随着页岩气被视为未来能源的“明星”而大量开采，其对地下水和土壤的影响也受到高度关注。美国一项研究表明，页岩气开发过程中的污水处理问题不容小觑。 杜克大学研究人员2013年10月2日在《环境科学与技术》期刊上报告说，他们对美国宾夕法尼亚州西部一个页岩气污水处理厂排污口附近河水及河底沉淀物进行取样，并把检测结果与该河流上下游的情况进行对比，结果发现，排污口附近河水及河底沉淀物受到高放射性污染，且盐与金属含量严重超标。 检测还发现了高浓度的溴化物、氯化物与硫酸盐。研究人员指出，河水中含有大量溴化物尤其让人担心，因为它可与自来水厂中消毒用的氯及臭氧等发生反应，产生毒性非常强的副产物。 近日，备受争议的页岩气开发再一次成为人们关注的热点，针对页岩气开发，美国地缘政治学家威廉·恩道尔在他的新书《目标中国：华盛顿的“屠龙”战略》中详细分析了世界范围内页岩气开发的情况和页岩气开采技术对环境的危害。 页岩气——环境帮手还是凶手？ 2012年初，中国部分石油公司开始加入美国引导的对页岩气进行开发的浪潮中，开始采用极具争议的方法来开采埋藏于页岩层的天然气。页岩是一种富含黏土的岩石，内含多种矿物质。 2012年6月，中国石油巨头中石化开始在重庆钻取第一口页岩
气井，共计划钻井九口，预计到年底可以生产110亿－180亿立方英尺（约3亿－5亿立方米）天然气——略等于中国一天的天然气消耗量。中国希望到2020年页岩气能满足全国6%的能源需求。 页岩气开采技术由美国发明。中国石油公司邀请美英石油巨头共享开采技术，以满足日益增长的国内能源需求。2012年3月，英荷皇家壳牌集团（Anglo－Dutch Royal Dutch Shell Company）在华与中国石油天然气集团公司（简称中石油）签署首份页岩气生产技术共享协议。埃克森美孚（ExxonMobil）、英国石油公司（BP）、雪佛龙（Chevron）以及法国道达尔（Total）都相继与中国的石油公司签署了页岩气合作协议。 中国中央政府收到美国能源部能源信息管理局（EIA）的地质评估资料，该资料显示中国“可能”拥有全世界最大规模的“技术性可开采”资源，估计约1,275万亿立方英尺（约36万亿立方米）或占世界资源的20%。若评估属实，这将远远超过862万亿立方英尺（约24万亿立方米）的美国页岩气评估储量。美国能源信息管理局的研究表明，除重庆外，最具页岩气开采前景的当属新疆塔里木盆地。值得注意的是，近几年来，高度机密的美国情报工作中有一小部分已逐步通过美国能源部运作，提供虚假情报和进行情报侦察总是相伴相生。美国能源信息管理局是否故意抛出评估报告诱使中国仓促上阵开发页岩气，从而放弃寻求干净、安全的新能源来替代石油与天然气？如果是，那这就不是美国政府第一次通过篡改情报报告来实现政治目的了。
页岩气开采压裂技术分析与思考 摘要：目前，社会进步迅速，页岩气存储于致密泥页岩地层中，页岩连续分布、区域广，含有一定量的黏土矿物，塑性强，在高应力载荷下易发生形变，页岩储 层具有低孔低渗等特性，需对页岩储层进行改造才具备商业开发价值。目前涪陵 区块和川东南区块，均已实现页岩气大规模开发，形成一套成熟的页岩气开采工艺，工艺实施需借助现场施工实现，只有严格把控施工质量，确保工艺有效实施，才能够实现对页岩气资源的高效开发。下文对此进行简要的阐述。 关键词：页岩气；开采压裂技术分析；思考 引言 伴随着油田行业的深入发展，如今能源紧缺问题已经成为了社会性现实。页 岩气储层低孔低渗，往往要投入巨大的精力对其进行压裂改造才能够保障产能稳定。水力压裂中压裂液性能带来的影响十分直观与突出。 1页岩气压裂施工质量技术现状 当前，经常使用的技术大多是多级压裂、清水、压裂、水力喷射压裂、重复 压裂与同步压裂等等，页岩气开发过程中所使用的储层改造技术还有氮气泡沫压 裂和大型水力压裂也是国内外目前的主流压裂技术。影响页岩气产量的主要原因 是裂缝的发育程度，如何得到较多的人造裂缝是压裂设计主要应该考虑的。如何 才能得到有效而又经济的压裂成果，在实行水力压裂以前，经常要实行压裂的设计。然而，压裂设计的工作确双有许多，最为主要的核心应属压裂效果的模拟， 经过压裂的模拟才可以预测裂缝发育的宽度及长度，从而知道压裂能否顺利成功。 2页岩气压裂开采中对环境的影响 页岩气压裂在开采的过程当中必定会因为一些噪声及废水废气等开采事故灾 害对环境造成一些污染影响，通常会对水资源进行大量的消耗以及地下水层进行 污染。目前，有些专家和环保人士在对页岩气压裂开采的过程也是提出了很多相 关环境污染的影响问题，同时，岩气压裂在开采过程中确实造成了较为严重的环 境污染。 2.1大量消耗水资源 页岩气压裂的开采使用的水力压裂法是压裂液最为重要的，分别由高压水、 砂以及化学添加剂而组成的。页岩气压裂的开采其用水量也是较大的，一般情况 页岩气压裂开采需消耗四至五百万加化的水资源才能使页岩断裂。 2.2污染地下水层 页岩气压裂开采过程当中，其化学物质有可能会直接通过断裂及裂缝由地下 深处慢慢转向向上移动到地表或者浅层，同时也可能页岩气压裂开采过程中由于 质量问题或者某些操作的不当导致破裂或者空洞。某些石油公司把页岩气压裂使 用过程中的的压裂液中的化学添加剂当成非常重要化学物质，然而，也因为这些 化学物质就可能会造成地下水层的污染。其中的化学物质可能会泄露到地下水层 当中，从而就污染了湖泊及蓄水池等等的地下水资源。当整个开采过程完成以后，其很大部分的压裂液又转回流向了地面，而流回地面的压裂液当中不光只有压裂 液里面某些化学物质，也还有部分地壳中原本就存在的放射性物质以及大量盐之类。当一些有毒污水再流回现场时，转而再流向污水处理厂以及回收再利用，当 遇到雨季来临时，整个过程就造成了严重的地下水层污染。 3页岩气压裂施工工艺 随着页岩气开发力度的不断增大，常规的压裂施工技术已经不能满足大规模
压裂酸化技术服务中心（以下简称“中心”）自1985年成立以来，始终强调发展和创新，长期致力于压裂酸化应用技术与基础理论的研究，努力解决生产中的技术难题，为低渗透油气藏的勘探与开发提出新理论、新工艺、新技术、新方法、新材料，逐渐形成了一系列压裂酸化特色技术。“十五”期间，“中心”在国内外开展了卓有成效的现场技术服务。在国内，为16个油田的450余口重点井或疑难井提供了综合性科研攻关和技术服务，解决了塔里木、玉门等十几个油田的众多压裂酸化改造技术难题，为中石油的增储上产做出了贡献；在国外，为哈萨克斯坦、阿塞拜疆等8个国家（地区），设计施工180余口井，增产效果显著，为中国石油在国际上赢得了声誉。 “中心”获得了50项科研成果，其中获省部级以上科研成果奖14项，2004年获得中国石油天然气股份公司“油气田开发先进技术”金牌，2005年获中国石油天然气集团公司“优秀科技创新团队”等多项荣誉称号。
一、低渗透油藏开发压裂技术
二、复杂岩性储层酸压技术 研究对象：复杂岩性储层——碎屑岩、碳酸盐岩、粘土矿物各占1/3；以砂砾岩为主，交互白云质细砂岩、白云质泥岩。 累产113000吨，有效期2060天，目前41m 3/d。 累产123000吨，有效期910天，目前167.9m 3/d。 0.01 0.11101001000100000 10 20 30 40 50 60 70 闭合压力(MPa) 导流能力(μm 2.c m ) 复杂岩性：碎‘屑岩、碳酸盐岩、粘土矿物各占1/3
三、低渗油藏重复压裂技术 ●研究对象：针对低渗透油气藏前次压裂失效的井层，以增产稳产、提高开发效果为目的。 ●技术内容：该技术主要包括重复压裂井油藏与工程研究（复压前储层物性评价、剩余可采储量及地层能量评估、原有水力裂缝及其工艺技术评估等）、重复压裂前地应力场及重复压裂时机研究，转向重复压裂优化设计及其实施工艺技术，选井选层研究，中高含水期油藏重复压裂的油藏数值模拟技术，重复压裂材料与施工参数的研究、高砂比压裂施工工艺技术，重复压裂诊断与压后效果评价等技 主应力差值为3MPa 重复压裂选井
页岩气开采技术 1 综述 页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。如图1.1所示。页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。 图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。 2 页岩气水平井技术 1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。国外页岩气开采主要在美国和加拿大（因为加拿大和美国地质条件类似，因此可以承接美国的开采技术），主要得益于水平井技术、完井及压裂技术的成功应用。 2.1 开采技术 早期的页岩气开采主要运用直井技术，直井开采技术简单，开始投入成本低，但是开采
《压裂酸化技术手册》 前言 近几年来，随着新压裂设备机组、连续油管设备和液氮泵车设备的引进以及对外合作的加强，施工工艺技术呈现出多样化，施工作业难度加大，施工技术要求较高，为了满足工程技术人员对装备的深入了解，提高施工技术、保证施工质量，组织技术人员历经两年时间编写了这本《压裂酸化技术手册》。该手册收集了井下作业处压裂酸化主要设备、液氮设备、连续油管设备等的性能规范和作业技术要求，井下工具、油套管、添加剂、支撑剂等的常用数据，以及单位换算、常用计算公式、摩阻曲线，地面工艺流程等内容。该手册目前仅在处内发行，请大家在使用中多提精品文档，知识共享，下载可修改编辑！
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目录 第一章压裂酸化设备 (1) 一、车载式设备 (1) (一) HQ2000型压裂车 (1) (二) BL1600型压裂车（1650型） (3) (三) SMT型管汇车 (7) (四) FBRC100ARC型混砂车 (9) (五) CHBFT 100ARC型混砂车 (14) (六) FARCVAN-Ⅱ型仪表车 (19) (七) GZC700/8型供液车 (22) (八) NC5200TYL70型压裂车 (23) (九) HR10M型连续油管作业机组 (24) (十) TR6000DF15型液氮泵车 (42) (十一) NTP400F15型液氮泵车 (44) (十二) NC-251-F型液氮泵车 (46) (十三) 赫洛ZM443液氮槽车 (48) (十四) 东风日产液氮槽车 (48) (十五) 赫洛ZM403运砂车 (49) (十六) YY10型运液车 (50) (十七) CTA12型运酸车 (50) (十八) NC5151ZBG/2500Y型背罐车 (51) (十九) CYPS-Ⅱ型配酸车 (51) 精品文档，知识共享，下载可修改编辑！
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。这一时期,我国进入工业性生产实用阶段,发展了滑套式分层压裂配套技术。 70年代，进入改造致密气层的大型水力压裂时期。这一时期,我国在分层压裂技术的基
油田分层压裂（酸化）工艺技术探讨 摘要：在油田勘探开采的发展中，常规石油中有诸多工艺技术，而分层压裂液液、酸化液工艺是中国油田试油作业中不可缺少的过程，也是从钻井步骤一直到油田生产过程中承上启下的关键工艺，同时也是油田开发工程中工艺技术服务的重要组成部分。本文阐述了我国油田的压裂液工艺技术以及酸化液工艺技术，并进一步研究这两种技术在油田施工过程中的应用、效果分析。 关键词：油田分层压裂液酸化液工艺技术效果分析 油田试油技术在广义上就是指试油施工的整个过程，其中包括了各方面的工艺技术例如：地层的测试、常规试油的工艺技术程序、试井测试和技术改造措施，这些工作全部是为了取得油田实际储油参数而进行的，压裂液工艺技术以及酸化液工艺技术，在中国石油集团渤海钻探工程技术研究院的工作学习中，我对石油技术做过颇多分析，本文就针对油田分层压裂酸化工艺技术展开探讨，分析压裂液技术与酸化液技术在我国油田种的应用、效果。 一、压裂技液术与酸化液技术的概述 1.压裂液技术 油田压裂液工艺技术应用上主要是压力将地层压开，形成裂缝并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施。 压裂液主要有前置液、携砂液、顶替液组成的。压裂液的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，低摩阻，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染，热稳定性及剪切稳定性能好、低残渣、配伍性好、破胶迅速、货源广，便于配制，经济合理。 压裂液主要作用在概括来说有以下几方面：1、携带支撑剂到地层；2、压开裂缝；3、降低地层温度。 2.酸化液技术 酸化液技术分为压裂酸化工艺技术和基质酸化工艺技术两种，主要是利用酸液解决生产井和注水井周围污染问题，进一步的清除缝隙中的堵塞物质，达到扩大地层裂缝，提高渗透率的一种工艺技术。压裂酸化技术指的是在酸化的基础上压裂，将天然裂缝加宽、扩大、延伸，或是通过压裂岩石形成新的岩缝。形成之后的岩缝凹凸不平，在施工后形成槽油、沟油等流通道，改善了之前的汽油景田流渗状况，提高产油量。还有一种普通盐酸的酸化工艺称之为解堵酸技术，用以压裂压力低于破裂压力时的酸化处理的工艺。这种技术用途不如前类宽泛，只能解除汽油井眼周围小范围的堵塞，但该技术具有低成本、工艺技术操作简单、对地层的溶解度高的优点；目前的酸化技术主要分为：酸洗酸化；解堵酸化；压裂
目录 _Toc28155708 引言 (2) 1 美国页岩气藏特点分析 (2) 2 地层评价 (3) 3 岩石机械特性地质力学 (4) 4 钻完井技术 (5) 5 压裂技术 (8) 5.1 清水压裂技术 (8) 5.2 重复压裂技术 (9) 5.3 水平井分段压裂技术 (9) 5.4 同步压裂技术 (10) 6 结论和建议 (10)
美国页岩气勘探开发关键技术 引言 美国页岩气资源量达16. 9 万亿m3，可开采资源量7. 47 万亿m3。至20 世纪90 年代末，美国页岩气产量一直徘徊在( 30 ～50) 亿m3 /a。2000 年新技术的应用及推广，使得页岩气产量迅速增长。2005 年进入大规模勘探开发，成功开发了沃思堡等5 个盆地的页岩气田，产量以100 亿m3 /a 的速度增长。2008 年产量达到600 亿m3，占美国天然气总产量的8%，相当于中国石油当年天然气总产量，目前则已占到天然气总产量的13% ～15%。截至2008 年底，美国累计生产页岩气3 316 亿m3。预计2015 年美国页岩气产量将达到2 800 亿m3。自2009 年以来，北美的页岩气开发发生了革命性的变化，目前美国已取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国，实现了自给自足并能连续开采上百年。美国页岩气快速发展是技术进步、需求推动和政策支持等多种因素合力作用的结果。从技术进步角度来看，则主要得益于以下几方面的关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石力学分析、后期的钻完井技术以及压裂增产技术。 1 美国页岩气藏特点分析 美国页岩气藏具有典型的衰竭特点，初始产量高，前3 年急剧下降，随后在很长的时间里保持稳产并有所下降，生产寿命可达25 a 以上。美国页岩气资源丰富，致密页岩分布范围广，有效厚度大，有机质丰富，含气量大，裂缝系统发育，
压裂酸化技术难点和挑战 正如在我国石油工业“十五”规划报告指出的一样：现在我国石油工业面临的形势是新区勘探开发困难，老区的增产挖潜还有大量的工作要做。其中，常规的井网加密已经效果不大，对酸化压裂措施的认识不够。同时，增产措施改造的对象越来越复杂，改造目标已经从低渗、单井发展到了中、高渗和油田整体，主要的难题集中在以下几个方面： 1、复杂岩性油气藏 指的是陆源碎屑岩、碳酸盐岩和粘土矿物以一定比例均匀存在，没有任何一种成份占主导地位。典型的代表是玉门酒西盆地的清溪油田，该油田储量高、品位好，但是储层矿物组成十分复杂。由于矿物的不连续分布，酸压后只能形成均匀、低强度的刻蚀；而水力压裂由于发生支撑剂嵌入和粘土矿物的水敏、碱敏现象严重，因此目前酸压和水力压裂技术对这类储层多为低效或无效。只能考虑从液体体系上改进工艺措施。 2、高温、超高温、深层、超深层和异常高压地层 以准葛尔盆地、克à玛依、塔里木和吐鲁番为代表，如柯深101井，压力系数为2.0，温度135摄氏度，千米桥潜山地区井深4000m —5700m，温度在150摄氏度到180度之间。这种地层的技术难点往往是需要的施工压力和压裂酸化液体不能达到要求；酸液的反应时间短，酸蚀作用距离短。 3、低渗、低压、低产、低丰度“四低”储层 如中石油的长庆苏里格气田压力系数在0.8—0.9，渗透率为0.5—3.0达西，中石化的大牛地油田压力系数0.67—.0.98，渗透率仅为0.3—0.9达西。类似的这种储层在我国占很大的比例，由于
产生水锁现象进而产生很难解除的水相圈闭，如果不采用特殊的工艺手段，很难得到高效开发。 4、凝析气藏 代表有千亿方的塔里木迪那气田和中?白庙深层凝析气藏。这类油田酸化压裂最大的问题是由于压力降低后凝析油的析出产生凝 析油环，大大降低了天然气的产量。 5、高含硫，高含二氧化碳油田 这类油田有被誉为“南方海相勘探之光”的普光气田（储量高达1144亿立方米）；580亿立方米的罗家寨气田。这两个气田的含硫量都在10%—12%，远远超过3%的行业标准。硫化氢的高还?性和 化学反应活性容易产生单质硫和硫化亚铁沉淀，在酸化压裂施工中造成二次伤害。同时，高含硫还会加大钻、采、集、输、外运的困难，尤其是在地形复杂，自然条件恶劣的四川丘陵地区。 6、异常破裂压力油藏 这种油藏埋藏深度和破裂压力不成正比，以川西致密须家河组和赤水地区为例：2000多米的井深破裂压力高达90多兆帕，现场经预处理措施之后，施工压力仍然高达80多兆帕。造成的直接后果就 是压不开地层，酸液不能进入，对设备的损害比较大。 7、缝洞型、裂隙型碳酸盐岩 我国“九五”规划最大的整装油田——塔河油田就是这类油田的代表。塔河油田560万吨产量中有80%是依靠压裂酸化措施取得的。
页岩气开采（压裂技术）对环境、健康的影响 Shale gas exploitation (Fracking）and its environmental and health impact 周睿译普红雁程浩毅校 本译文由云南省健康与发展研究会提供 来源：《世界页岩气资源：美国以外14个区域的初步评估》，美国能源信息署，2011年，https://www.doczj.com/doc/f310904231.html, 页岩气开采也涉及到许多其他的环境和健康问题。欧盟2012年8月的一项研究表明，压裂法开采页岩气存在着较高的风险，它有可能引发一系列环境问题，例如污染地下水、地表水和空气，引发水资源安全问题，占用土地资源，影响生物多样性，产生噪声污染及交通问题。
（1）用水 页岩气开采需要大量的水，可能会（导致）对钻井所在地区造成供水压力。每一次压裂操作大约使用1500万升水，而钻井可被压裂多达10次。根据我们的计算，单独一口井所使用的水能够供大约10000欧洲人使用一年。 在水资源供应本已存在压力或是由于气候变化可能存在压力的地区，水量需求水平尤为重要。在欧洲，德国和波兰拥有有丰富的页岩气储量，但其人均可再生水资源位列欧盟国家最末。在英国，目前进行的页岩气开采的地区，其供水情况已经被认为处于“超负荷”水平。2012年美国大部分地区遭遇夏季干旱的侵袭，页岩气开采表现出这种缺水的影响，德克萨斯和堪萨斯的某些地区被迫停止了页岩气的开采，而在宾夕法尼亚州，页岩气的开采则被禁止使用河水。在其他地方，页岩气运营商试图通过收买农场主或向土地所有者支付大量金钱来获得水资源的使用权。 尽管通常认为压裂法比煤和核能用水更少，但却不太可能简单地替代上述两种能源。实际上，如果将多种装置的累积效应考虑在内时，压裂法反而可能会需要更多的水。
第二节酸化压裂技术 一、教学目的 了解酸化压裂的原理，掌握酸液的滤失，酸液的损耗，能够计算酸岩复相反应有效作用距离，了解前置液酸压设计方法。 二、教学重点、难点 教学重点 1、酸化压裂原理 2、酸液的损耗 3、前置液酸压设计方法 教学难点 1、酸液的滤失 2、酸岩复相反应有效作用距离 三、教法说明 课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表 四、教学内容 本节主要介绍四个方面的问题： 一、酸液的滤失 二、酸液的损耗 三、酸岩复相反应有效作用距离 四、前置液酸压设计方法 酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。 作用原理：(1) 靠水力作用形成裂缝；
(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的 表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较 高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。 酸压与水力压裂相比：相同点：基本原理和目的相同。 不同点：实现其导流性的方式不同。 酸压效果： ??? ?????????以及不均匀刻蚀程度量对底层岩石矿物的溶解导流能力：取决于酸液裂缝内的流速控制酸盐反应速度酸液的滤失特性裂缝有效长度 (一)酸液的滤失 滤失主要受酸液的粘度控制 控制酸液的滤失常用的方法和措施： (1)固相防滤失剂 刺梧桐胶质：在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒，在裂缝壁面形成 桥塞，阻止酸蚀孔道的发展，降低滤失面积。 硅粉：添满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。 粒径大小不等的油溶树脂：大颗粒桥塞大的孔隙；亲油的树脂形 成更小的颗粒，变形后堵塞大颗粒的 孔隙，从而有效地降低酸液的滤失。 (2)前置液酸压 优点：①采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼， 可以降低活性酸的滤失；
工程技术角度分析页岩气开采 页岩气已成为全世界非常规油气资源勘探开发的重点领域。由于页岩气具有区别于常规气藏的显著特性，导致页岩气资源勘探开发成为一个庞大的系统工程，涉及复杂的技术体系，最主要的不同之处在于将工程技术前移至页岩气资源评价和开发过程。水平钻井、滑溜水多段压裂、裂缝检测等一系列关键技术的突破是美国页岩气近年来飞速发展的重要原因。中国非常规油气藏潜力很大，不同机构的评价结果表明，中国陆域页岩气可采资源量很大，是常规天然气资源量的1.1~2.4倍。目前，中国页岩气第二轮招投标已顺利结束，距离实现65亿立方米/a产量目标只有不到3年的时间，多个区块页岩气的勘探及评价即将陆续展开。目前，页岩气水平井分段压裂已占单井建设投资的40%~50%,进一步体现了工程技术的重要性。为此，在勘探开发过程中提出了工程技术的早期介入、合理应用和深入理解，以有助于页岩气的资源评价。 1 页岩气储层压裂机理及实现策略 1.1压裂改造原理 页岩气之所以能在页岩气中存留，缘于页岩极为致密的孔隙结构和极低的渗透率。页岩气储层中天然气基本无法运移到井筒，其主要原因在于2个方面：1.天然气分子直径在页岩气纳米级孔隙中运移难度大。甲烷的分子直径大小是：0.40nm，乙烷的分子直径大小是0.44nm，而页岩的孔隙大小是0.5~100nm，远远小于砂岩的孔隙（大于1μm）。对于孔隙直径较小的页岩，天然气基本是无法运移的。即使孔隙直径在100nm的页岩，天然气的运移难度也较大。2.天然气在致密孔隙结构中运移时间较长。理论研究表明，基质渗透率在0.000001mD时，流体穿透100m基质流入井筒需要的时间将超过1Ma。因此，页岩气得以开采利用，必须通过水力压裂在页岩储层里形成具有相当大体积、形态分布复杂、具有一定渗透能力的裂缝网络体系，使页岩气通过这个裂缝网络体系流入到井筒。 For personal use only in study and research; not for commercial use 页岩气压裂与常规压裂形成的双翼对称的平面张开缝不同，页岩气压裂（或称之为“体积改造”）旨在形成相互交错的复杂的“网络”裂缝体（含张开缝和剪切缝），增加平面与纵向上的储层改造体积SRV（stimulated reservoir volume），达到与页岩最大裂缝接触面积，提高初始产量和最终采收率。因此，页岩气开采工程技术实质是通过水力压裂把储层“压碎”。 1.2 压裂改造及其分类 人们将储层分为常规和非常规。压裂的目的不同，常规储层和页岩气储层的
页岩气开采中的水力压裂与无水压裂技术 孙张涛 吴西顺 （中国地质图书馆，北京 1000813） 摘 要：随着“十二五”规划的发布，页岩气的大规模勘探开发在我国被提上议事日程。对于我国目前的页岩气勘探开发而言，技术配套和攻关是首要任务，还需处理好相关的环境问题。然而，页岩气开采中常用的水力压裂技术始终面临着两大难题：水资源的大量消耗和压裂导致的相关污染等。因此，出于环保和节约水资源的考虑，国外许多公司都加大了对氮气泡沫压裂、CO 2 压裂和液化油气压裂等无水压裂技术的研发投入。无水压裂技术不仅可以解决缺水难题，还能减少页岩气开发对环境造成的污染，可谓一举两得。目前我国尚未完全掌握相关核心技术，水资源又相对缺乏，基于这样的现实考虑，无水压裂技术或许能够解决我国页岩气开发中的水资源难题。 关键词：页岩气开采 水力压裂 无水压裂 压裂技术 基金项目：本文受中国地质调查“国外地质文献资料集成服务与分析研究”项目资助（项目编号：1212011220914）。 收稿日期：2014-05-12 第一作者简介： 孙张涛（1981-），女，助理研究员，主要从事地学文献情报研究。 1引言 我国“十二五”规划明确提出了“推进页岩气等 非常规油气资源的开发利用”，随后《页岩气发展规 划（2011～2015）》（以下简称《规划》）也应运而生， 该《规划》明确要求“加大页岩气勘探开发技术科技 攻关，掌握适用于我国页岩气开发的增产改造核心技 术”。虽然水力压裂技术是现阶段开采页岩气的主流 技术，但由于存在诸多尚未突破的“瓶颈”，已成为欧 美国家页岩气辩论中最具争议性的一个话题。随着人 们对水资源和环境问题的重视，许多国外公司纷纷探 索水力压裂的替代技术。我国“十八大”报告强调要 “全面促进资源节约”以及“加强水源地保护和用水 总量管理”，《规划》中也提出要“减少用水量”以及要 “加强环保监测实现压裂液无污染排放”，在水资源 匮乏、生态环境脆弱的中国，若要大规模开采页岩气， 必须考虑并规避水力压裂可能带来的风险，因此，技术 突破和攻关在现阶段显得尤为重要。 2水力压裂技术 2.1 水力压裂原理 水力压裂是通过高压将数百万加仑的压裂液泵入 油井或气井中，冲破页岩层生成岩层裂隙以实现油气 增产的一项技术，如果注入的压裂液能保证足够的压 力维持荷载，裂隙可以延伸数百米。压裂液中大约99% 为水，其他主要是化学添加剂和支撑剂（如砂粒或陶 粒），以防止压裂裂隙闭合。添加到压裂液中的化学品 包括摩擦减速剂、表面活性剂、胶凝剂、规模抑制剂、 酸性试剂、腐蚀抑制剂、抗菌剂、黏土稳定剂等。表1[1] 为水力压裂过程中可能使用的某种或多种压裂液的组 成和用途。 1947年，在美国堪萨斯州首次应用了水力压裂技 术，但该技术被迅速推广则得益于近年来页岩气在 全球的兴起。2008年，在世界范围内打了5万多口水 力压裂井，据估计，如今一半以上的钻井都要进行压裂 作业[2]。
页岩气勘探开发系列技术 目前，我国大规模开发非常规天然气尤其是页岩气的关键技术体系尚未形成，缺乏核心技术和相关标准规范。页岩气储层 孔隙度一般为4%～5%，渗透率小于10×10-3μm2。页岩气储层的特点决定其开发所采用的技术与常规天然气开发技术有所 区别。页岩气井对设备、钻采技术要求都很高，比如，在压裂 技术上，常规油气井的压力等级一般为30MPa，而页岩气井一般在100MPa左右；泥沙堵漏等问题也给施工带来一定难度。因此必须综合采用先进的勘探、钻井和开发技术，才能实现页岩气的商业开发。目前，国外石油企业已经积累了比较丰富的 页岩气开采经验，在开采技术方面形成了比较成熟的勘探开发 系列技术，包括三维地震综合采集与处理技术、多分支水平井技术、水平井加多段压裂技术、清水压裂技术和同步压裂技术等。 （1）钻井工程技术 页岩气钻井技术大概经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、丛式水平井钻井的发展过程。直井是美国2002 年之前页岩气开发的主流钻井方式，其目的是获取页岩气地质、油藏资料，为后续钻井、压裂和采气等做技术准备;继2002年Devon公司在FortWorth盆地Barnett页岩气7口水平井的试钻成功，利用增加储层泄流面积、提高页岩气采收率等方式
使得产气量显著提高，水平井、分支井、丛式井水平井等得以迅速发展，相继成为美国页岩气开发的主要钻井方式。水平井钻井技术经过近80年发展，目前已相当成熟完善，特别是井下动力钻具、地质导向工具、旋转导向钻井系统、随钻测量系统、控压钻井等新技术出现，使得在页岩气勘探开发领域水平井较直井更具优势: 图2：水平井钻井示意图 水平井成本为直井的1.5～2.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3～4倍； 水平井与页岩层中裂缝(主要为垂直裂缝)相交机会大，可明显改善储层流体的流动状况。统计结果表明，水平段长度为200m或更长时，比直井钻遇裂缝的机会多达几十倍；
地热井压裂酸化增产工艺优化新方法 胜利油田石油工程技术研究院 苏权生（山东东营） 关键词：地热、压裂、酸化、增产 目前社会经济飞速发展，能源消耗越来越多，随着煤炭、石油、天然气等化石燃料消耗的加剧，也带来了严重的环境污染和生态破坏问题，探索清洁环保型能源是未来发展的方向。地热能作为一种清洁、可再生能源，越来越受到各国政府的重视，国外已经开始对地热能进行深入研究，并取得了一定的成果，目前主要的应用领域包括：发电、供暖、工业利用、医疗、洗浴、水产养殖、农业温室、矿泉水生产、农业灌溉等。 目前地热井研究主要集中在两个方面：一是浅源低温地热井，完井方式包括裸眼完井和套管射孔完井，其储层性质与油气储层相似，由于地层发育不理想或沉积物堵塞导致完井产能低下，在常规洗井措施增产受限的情况下，可借鉴采用油气井酸化压裂增产工艺，沟通裂缝通道提高储层导流能力，以达到预期的水温、水量要求；二是深源高温地热系统，称为增强型地热系统EGS（Enhanced Geothermal Systems），是一种通过介质循环（水或C02)来提取深部干热岩体中的地热资源，并将其用来发电及供暖的工程技术集成。 本文主要针对目前应用较为广泛的浅源低温地热井，如何将目前油气领域成熟的压裂酸化技术应用在地热井增产方面，并对遇到的问题进行讨论。 1．地热井压裂增产优化技术 压裂工艺就是通过大排量将一定粘度的流体注入地层，当注入能力超过地层吸收能力的时候，地层岩石就会破裂，随着流体的不断注入，地层岩石裂缝会逐渐向远离井筒方向延伸，通过加入支撑陶粒，就在地层中形成了人工高导流能力裂缝，为流体流向井筒提供通道。 数值模拟技术是压裂设计优化的核心，通过在计算机上建立地质模型，可以方便、快捷的进行不同压裂方案模拟、对比、评价，从中优选出经济合理的施工方案。目前比较成熟的数值模拟软件GOHFER、FracPro-PT、StimPlan均可实现压裂施工参数和经济优化，设计优化过程如下： 一、地质建模
科技·探索·争鸣 科技视界 Science &Technology Vision Science &Technology Vision 科技视界0序言 页岩气是指以吸附、游离或溶解状态赋存于泥页岩中的天然气，其特点是页岩既是源岩，又是储层和封盖层。在埋藏温度升高或有细菌侵入时，泥页岩中的有机质，甚至包括已生成的液态烃，就裂解或降解成气态烃，游离于基质孔隙和裂缝中，或吸附于有机质和黏土矿物表面，在一定地质条件下就近聚集，形成页岩气藏[1]。页岩气作为一种非常规天然气资源，已经越来越得到各国的重视。 1地震勘探技术 目前，国内已陆续开展了部分地区的页岩气地震勘探试验，如对施工观测系统选择的试验等，获得了一些原始地震数据以及时间剖面，根据剖面相位、波组特征分析，取得了一些有价值的结论。就页岩气地震勘探而言，若想解决好反射波（组）与页岩层段之间的相互关系，并为井位布设和后期进一步的勘探开发提供科学依据，笔者认为应从以下几个方面的进行研究。1.1构造情况 对于页岩，其本身即是生气场所也是重要的盖层，在构造转折带、地应力相对集中带以及褶皱-断裂发育带，通常是页岩气富集的重要场所。在这些地区，裂缝发育程度较高，能够为页岩气提供大量的储集空间。成藏之后发生的构造运动也能诱发页岩裂缝的发育，也有利于页岩气的富集，但这可能会破坏页岩本身作为盖层的部分[2]，若是通过运移机制进入页岩外部的储集层，则外部储集层构造特征的研究也十分重要。地震勘探技术以物性差异（波阻抗差异）为基础，是一种探测构造最有效、经济的地球物理方法。因此，通过地震勘探技术探明勘探区内的构造情况，再根据页岩气的沉积储层预测，可有效获得区内页岩气有利区。1.2储层标定 储层的标定是确定页岩层段的主要手段，但前提是勘探区内必须有已知的页岩气勘探孔，通过钻井揭露的页岩层段情况，结合地震反射波组特征，对地质主要层位进行标定，从而获得区内不同时代地层反射波（组）特征，根据该特征可实现对全区页岩层段的波组追踪，从而为后期确定储层的厚度、埋深及属性提取研究提供了坚实的基础。1.3厚度预测 厚度预测是页岩气勘探孔位选定及页岩气储量预测的基础，同时，更要注重优质页岩的厚度预测，因为优质页岩是页岩气赋存的主要载体，优质页岩与普通泥页岩的差别主要表现在自然伽马曲线上，虽然优质页岩速度并不一定比普通页岩层低，但是它的自然伽马数值要比普通泥页岩高，利用此特征，通过拟声波曲线重构，重构的曲线具有低频声波及高频自然伽马信息，它能够对优质页岩层进行很好的预测[3]。 1.4埋深计算 根据合成记录结果确定的目标层位，对地震数据进行连续追踪，获得页岩气储层的全区时间场，利用钻孔反算的速度及叠加速度值，可获得区内近似的平均速度场，通过网格化数据，利用时深转换公式：储层埋深=时深转换深度-（基准面-地震测量高程），可获得区内储层埋深等值线，为钻孔的布设及后期勘探、开发提供科学依据。1.5地震多属性提取技术研究 地震数据体中含有丰富的地质信息，如果有效提取、优选敏感信息对页岩气藏进行预测，是页岩气地震勘探成功的关键一环，页岩的孔隙度、泊松比等在常规地震时间剖面上可能无法反映，但通过地震波属性提取，建立页岩的孔隙度等与地震属性的相互关系，提取相关信息，可较好的解决页岩气的丰度等重要信息，以往多事利用某一相对敏感性属性信息进行解释，现如今已是结合了地质模型正演、地质统计学、函数逼近、神经网络、统计模式识别、模糊模式识别等数学方法综合预测，为提高储层预测的可靠性提供了更多的途径。1.6“甜点”预测 页岩气地震勘探的主要目的就是寻找页岩气勘探开发的有利区域———“甜点”,为井位部署和开发方案的制订提供科学依据，通过区域内构造的分布情况、页岩气储层的厚度及埋深、多属性优选、分析和提取技术，按照埋深介于1000～3000m 范围、构造相对简单、优质页岩厚度大于30m 的原则，最终可获得“甜点”的分布规律，为目标区块井位的部署及开展其它相关工作提供了较为全面、详实的数据[3]。 2结论 页岩气作为一种非常规能源，是一种近源岩、“自生自储自盖型”油气藏，其成气、运移和储集过程复杂，成藏模式多样化。 地震勘探因其高效、经济，是常规能源勘探的重要手段，通过对地震波场的进一步的认识，建立地震波场与页岩气藏之间的相互关系，也必将在页岩气勘探领域内大显身手。 通过地震勘探在页岩区域内构造、储层的厚度及埋深、敏感属性与页岩气的相关性等研究，可获得较为可靠的页岩气“甜点”区，为下一步页岩气的钻井布设、勘探、开发提供科学依据。【参考文献】 ［1］郭思刚，梁国伟．大方地区页岩气采集参数试验分析[J]．油气藏评价与开发， 2011，1（5）：71-75． ［2］邢恩袁，庞雄奇，欧阳学成，等．浅析页岩气成藏模式[C]//第五届油气成藏机理与油气资源评价国际学术研讨会论文集.2009：914-919． ［3］李志荣，邓小江，杨晓，等．四川盆地南部页岩气地震勘探新进展[J]．天然气工业，2011，31（4）:40-43． ［责任编辑：庞修平］ S ※基金项目：中煤科工集团青年科技创新基金项目（2013XAYFX004）。 作者简介：王万合（1981—），男，汉族，安徽蒙城人，2007年毕业于中国地质大学〈武汉〉地球探测与信息技术专业，硕士，中煤科工集团西安研究院有限公司，工程师，从事煤田地质勘探、非常规气藏勘探研究及城市活断层探测工作。 浅谈页岩气地震勘探技术 王万合 （中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077） 【摘要】本文讲述了对页岩气的基本认识，提出了页岩气地震勘探勘探应着重解决的几个方面，即寻找页岩区构造，储层标定，页岩的厚度预测和埋深计算，并对页岩气敏感属性进行优选、分析和提取，获得页岩气藏与地震数据体间的相互关系，从而实现对页岩气“甜点”的预测。 【关键词】页岩气；地震勘探；甜点 A Brief Talk about the Technology of Seismic Exploration on Shale Gas WANG Wan-he （Xi ’an Research Institute,China Coal Technology and Engineering Group Corp.,Xi ’an Shaanxi 710077,China ） 【Abstract 】This article tells us basic understanding about shale gas ，and proposes us several aspects should be focused on about the technology of seismic exploration in shale gas,that is structure for shale area,reservoir calibration,the thickness forecast and depth calculation,optimalizes,analyses,and extracts sensitive properties about shale gas.Then obtains the relationship between seismic data volume and shale gas reservoirs,So as to achieve the prediction of “The dessert ”on shale gas. 【Key words 】Shale gas;Seismic exploration;The dessert 项目与课题 58