页岩气开采的关键技术

1、页岩气开采的关键技术常治辉自从美国1821年完钻世界上第一口页岩气井以来，页岩气钻井 先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、丛式水 平井的发展历程。2 0 0 2年以前，直井是美国开发页岩气的主 要钻井方式.随着2 0 0 2年devon能源公司7 口 barnett页岩气 实验水平井取得巨大成功，水平井已成为页岩气开发的主要钻井 方式。丛式水平井可降低成本、节约时间、在页岩气开发中的应 用正逐步增多。实际上，海上钻井平台就采用丛式水平井，中国 长庆油田的低渗透油气藏，采用丛式水平井后，开采成本大幅度 降低，环保效应迅速提高。国外在页岩气水平井钻完井中主要采用的相关技术有：1) 旋

2、转导向技术。用于地层引导和地层评价，确保目标区内 钻井；2) 随钻测井技术和随钻测量技术。用于水平井精确定位、地 层评价，引导中靶地质目标；3) 控压或欠平衡钻井技术。用于防漏，提高钻速和储层保护, 采用空气作循环介质在页岩中钻进；4) 泡沫固井技术。用于解决低压易漏长封固水平段固井质量不佳的难题；5) 有机和无机盐复合防膨技术，确保了井壁的稳定性。二、固井技术 页岩气固井水泥浆主要有泡沫水泥、酸溶性水泥、泡沫酸溶性水 泥以及火山灰+ h级水泥等4种类型。其中火山灰+ h级水泥成 本最低，泡沫酸溶性水泥和泡沫水泥成本相当高于其他两种水 泥，是火山灰+h级水泥成本的1 . 4 5倍。固井水泥浆配

3、方和 工艺措施处理不当，会对页岩气储层造成污染增加压裂难度，直 接影响后期采气效果。三、完井技术国外一些公司认为，页岩气井的钻井并不困难，主要难在完井。 由于页岩气大部分以吸附态(液滴、气水混合物)赋存于页岩中, 而其储层渗透率低，既要通过完井技术提高其渗透率，又要避免 其地层损害。这是施工的关键，直接关系到页岩气的采收率。页岩气井的完井方式主要包括套管固井后射孔完井尾管固井后 射孔完井裸眼射孔完井组合式桥塞完井机械式组合完井等完井 方式的选择关系到工程复杂程度成本及后期压裂作业的效果适 合的完井方式能有效简化工程复杂程度降低成本为后期压裂完 井创造有利条件三、储层改造技术 页岩气储层改造技术

4、包括水力压裂和酸化，可以通过常规油管或 连续油管进行施工。国外在新井、老井再次增产或二次完井中经 常采用连续油管进行施工作业，可用于分支水平井，压裂增产措 施有多种：包括氮气泡沫压裂、凝胶压裂、多级压裂、清水压裂、 同步压裂、水力喷射压裂、重复压裂等。多级压裂、清水压裂、 同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂是目前页岩气水力压裂常用 的技术：3.1多级压裂多级压裂是利用封堵球或限流技术分隔储层不同层位进行分段 压裂的技术。有2种方式：一是滑套封隔器分段压裂；二是可钻 式桥塞分段压裂。美国页岩气生产井85%采用水平井和多级压 裂技术结合的方式开釆，增产效果显著。3.2清水压裂清水压裂是清水加少量减阻

5、剂、稳定剂、表面活性剂等添加剂作 为压裂液，又叫做减阻水压裂(slickwater fracture) o实验表明, 添加了支撑剂的清水压裂效果明显提高，并且成本低、地层伤害 小3.3同步压裂 同步压裂是对2 口或更多的配对井offset well进行同时压裂。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，甚至4 口井同时压裂。此技术是采用使压裂液 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 压裂对页岩气井短期内增产非常明显，而且

6、对工作区环境影响 小，完井速度快，节省压裂成本3.4水力喷射压裂水力喷射压裂是集水力射孔、压裂、隔离一体化的技术。有多种 工艺，如水力喷射辅助压裂、水力喷射环空压裂、水力喷射酸化 压裂等。此技术优点是不受水平井完井方式的限制，可在裸眼和 各种完井结构的水平井实现压裂。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 常见的储层天然裂缝发育时裸露井壁表面会使大量流体损失，影 响压裂效果的难题缺点是受到压裂井深和加砂规模的限制。3.5重复压裂重复压裂是在页岩气井初始压裂处理已经无效或者原有支撑剂 因时间关系损坏或质量下降，导致产气量大幅下降的情况下，对 气井重新压裂的增产工艺，能在页岩气藏重建储层到井眼的线性 流，产生