国外页岩气井水力压裂裂缝监测技术进展_贾利春

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 。

页岩气压裂试气工程技术进展发布时间：2022-09-23T08:59:03.738Z 来源：《中国科技信息》2022年10期第5月作者：张小霞1 王子振2[导读] 页岩气具有开采难度大、安全风险高、技术涉及面广的特点。

我国作为全球第三个商业开采页岩气的国家张小霞1 王子振21.陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司延长气田采气四厂陕西省延安市 7275002.陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司延长气田采气三厂陕西省延安市 717500摘要：页岩气具有开采难度大、安全风险高、技术涉及面广的特点。

我国作为全球第三个商业开采页岩气的国家，在相关技术发展与商业应用上仍然处于探索阶段。

笔者针对页岩气压裂试气工程技术的相关应用进行简要论述，希望对促进行业发展有所帮助。

关键词：页岩气；泵送桥塞；分段压裂；连续油管；试气引言页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，其中气体以吸附或游离状态为主要存在方式，气流的阻力比常规天然气大，绝大部分的井都需要实施储层压裂改造才能进行开采，其对技术的要求很高。

美国页岩气资源勘探开发成功的一个关键原因就是其勘探开发技术的进步与创新，其中最重要的两种技术就是水平井技术和压裂技术。

而目前我国的页岩气勘探开发还处于探索阶段，距离规模开发还有较大距离，当前还未成熟完善的开发技术制约了我国页岩气的发展，因此，页岩气勘探开发有待于未来相应技术的进步与创新。

通过相关科研成果的有效应用和相应国家税收政策的扶持，从而推进我国页岩气勘探开发的快速发展。

1 页岩气勘探开发进展1.1全球页岩气勘探开发进展在全球，美国和加拿大是页岩气资源勘探开发最为成功的地区，美国页岩气勘探开发历程说明进行页岩气规模开发是工业化成功的关键，2000～2010年的十年间北美地区的页岩气年产量从100×108ｍ3迅速增加到1500×108ｍ3，增长了15倍以上，2020年美国页岩气产量占全美天然气总产量的68.3%，主要来自马塞勒斯、二叠盆地、海恩斯维尔、尤蒂卡和伊格尔福特等区带。

活性炭测氡法监测煤岩水力压裂裂缝的试验李伟涛;刘鸿福;张新军【摘要】根据活性炭测氡法的原理和煤岩水力压裂的原理,尝试应用该方法对煤岩水力压裂过程中产生的裂缝进行监测,在山西长治进行了4次监测试验.通过对试验区域压裂之前以及之后3年的地表氡值的观测对比,发现煤岩压裂以后地表出现了明显的氡异常,随着时间的推移,氡异常的范围逐渐减少并趋于消失,这说明活性炭测氡法能够对由煤岩水力压裂产生的扰动有所响应.%According to the principle of hydraulic fracturing and active carbon radon measuring method,we try to apply active carbon radon measuring method to monitor cracks in coal rock by hydraulic fracturing.Four experiments were carried out in Changzhi city of Shanxi province.By comparing the radon value before and after fracturing within three years,we found that radon appeared obvious anomaly on the ground after fracturing.With the passage of time,the range of radon anomaly gradually decreases and tends to disappear.The results show that the method of active carbon measuring radon can respond to the disturbance caused by hydraulic fracturing of coal and rock.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)001【总页数】4页(P5-8)【关键词】活性炭测氡法;煤岩;水力压裂;裂缝监测;氡异常【作者】李伟涛;刘鸿福;张新军【作者单位】太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TD712由于煤层储层岩性及力学性质的特殊性，在压裂改造中，水力裂缝的启裂与延伸规律变得非常复杂[1]。

1. 压裂液国内外发展概况压裂技术是我国油气田开发必不可少的重要措施之一，它在增加产量和储量动用方面起到了重要的作用。

压裂的目的主要是形成具有一定几何形状的高导流能力裂缝，改善油气通道,从而增加油气产量。

而压裂液在压裂中起着非常重要的作用,压裂液体系的性能是关乎整个压裂施工作业成败及压裂效果的关键点之一,性能好的压裂液不但能够保障压裂施工的顺利进行，而且能够保护储层，获得理想的增产效果［1］。

压裂液通常是由各种化学添加剂按一定比例配制成具有良好粘弹性的冻胶状物质，主要分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、清洁压裂液［2］。

1947年，水力压裂首次在现场成功应用的初期，主要使用以原油、成品油所配成的油基压裂液,原因是水基压裂液会对水敏地层造成损害.五十年代，出现了控制水敏地层损害的方法以后，水基压裂液才被应用在压裂作业中，但油基压裂液仍为主要的压裂液。

到六、七十年代，增稠剂瓜胶及其衍生物的出现，使水基压裂液迅速发展并占据主要地位.到了八十年代,由于致密气藏开采和部分低压油井压后返排困难等问题，出现了泡沫压裂液。

到九十年代及以后，为了解决常规压裂液在返排过程中由于破胶不彻底对油藏渗透率造成很大伤害的问题，又开发研制了粘弹性表面活性剂压裂液，即清洁压裂液。

1.1 水基压裂液水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的，主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶（瓜胶、田菁、香豆、魔芋等)、纤维素衍生物及合成聚合物.这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，交联后形成粘度极高的冻胶。

具有低摩阻、稳定性好、携砂能力强、低损害、施工简单、货源广、廉价等特点。

通常，水基压裂液按加入稠化剂种类大致可分为三种类型：天然植物胶压裂液、纤维素压裂液以及合成聚合物压裂液。

1.1.1 天然植物胶压裂液国内外最先研究和应用的是天然植物胶压裂液,因而这类压裂液使用最多，其中瓜胶及其改性产品为典型代表[3］。

美国Newark East区页岩气勘探开发进展及技术启示许维武;顾秋香;汶锋刚【摘要】美国德克萨斯州Newark East页岩气区是德州产量最大的页岩气田,共有生产井6200余口,产量5663×104m3/d.该页岩气区的成功开发,是压裂技术进步推动气藏开发的典范.从泡沫压裂到凝胶压裂,再到水力压裂,水平井压裂从1-2段压裂增至6段以上,压裂技术在该区的开发过程中起着关键作用.在开发过程中,钻井技术由直井向水平井转变,水平井逐渐成为区内生产井的主要类型.该气田的成功开发对国内页岩气开发具有借鉴意义.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2014(000)017【总页数】3页(P102-104)【关键词】页岩气;压裂;水平井;同步压裂【作者】许维武;顾秋香;汶锋刚【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院;国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室;陕西煤田地质化验测试有限公司,陕西西安710054;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院【正文语种】中文【中图分类】TD83米切尔能源公司原来主要开发目标为Boonsville区浅层砾岩气。

在经过30多年生产后，天然气产量已经很低，气田的持续发展提出了开拓新气区的要求。

米切尔公司部署了大量的探井，以测试密西西比系生物礁、Viola地层及Ellenburger地层的含油气性。

1980年上半年，在勘探深层目标时，钻穿Barnett页岩层，显示出较大的页岩气量。

在1981年部署第一口Barnett页岩气探井后，为实现对储层的控制，米切尔公司先后部署了36口检查井。

第一口页岩气井（MEC1C.W.slay）采用氮气泡沫压裂，该井生产12年，共计产气6×106 m3，随后关井2年，使用瓜胶再次压裂，生产2.5年产气0.82×106 m3。

又关井2年，然后采用水力压裂又产气28.5×106 m3。

目前该井月产气量0.18× 106 m3。

植物的影响、地面干扰、工人健康和安全。

很多联邦法律是由州政府根据相关联邦机构批准的各个协议和规划来实施的。

2 水力压裂流程监管促成页岩气经济可采的另一个技术关键就是水力压裂。

水力压裂是一种对地层实施的增产措施，用于改善生产层的渗透率，使气体可以更好地流向井筒。

水力压裂可以用来克服阻碍流体(气或水)流向井筒的天然屏障。

这样的屏障可能包括页岩地层中的天然低渗层，或是由于附近井筒在钻井活动受损而导致渗透率降低。

水力压裂是将一种压裂液按事先计算确定的一定速率和压力泵入地层以在目标地层中制造裂缝或裂隙。

就页岩气开发而言，压裂液主要是水基液体，与协助支撑剂进入裂缝的添加剂混合在一起。

水平钻井和水力压裂的使用是页岩气开发不同于常规气体开采作业的区别所在。

另一处区别在于压裂液的主要成分是大量的水。

一口井的压裂工程通常在几天左右，沿水平井段的多个层区进行依次射孔和压裂作业，从井的末端(“脚趾”)开始沿水平段反向作业直到水平段的起点(“脚跟”)。

单个井筒内可以同时进行25个或更多的压裂作业。

每次压裂后，会用临时胶塞将泵入压裂液的层区和之前压裂的井段分隔开来，随后这些胶塞将在压裂液从井中返排前被去除 页岩气作业公司通过微地震监测，可以绘出压裂造成的微地震活动，揭示裂缝是如何0 引言十多年以来，美国的页岩气开采经历了非凡的增长。

近几年，诸如水平钻井和水力压裂(压裂)这样的技术改进为开发带来了经济性，使得利用美国页岩深层储层的天然气生产一片繁荣。

这一欣欣向荣的趋势加上估计仍有很多未开发储量和预测未来产量将继续攀升，带来了十分乐观的情绪。

然而，很多人也对页岩气生产的环境影响深感担忧，包括这可能会对地下水和地表水带来的伤害、对栖息地的摧毁和对空气的污染。

监管单位、政策部门和公众需要以客观的信息来源为依据，就如何管理页岩气开发所伴随的挑战寻求解答方案和决策。

1 监管和执行框架在美国，油气的开发和生产，包括页岩气，是通过一系列复杂的联邦法、州法和地方法加以管理的，这些法律涉及勘探和作业的所有领域。