页岩气井压裂技术

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 。

页岩气水平井分段压裂技术探析我国页岩气资源量较大，分布较广，勘探潜力大，远超过其它非常规天然气，其勘探开发成为世界天然气勘探开发的热点。

但其产层致密或超致密，采收率较低，需通过压裂才能提高其产能。

而我国页岩气井压裂技术处在探索阶段，而页岩气水平井分段压裂技术是实现页岩气商业性开发的关键技术，尚需研究和攻关。

因此对页岩气水平井分段压裂技术做出探讨，对页岩气水平井的充分有效开发具有着重要意义。

本文在对页岩气水平井分段压裂方式选择做出论述的基础上，对页岩气水平井分段压裂设计的优化进行了研究与探讨。

标签：页岩气；水平井；分段压裂；支撑剂浓度；段塞；复杂裂缝页岩气藏储层具有低孔低渗特征，在页岩气开采过程中，直井压裂只能在开采前期获得较多产能，但产量会随开采进程而不断递减。

因此，如何对页岩气进行充分开采具有重要研究价值，在此过程中，对水平井完井方式以及分段压裂技术设计的优化做出探讨，有利于页岩气经济价值的充分实现。

1 水平井压裂方式选择在页岩气水平井分段压裂技术的应用中，为满足压裂改造要求，施工方式必须与完井方式契合，井位的设置、钻井轨迹的确定等都需要对压裂工艺要求作充分的考虑。

从国内外对页岩气水平井分段压裂方式可以看出，裸眼完井与套管完井是水平井最主要的完井方式。

其中，裸眼完井优势为节约时间成本及保护井壁，但其缺点也十分明显，如井壁的不稳定性、裂缝位置难以得到精细确定等，且一旦出现堵砂等现象，很难进行有效处理；套管完井的优势为能够对裂缝的初始点有效控制，且该压裂技术相对成熟，然而时间成本的提升与固井质量的不理想等也制约着相关工作的顺利开展。

因此，在井壁应力相对集中并需开展多段压裂的页岩气水平井中，可以选择套管完井下桥塞分段压裂技术。

而如果井壁稳定性好，则可使用裸眼完井，使用裸眼封隔器分段压裂技术。

2 页岩气水平井分段压裂设计的优化在开展页岩气水平井分段压裂施工中，有必要对施工过程进行模擬，从而有效预防施工过程中的潜在风险以及找出影响施工效果的因素，有针对性地降低施工风险、选择最为合理的施工方案。

页岩气三代钻井技术、压裂技术怎样开采页岩气？页岩气是充填于页岩裂隙、微细孔隙及层面内的自然气。

开采页岩气通常要先打直井到几千米的地下，再沿水平方向钻进数百米到上千米，并采纳大型水力压裂技术，也就是通过向地下注入清水、陶制颗粒、化学物等混合成的压裂液，以数十到上百兆帕的压力，将蕴含自然气的岩层“撬开”，就像在致密的页岩中建设一条条“高速大路”，让深藏于页岩层中的页岩气沿“高速大路”跑到水平井段，最终从直井中采出来。

页岩气井钻井示意图页岩气三代钻井技术●一代技术2023年~2023年，勘探开发初期，水平段1000~1500米，周期80~100天。

主要以常规油气钻井技术工艺+水平井钻井技术+油基钻井液为主。

●二代技术2023年~2023年，一、二期产能建设时期，水平段1500~2200米，周期60~80天。

针对页岩气开发特点，开展页岩气工程技术“一次革命”，攻关完成了“井工厂作业+国产化工具+自主化技术+系列化工艺”，实现提速降本增产。

●三代技术2023年至今，页岩气大进展时期，水平段2000~3000米，周期40~60天，围绕“四提”目标，开展页岩气工程技术“二次革命”，主要技术路线是“个体突破向综合配套转变，单项提速向系统提速进展”，技术要点是两个方向（钻井工艺+钻井工具）、三大核心（激进参数+精益施工+超常工艺）、三大基础（地面装备+井下工具+钻具组合）。

页岩气三代压裂技术●一代技术2023年~2023年，渐渐形成自主化的以“桥塞分段大规模体积压裂+井工厂运行”为核心的页岩气长水平井高效压裂技术系列。

●二代技术2023年~2023年，自主页岩气压裂技术转变为追求改造体积裂缝简单度最大化，攻关形成了“多簇亲密割+簇间暂堵+长段塞加砂”主体压裂工艺等低成本分段工具及工艺为代表的二代压裂技术系列。

●三代技术2023年至今，为满意多层立体开发和不同类型储层要求，乐观开展全电驱压裂装备配套适应性讨论，推广牵引器射孔技术和延时趾端滑套工艺，优化高效可溶桥塞结构，研发井口快速插拔装置、多级选发点火装置、高效连续油管钻塞液体系，持续更新升级压裂装备及其配套工具，全面提升了装备作业水平，实现低成本、规模化、绿色施工。

压裂液在页岩气水平井压裂作业中的优化设计第一章：前言页岩气水平井是一种重要的天然气开采方式。

在水平井特别是多级水平井中，压裂技术是增进产量和改善气藏物性的有效手段，已经被广泛应用。

少量的压裂液喷射到井眼内部，其压力和能量会导致周围岩石的破裂和节理漏失，从而构成裂缝系统，使页岩气无法被原有岩石阻碍而产出。

然而，在压裂作业中，优化设计压裂液的组分和性质是十分关键的。

由于页岩气的安全性要求苛刻，错误的压裂液设定将会产生多种不良影响，例如改变地质条件、造成环境污染等。

因此，本文将基于压裂作业的实际操作，探讨在页岩气水平井压裂作业中该如何设计和优化压裂液。

第二章：页岩气水平井压裂液的种类和性质在页岩气水平井压裂作业中，使用的压裂液主要包括水基液、油基液和液相液。

根据不同的使用场景和生产特点，选取不同类型的压裂液。

（一）水基液水基液是以水为主要成分的压裂液。

由于它具有安全环保，易清理，性价比高等特点，因此在页岩气水平井的压裂作业中被广泛应用。

由于水基液的流动性较强，容易流入裂缝中，故实际上适用于多级水平井压裂作业中。

（二）油基液油基液是以石油为主要成分的液体，具有化学稳定性、耐高温、高性能的特点。

因此，在深层和高温页岩气井的压裂作业中应用较多。

油基液相比水基液，能够减少液体的流动，从而更加容易将压裂液置入缝隙中。

（三）液相液液相液是由水和油组成的复合型压裂液。

具有油基液的良好耐高温性和水基液的良好流动性能。

液相液在页岩气水平井的压裂作业中也得到了广泛应用。

第三章：设计页岩气水平井压裂液的主要指标在页岩气水平井的压裂作业中，压裂液的设计和优化需遵循一定规则。

下面介绍一些主要的液体指标。

（一）密度密度是指压裂液的重量比。

在实际应用中，增加密度会对井壁造成更大的压力，这有助于破开岩石表面形成的薄弱层，从而形成一个更长的裂缝。

但同时也要适量控制密度，过高的密度会造成岩石的破坏或一些不好的环境影响。

（二）黏度黏度是指液体内部的摩擦阻力和各个分子间相互作用的难度。