页岩气水平井射孔压裂技术

JY184页岩气井压裂试气技术摘要：JY184井位于四川平桥区块，是涪陵页岩气田二期产建平桥区块部署的重点开发井，通过对该井射孔工艺和压裂分段方式以及试气制度优化，高效完成了19段压裂试气施工任务，压后增产效果明显。

关键词：页岩气；开发井；分段；增产效果JY184井位于四川平桥区块，是涪陵页岩气田二期产建平桥区块部署的重点开发井，通过对该井地质情况分析，优化了压裂试气设计，高效完成了该井19段压裂施工，压后取得较好效果，为该区块页岩气水平井压裂施工提供了宝贵的经验。

1 JY184井基础情况JY184井位于四川平桥区块，平桥区块是一个“窄陡”断背斜[1]，主要处于隔槽式褶皱—冲断带，断层数量多、规模也大，整个海相构造层形变较强，地层纵横向连续性较差，这些地区五峰组—龙马溪组深水陆棚相带优质页岩发育，加之页岩气层埋深适中，多处于2500～4500m，是涪陵页岩气田二期产建平桥区块部署的重点开发井区域，钻探目的是开发平桥区块上奥陶系五峰组-下志留系龙马溪组页岩气资源，评价川东南地区川东高陡褶皱带平桥断背斜较高部位埋深3000米以深区域产能情况。

图1 JY184井区块页岩气构造图图 2 JY184井井身结构图根据相关资料推算JY184井压前地层压力43.71MPa，压后地层压力47.33Mpa，地层温度为110.21℃。

由于该井位于平桥断背斜北部倾末端，东邻平桥东1号断层，宏观地应力具有中弱拉张性特征，最大水平主应力方向以北西-南东向为主，A靶点东、西两侧各发育一条高曲率条带，水平距离分别为230m、130m，其中西侧条带向北东方向延伸，并与水平段中部-B靶叠合，预测水平段方向与裂缝方向基本一致，且裂缝较发育。

该井水平段在①-⑤小层穿行，井段4625.4-4634.8m为①小层顶部观音桥段，为低伽马高密度的灰质页岩；井段3952-4209m（⑤、④小层）泥质含量较高，平均40.0-41.2%，下步优化上述井段射孔及压裂施工参数；水平段发育1个中-高值曲率段及1个弱曲率段，水平段中段至B靶附近裂缝相对发育，水平段5384.45-5394.00m共漏失钻井液236.7m3，在水平段井段3952.0-4422.5m东邻平桥东1号断层且与其近平行，与该断层最小距离161m，与东部另一断层F1最短距离480m，优化该井段压裂工艺参数；而该井5468.64m以下接箍深度数据为根据钻井提供的相应套管单根长度推算，数据供参考；现场应据第一次泵送桥塞跟踪的磁接箍深度数据校核、微调该段射孔簇段，避免在套管接箍处射孔；2 JY184井压裂设计（1）设计射孔54簇。

新型页岩气井压裂技术及其应用研究摘要：本文在总结分析页岩气储层的岩性、物性、天然裂缝与力学性质特征的基础上,依据复杂裂缝形成机理,提出了压裂形成复杂缝网、增大改造体积的基本地层条件的观点,归纳了直井和水平井体积压裂改造工艺技术方法等。

关键词：页岩气体积压裂缝网剪切裂缝水压裂监测建议页岩气因其储层渗透率超低、气体赋存状态多样等特点,决定了采用常规的压裂形成单一裂缝的增产改造技术已不能适应页岩气藏的改造,必须探索研究新型的压裂改造技术,方能使其获得经济有效地开发。

一、页岩气基本特征页岩气开采深度普遍小于3000m ，其储层典型特征为：①石英含量大于28%，一般为40%~50%，遭受破坏时会产生复杂的缝网；②页岩气储层致密，孔隙度为4.22%~6.51%，基质渗透率在1.0mD 以下；③页岩微裂缝发育，页岩气在裂缝网络系统不发育情况下，很难成为有效储层；④页岩气有机质丰度高，厚度大，有机碳含量一般大于2%，成熟度为1.4%~3.0%，干酪根以Ⅰ~Ⅱ型为主，有效厚度一般在15~91m ；⑤页岩脆性系数高，容易形成剪切裂缝，如Barnett 页岩杨氏模量为34000~44 000mPa ，泊松比为0.2~0.3 ；⑥页岩气主要有吸附态、溶解态和游离态 3 种赋存状态，其赋存状态要求有大的改造体积，这样才会获得高产。

二、页岩气井体积压裂技术体积压裂是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络，从而增加改造体积，提高初始产量和最终采收率。

页岩气储层渗透率超低，厚度大，天然裂缝发育，气体主要以吸附态吸附在有机质表面，常规改造形成单一裂缝很难获得好的增产效果。

数值模拟研究表明，页岩气储层改造的体积（SRV ，106 ft3 ；1 ft3 ＝0.028 317m3 ）越大，压后增产效果越好。

但要实现体积改造，除地层要具备体积压裂的基本条件外，压裂改造工艺方法也十分关键。

水平井压裂工艺技术现状及展望随着页岩气的广泛开采和开发，水平井压裂技术作为其中非常重要的一环，也得到了广泛的应用。

水平井压裂工艺技术是指在水平井中采用射孔和流体压裂技术，将固体颗粒、流体或者气体等媒介推动到井壁中断层裂缝中，从而形成足够宽阔的裂缝，进而实现岩石破裂和油气的产生与流动。

本文将对水平井压裂工艺技术现状及展望进行探讨。

一、现状分析当前，水平井压裂技术在页岩气开采中发挥了非常重要的作用。

该技术成功应用于美国、加拿大、阿根廷、中国等多个国家，对于页岩气这一大众能源的储备和利用发挥了积极的促进作用。

同时，在页岩气储层中，水平井压裂技术可实现留存厚度及生产能力的最大化，增加有效井段长度，提高井产量和储量。

目前，水平井压裂技术已经经过长期的研究和发展，其技术不断成熟。

随着水平井和压裂技术的不断发展，水平井产量逐年提升，压裂效率也在不断提高。

在压裂流体方面，传统液体压裂主要采用水作为压裂流体，而现在则在传统基础上，加入了一些化学材料，如界面活性剂、纳米粒子和纤维素醚等，可增加压裂液黏度、强度和粘度，提升压裂效果。

同时，由于水平井的特殊性，对于井间距、压裂剂质量、井间压力和应力等参数的控制非常重要，可以通过数值模拟和数据采集等方式来实现。

此外，在压裂设备方面，目前主要采用液压式压裂设备和电动式压裂设备。

其中，电动式压裂设备可以实现更高的精准度和更好的自动化控制，被广泛应用在沙漠、高海拔、深海和环保等特殊领域。

二、展望随着页岩气开采的日益繁荣，水平井压裂技术的发展也面临着新的挑战与机遇。

未来，水平井压裂技术将继续发展和创新，主要表现在以下几个方面：1.新材料的研发与应用随着液体压裂越来越广泛应用，其固液混合物的粘弹性、破裂力和破坏能力将成为技术发展中的瓶颈。

为此，需要研发出高效可靠的增压剂、润滑剂和减阻剂。

此外，还需要探索利用纳米材料、超级材料等新型材料，改善压裂流体的防止泄漏、减少对环境的负面影响的特性。

水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂技术是一种用于增加地下油气储层产能的有效工艺，已经被广泛应用于油气勘探与开采领域。

本文将对水平井压裂工艺技术的现状进行综述，并展望其未来发展趋势。

1. 技术原理：水平井压裂技术是通过在油气储层中钻探一根水平井管，然后通过高压液体将压裂剂注入井孔中，从而形成裂缝网络，增加储层的渗透率，促进油气的流动。

2. 应用领域：水平井压裂技术主要应用于非常规油气储层的开发，如页岩气、页岩油和煤层气等。

水平井压裂技术也被应用于传统油气田的增产。

3. 技术难点：水平井压裂技术面临的主要难题包括压裂剂的选择、裂缝网络的设计和优化、裂缝扩展和稳定性等。

目前，针对这些问题已经有了一些解决方案，但仍需进一步研究改进。

4. 技术发展：水平井压裂技术自20世纪80年代开始应用于油气勘探与开采，经过几十年的发展，已经取得了显著的成果。

特别是在美国，在页岩气开发中取得了巨大的成功，成为美国能源革命的关键技术之一。

1. 提高效率：目前，水平井压裂技术在工艺效率上仍有提升空间。

未来，可以通过改进压裂剂的性能，优化裂缝网络设计和优化压裂参数等措施，提高压裂效果，提高产能和采收率。

2. 精细化设计：由于地下油气储层的复杂性，水平井压裂技术还面临着很多挑战。

未来，可以通过引入计算模拟、导向钻井等先进技术，精细化设计水平井和压裂工艺，提高压裂效果和经济效益。

3. 环境友好化：在水平井压裂过程中，压裂液中的化学物质可能对地下环境造成一定的影响。

未来，可以通过研究和应用环境友好的压裂剂，减少对环境的影响，并开展相关环境保护技术的研究。

4. 多学科融合：水平井压裂技术是一个涉及地质学、工程学、化学等多学科的综合技术。

未来，需要进一步加强不同学科之间的交流与合作，共同推动水平井压裂技术的发展。

水平井压裂技术是一项广泛应用于油气勘探与开采领域的有效工艺。

虽然在技术原理和应用领域上已经有了明确的进展，但仍面临一些技术难点。

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。

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。

造后的下完井管柱，还可以应用于：连续油管拖动水力喷射改造后的井、利用TAP 阀直井分层压裂完井技术改造后的井。

4 实例应用在桃XX 井一口连续油管拖动水力喷射改造的水平井，完钻井深4405.00m(斜深)，该井利用连续油管带底封喷砂射孔，环空加砂逐层分段压裂，盒8段改造了6段。

在压裂施工前，该井在井口大四通上安装了一个液动大通径平板闸阀，再在其上安装压裂六通、连续油管注入头等配套设施，进行连续油管水力喷射、环空加砂压裂施工后，起出连续油管及工具，关闭平板闸阀。

随后，经过考虑该井井况、油管抗外压强度后，编写施工设计，首次利用S-9带压作业装置，在9天时间里下入带油管堵塞器2-7/8″生产管柱至井深3205.67m(井斜50°)。

待管柱下至预定位置后，带压坐油管悬挂器，拆带压作业装置及平板闸阀，安装采气树。

利用700型水泥车油管内打压6MPa ，切断油管堵塞器销钉，通过观察油套压力表，确认油套联通后，该井进入正常放喷排液阶段。

该井的顺利带压完井，有效避免了压井下完井管柱的井控风险及压井液对地层的污染，为目前这一服务项目的推广应用积累了宝贵经验。

5 结语带压作业配合拖动油管水力喷射气井改造工艺在施工完成后可起出水力喷射工具并下入生产管柱，带压作业不使用压井液，有效避免了储层的二次污染。

做为理论，虽然还没有在长庆区域进行过实践，但国内已有公司在塔里木油田顺利实施过多口井的带压拖动水力喷射分段酸压，且都属于超深井改造，为这项工艺理论提供了实践论证，建议开展该工艺的试验项目，以证明对于气井水平井改造，带压作业可以提供更加可靠、安全、环保、高效的方法。

另外，目前随着连续油管水力喷射及TAP 阀应用越来越广泛，带压完井同样可以作为一项重要服务项目，进行推广，并积累宝贵的施工经验。

参考文献：[1]马发明.不动管柱水力喷射逐层压裂技术[J]. 天然气工业，2010, 30(8): 25-28.[2]张福祥.带压作业配合水力喷射分段酸压技术在塔里木油田的应用. 内蒙古石油化工，2012, 19: 116-117.作者简介：①郑海旺(1985-)男，汉，机械工程师，主要从事设备管理工作。