细介绍⽔平井分段压裂技术与微地震监测技术，以期能解决当前⽔平井分段压裂技术相关难题，并对裂缝进⾏实时监测以提⾼采收率，加快页岩⽓开采进程。
关键字：页岩⽓藏；⽔平井；分段压裂技术；裂缝监测技术；增产；开采前⾔页岩⽓藏属于典型的低渗透率、低孔隙度的⾮常规天然⽓藏，在我国油⽓资源⾥占有很⼤的⽐重。
但其开发成本⾼、难度⼤，⽽其特殊的储层特征⼜决定了开发这类储层必须采⽤强化⼿段——储层压裂改造技术，改善油⽓流渗流条件，从⽽达到有效的开采⽬的。
压裂改造储层不仅可使页岩⽓以⾼的初始产⽓量，较快地收回⽣产投资，⽽且可以延长压裂初始⾼产后的相对稳产期，使⽓井寿命持续30年左右。
储层实施压裂改造后需要有效的⽅法来确定压裂作业效果，获取压裂诱导裂缝、导流能⼒、⼏何形态、复杂性及其⽅位等诸多信息，改善⽓藏压裂增产作业效果以及⽓井产能并提⾼页岩⽓采收率。
1 页岩⽓藏基本特征1.1 页岩⽓藏的分布根据地质历史及其变化特点，可将我国的页岩⽓发育区划分为四⼤区域：南⽅、华北⼀东北、西北及青藏四⼤地区（见图1）。
南⽅古⽣界发育寒武系、志留系、⼆叠系海相⿊⾊页岩建造，分布稳定，埋藏深度浅，有机质丰度⾼，在保存条件好的地区，有利于页岩⽓的形成与富集。
其中，寒武系页岩较为典型，厚度在200~1000m，分布较稳定；有机碳含量在1.5%~ 5.0%，普遍较⾼；热演化程度⼀般在2%以上，以热成熟⽓为主。
利用水力压裂技术的页岩气开发研究
利用水力压裂技术的页岩气开发研究随着全球能源需求的不断增长，人类对于能源的需求和获取也变得越来越迫切。
资源的紧缺和能源的需求带来了能源行业的巨大变革，许多本来无法开采的能源矿藏也成为了被关注的焦点。
其中，页岩气就是一种新兴的能源，而利用水力压裂技术开采页岩气是当今许多国家的能源产业发展的主要方向之一。
一、页岩气的概念和特点页岩气是一种在页岩层中由有机质转化而来的天然气，其存在形态通常是页岩裂隙中的气体、吸附气体和自生气体。
页岩气具有地埋深度浅、分布广、储量大、地质条件复杂等特点。
由于后勤补给方面的优势以及环保性更好的特点，页岩气被不少发达国家视为“未来的能源之星”。
二、水力压裂技术的原理水力压裂技术是一种将高压水或者其他液体注入到井孔中，使井壁裂缝发生扩展，并形成坚固的孔隙构造，以提高井壁透水性的技术。
它是开采页岩气的关键技术。
水力压裂技术可以使页岩岩石产生裂缝，形成高效的气体渗透道路，从而释放大量埋藏在页岩层中的气体。
三、水力压裂技术的优势和挑战水力压裂技术在页岩气开采过程中具有很多优势。
首先，它可以大幅度提高页岩气井的产量。
其次，水力压裂技术可以在水平井上实现多级压裂，提高效率。
此外，该技术可以提高产油气井的产出顶岩率，从而实现长周期高产。
然而，水力压裂技术也带来了一系列的挑战。
首先，每次水力压裂都需要大量的水资源，而插针可能污染地下水资源。
其次，水力压裂技术本身的成本也比较高，加剧了能源产业的成本压力。
最后，水力压裂技术也可能导致地震和地表变形等一系列环境问题。
四、页岩气开发的行业现状目前，全球页岩气开发的局面比较乐观。
美国、加拿大、澳大利亚等国家在页岩气开采方面已经取得了令人瞩目的成就。
美国页岩气是目前全球页岩气开发的典范，截止到2019年，其页岩气产量已经占到了全美天然气产量的70%以上。
在中国，页岩气开发也在逐渐进展。
2018年，中国页岩气总产量达到了178亿立方米，占全国天然气总量的比重也在不断扩大。
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。
页岩气水力压裂地面工程关键技术
页岩气水力压裂地面工程关键技术随着化石能源价格上涨和油气开发技术的不断进步，页岩气已成为非常规油气资源领域中的重要组成部分。
目前美国和加拿大是页岩气规模开发的两个主要国家，1821年，第一口页岩气井钻于美国东部，至今已经有180多年历史。
进入21世纪以来，以美国为代表的西万国家在页岩气开发领域走在世界前列，其成熟的水平井与水力压裂技术得以将页岩气商业化。
美国页岩气资源量超过28万亿立方米，2010年美国页岩气产量达到1380亿立万米，超过我国天然气产量。
页岩气藏在美国的成功开发依赖于水平井与水力压裂技术的应用。
页岩气藏因其储层物性差、孔隙度和渗透率极低，需要应用水力压裂技术才能经济开采。
2003年，随着水平井成为页岩气开发的主要完钻井万式，水力压裂开始成为页岩气水平井主要增产措施。
水力压裂是利用含有减阻剂、黏土稳定剂和必要的表面活性剂的水作为压裂液，这项技术可以在不减产的前提下节约30%的开发成本，在低渗透油气藏储层改造中取得很好的效果。
页岩气开发的地面工程围绕着水力压裂和气体储运而开展，其中水力压裂注入系统及压裂液的应用决定了页岩气开发的经济效益，是一项非常重要的开发环节。
水是页岩气开发压裂液中的必要组成部分，压裂过程中需要消耗大量的水量，随着人类对环保的日益重视，将返出液处理净化后可以进行循环利用已成为一种共识。
这方面避免了污染排放，另一方提高了页岩气的开发效益目前返出液的净化和利用已成为页岩气经济开发的一项关键技术。
一、页岩气水力压裂地面工程关键技术与装备由于页岩气藏岩性特别致密，对作业井的压裂特征参数不清楚，试验潜在风险高、难度大，加上页岩气藏压裂作业井规模大、排量高，需要动用的设备也多，在工艺设计、地面配套等方面需要进行针对性的分析。
与常规油气的水力压裂相比，页岩气藏压裂作业属于高排量(>10m³min)、超大规模(>2000m³)，因此对于注入设备选型提出很高要求。
水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂工艺技术是一种常用的页岩气开采技术，通过在水平井段注入高压液体使岩石裂缝扩展，进一步提高天然气的渗透能力，从而实现有效开采。
本文将对水平井压裂工艺技术现状进行介绍，并展望未来的发展方向。
目前，水平井压裂工艺技术已经成为页岩气开采的核心技术之一。
其主要特点包括大井段长度、高水平注采比、高密度压裂等。
水平井压裂技术主要包括井斜反压控制技术、高密度压裂技术、微裂缝控制技术、多点压裂技术等。
目前，国内外对水平井压裂工艺技术进行了大量的研究和应用，取得了一定的进展。
主要有以下几个方面的技术改进：井斜反压控制技术。
该技术主要针对水平井压裂过程中的井斜角度、裂缝方向等问题进行研究，通过调整注水速度，使液体从裂缝末端疏散，从而实现裂缝的完整扩展。
高密度压裂技术。
该技术主要通过提高压裂液体的注入速度和注入量，增加岩石的断裂面积。
现在，已经有一些研究开展了高密度压裂技术在水平井压裂中的应用，取得了较好的效果。
微裂缝控制技术。
微裂缝控制技术主要是针对水平井压裂后产生的微裂缝进行控制，避免裂缝的过分扩展和连接，减少非产状裂缝对渗流的影响。
多点压裂技术。
多点压裂技术是指在水平井段不同位置同时进行压裂作业，以提高开采效果。
该技术已经在国内外的部分页岩气开采作业中得到了应用。
未来，水平井压裂工艺技术还有一些可以发展的方向。
可以继续研究优化压裂液体的配方，以提高对页岩气藏的适应性和增产效果。
可以进一步完善井斜反压控制技术，提高裂缝扩展的均匀性和完整性。
可以加强对微裂缝控制技术的研究和应用，减少渗流通道的阻塞和扩散。
可以进一步拓展多点压裂技术的应用，以提高开采效果和资源利用率。
水平井压裂工艺技术在页岩气开采中具有重要的作用。
当前，该技术已经取得了一定的进展，并且未来还有很大的发展潜力。
通过不断的研究和应用，可以进一步提高水平井压裂工艺技术的效果和经济效益，为页岩气开采提供更好的技术支撑。
压裂工艺在页岩气井开发中的应用研究
压裂工艺在页岩气井开发中的应用研究随着世界能源的日益紧张和环保意识的不断提高，非常规天然气资源在能源领域的开发和利用逐渐成为人们关注的焦点。
而其中最被公认并前景广阔的就是页岩气。
然而，由于页岩气存在着储集条件差、开采难度大、生产成本高等特点，因此如何开发和利用页岩气是目前工程领域亟需解决的问题之一。
本文将围绕着页岩气井的开发，分析压裂工艺在页岩气井中的应用研究。
一、压裂工艺概述压裂工艺，即水力压裂，是指将高压水泵所送的水通过一根注水管注入井口，通过在井底放置钢管，使水射流对着井岩进行冲击，使岩石破裂的过程。
压裂技术是一种用水或其他压力传送剂，使岩石产生裂隙，从而增强岩石中天然气和原油的渗透性的技术。
二、页岩气井页岩气是一种重要的非常规天然气资源，为无色无味的气体，在其中含有的甲烷等混合气体可作为燃料使用。
而实现页岩气的开发，则需要通过页岩气井来完成。
页岩气井开始的前期工作通常包含勘探、地质调查、井位选定等过程。
在确定好井位后，就进入了钻井阶段。
水力压裂工艺主要应用于井底产层的通透性增强，在关键阶段分阶段压裂技术被广泛应用。
三、压裂技术在页岩气井中的应用在页岩气井钻完后，一般会进行完善井下生产体系、压力建模和超前评估等工作，以最大限度地挖掘出储量。
随着压力的增加，便可以通过压裂技术来增强页岩气井产能。
在实施压裂工艺的过程中，需要注意以下几点：1、注液方式在注液方式方面，除了应该注入足够的液量，还需要根据具体地质情况来分析注液层位、注液密度、注液时间等参数。
2、压力管理在压力管理方面，一般需要进行多次压裂作业，同时进行压力、流量的改善和监测，以达到最佳压裂效果。
3、天然气回收在天然气回收方面，与传统的煤层气等开发模式不一样，由于页岩气分布范围广，矿井深度较浅，因此需要进行顶空回收。
同时，在回收过程中应始终保持井底压力。
四、压裂技术在页岩气井中的意义1、提高产能通过压裂技术的应用，能够提高页岩气井的产能，从而使开采成本得到控制，提高生产效益。
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气是一种非常重要的天然气资源，它存在于页岩岩石中，
开采页岩气的原理是通过水力压裂和水平钻井技术来释放岩石中的
天然气。
在进行页岩气开采时，需要了解一些基本的原理和技术，
下面将详细介绍页岩气开采的原理。
首先，页岩气开采的原理是利用水力压裂技术。
水力压裂是指
在井下注入高压水和一定比例的添加剂，通过高压水的作用使岩石
发生裂变，从而释放出岩石中的天然气。
这项技术可以有效地提高
页岩气的开采效率，使得原本无法开采的天然气资源得以充分利用。
其次，页岩气开采还需要运用水平钻井技术。
水平钻井是指在
垂直深井的基础上，通过一定的技术手段将钻井方向转为水平方向，使得钻井能够在页岩层内进行水力压裂作业。
这项技术的应用可以
使得页岩气的开采更加高效，同时减少地表对环境的影响。
此外，页岩气开采还需要考虑地层条件和岩石性质。
不同的地
层条件和岩石性质会对页岩气的开采产生影响，因此需要进行详细
的地质勘探和岩石分析，以便确定最佳的开采方案和工艺流程。
最后，页岩气开采的原理还包括对天然气的收集和处理。
在水力压裂和水平钻井技术的作用下，释放出的天然气需要通过管道输送至地面设施进行收集和处理，以便最终投入市场使用。
综上所述，页岩气开采的原理主要包括水力压裂技术、水平钻井技术、地层条件和岩石性质的分析，以及天然气的收集和处理。
这些原理和技术的应用可以有效地提高页岩气的开采效率，为人们提供更多的清洁能源资源。
随着技术的不断进步和完善，相信页岩气开采将会在未来发挥更加重要的作用。
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页岩气水平井水力压裂技术
【摘要】中国的页岩气资源量非常丰富，但页岩气的开发起步比较晚，目前还处于最初阶段。
本文详细的介绍了页岩气压裂改造机理，以及目前页岩气开发中常用水平井压裂工艺的原理和主要做法，包括水平井复合桥塞多段分簇压裂技术、连续油管水力喷射分段压裂技术、水平井多井同步体积压裂技术，通过对各种工艺详细分析，在页岩气开发上又取得了一些新的认识。
【关键词】页岩气水平井缝网压裂体积压裂
页岩气赋存于富含有机质的泥页岩及其夹层状的泥质粉砂岩、砂岩、灰岩、白云岩混合岩相地层中，主要由吸附气和游离气两部分组成。
页岩气藏的烃源岩多为沥青质或富含有机质的暗色泥页岩和高碳的泥页岩类，储层厚度一般为15～100m，孔渗条件差，通常需要压裂改造才能获得工业产量。
我国页岩气十分发育，资料显示，中国的页岩气资源量约为（21.5～45）×1012 m3，中值为30.7×1012 m3。
1 压裂机理
页岩气资源丰度低，最大限度增加储层的改造体积是压裂的主要目的。
为达到储量的体积动用，主要采用“缝网压裂”技术，机理为：当裂缝延伸净压力大于两个水平主应力的差值与岩石的抗张强度之和时，容易产生分叉缝，多个分叉缝就会形成“缝网”系统，其中以主裂缝为“缝网”系统的主干，分叉缝在距离主缝延伸一定长度后，又恢复到原来的裂缝方位，最终形成以主裂缝为主干的纵横“网状缝”系统。
页岩气储层要实现体积动用，主要取决于页岩的可压性。
页岩的脆性越大，越容易形成网状裂缝；而脆性越小，则形成网状裂缝的可能性越小。
脆性指数主要由矿物成分[2]和埋藏深度决定。
水力压裂在富含硅质、钙质的页岩中要比在富含粘土质页岩中更容易形成缝网，一般要求石英、长石、方解石矿物含量大于30%，粘土含量＜25%。
脆性指数与埋深呈负相关关系，埋深变浅，脆性增加。
2 水平井复合桥塞多段分簇体积压裂
体积压裂通过优化段间距，采用“分段多簇”射孔、加密布缝，利用缝间应力干扰，促使裂缝转向，形成缝网。
缝间距的优化是水平井体积压裂技术的关键，若缝间距离过大，影响页岩气单井产量，缝间距离过小，裂缝延伸困难，当缝间干扰恰当时，才能实现天然微裂缝大量开启、人工裂缝转向延伸与穿过延伸，实现页岩气的体积开发。
水平井套管固井后，第一级使用连续油管传输带射孔，后续各段采用泵入式电缆传输桥塞与射孔联作工艺。
桥塞与射孔枪的下入过程主要分为两个阶段，直井段工具串依靠自重下入，水平段采用泵注方式推到指定位置。
通过分级点火装
置，座封桥塞，再上提射孔枪到达上段射孔位置进行射孔作业。
在分段压裂过程中通过逐级下入桥塞、射孔枪，实现水平井分段压裂改造。
分层压裂改造完成后用连续油管快速钻磨桥塞。
压裂时采用“大液量、大排量、小粒径、低砂比、段塞式”滑溜水注入方式。
前期使用酸液溶解矿物质来沟通裂缝，与大排量滑溜水构建远井复杂裂缝网络，后期采用低浓度胍胶，提高近井主缝导流能力。
压裂液主要为滑溜水和低浓度胍胶液，滑溜水成本低，可以在不减产的前提下节约30%的成本。
同时，滑溜水是一种低粘度流体，表现为剪切特性，剪切力使2个裂缝粗糙面产生剪切滑移，停泵后粗糙面使它们不能再滑回到原来的位置，保持裂缝较高的导流能力。
3 水平井连续油管水力喷射分段压裂
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，适用于套管、衬管、裸眼等完井方式，主要用于需要定点压裂的水平井分段压裂。
利用连续油管进行水力喷砂射孔，然后再通过油套合压提高施工排量，实现射孔-压裂联作。
连续油管压后上提进行多层压裂，大大提高了工作效率，降低了施工成本。
理论上不受完井方式限制，可实施定点、分段、分簇改造，改造后井内无工具残留。
管柱结构主要有安全接头、不同形式的水力锚、喷枪、封隔器、单流阀、筛管和导向头构成。
压裂时油管、套管同时注液增压，喷射处的孔眼内裂缝最先起裂、扩展，通过油套环空加砂，支撑剂将沿起裂的裂缝进入地层，实现裂缝仅在水力喷射形成的孔眼位置处破裂和扩展，而在其它层位处的环空压力低于地层起裂压力，裂缝不再扩展，达到分簇射孔体积压裂效果。
4 水平井多井同步体积压裂
同时对配对井进行压裂，使压裂液及支撑剂在高压下从1口井向另1口井运移距离最短，促使水力裂缝扩展过程中相互作用相互影响，以产生更复杂的缝网，增加裂缝密度，增加改造体积，提高单井产量。
同步压裂最初是两口距离小，且深度大致相同的水平井的同时压裂，目前已发展到3口、甚至4口井的同时压裂。
5 结论
（1）压裂增产技术是开发成功的关键，针对页岩气储层特性采用了水平井复合桥塞多段分簇体积压裂、连续油管水力喷射分段压裂、同步压裂等，且北美已普遍应用套管阀分段压裂、“快速压裂系统”、多种分段工艺组合压裂等，应加快技术的引进与转化。
（2）工厂化压裂模式可加快施工进程、降低压裂成本，大规模改造技术对压裂材料低成本、高性能、储层的良好配伍性及回收利用提出了更高需求，应针
对大规模改造研发新型压裂材料及添加剂。
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主要从事压裂增产改造技术研究及现场应用工作。