国外非常规储层压裂新技术及未来技术发展讲义

压裂技术压裂技术是一种为提高油气开采效率而发展起来的技术手段，通过注入高压液体进入油井中，对油层进行压裂，以增加储层的渗透性和产能。

随着石油资源的日益枯竭和对能源需求的不断增长，压裂技术在油气勘探开发中扮演着至关重要的角色，并逐渐成为石油工业的重要组成部分。

压裂技术的出现，为传统的油气开采方式带来了革命性的变革。

传统的油气开采多依赖于自然渗流，即油气通过地层自然渗透的压力和浸润作用到井中采集。

但大部分油气在地层储层中存在并不稳定，导致油井生产压力逐渐下降，产能缩减。

而通过压裂技术，可以通过人工增加井底的压力，迫使油气从储层中流出，大幅度提高产能和产出效率。

压裂技术的原理是通过高压泵将水或其他流体从井口注入油井，使其压力超过油层的破裂强度，形成裂缝。

然后，在压裂液的作用下，油层裂缝扩大，并与井身连接，形成一条通道，使固体颗粒得以进入油层储集空间，增加渗透性。

经过压裂处理后，油火可以更加顺利地从油层中流出，并被采集到地面上。

压裂技术的应用不仅能提高油井的产能，还能提高储层的利用率。

在一些低渗透性油气藏中，压裂技术可以扩大油层的渗透性，提高储层的采收率。

同时，压裂技术也被广泛应用于页岩气和致密油开发中。

这些资源属于非常低渗透性的储层，传统的采收方式往往效果不佳。

而通过压裂技术，可以将油气从储层中释放出来，大幅度提高采收率。

不过，压裂技术也面临着一些技术和环境挑战。

首先，压裂参数的选择非常关键，需要根据油层的特性和实际需求来确定合适的注入压力和液体组成。

其次，压裂过程对水资源的需求较大，并产生大量的废水。

处理和回收这些废水不仅成本高昂，而且需要应对水资源短缺和环境污染的问题。

此外，压裂技术也有一定的地质风险，可能导致地层破坏、井眼塌陷等问题。

因此，在使用压裂技术时，需加强油气勘探开采的科学监管和技术研究，以减少环境和社会风险。

总的来说，压裂技术作为油气勘探开采领域的一项重要技术，为提高油气产能和储层利用效率发挥了重要作用。

水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂工艺技术是一种在油气开采过程中常用的增产技术。

随着油气资源的日益枯竭和能源需求的不断增加，水平井压裂技术得到了广泛的应用和发展。

本文将对水平井压裂工艺技术的现状及展望作一详细的介绍。

1. 水平井压裂技术的起源水平井压裂技术起源于美国，上世纪90年代在美国的油气田开采中开始得到广泛应用。

通过对水平井进行定向钻井和高压液体介质的注入，从而将岩层进行压裂，增加了裂缝的面积和导流能力，提高了油气的产量。

2. 水平井压裂技术的应用水平井压裂技术在油田和气田的开发中得到了广泛的应用。

通过这一技术，能够有效地开采低渗透储层、致密砂岩和页岩气等非常规油气资源，提高了油气田的开采效率和产量。

3. 水平井压裂技术的发展随着油气资源的日益枯竭和能源需求的不断增加，水平井压裂技术的研究和发展也日益受到重视。

在技术方面，水平井的水平段长度和井眼直径越来越大，压裂技术也更加精细化和智能化；在装备方面，钻井设备和压裂设备也在不断更新和完善，提高了作业的效率和安全性。

4. 水平井压裂技术的问题水平井压裂技术在应用过程中也存在一些问题。

压裂液回收、裂缝控制、产能持续性等问题，需要在技术上不断攻关和改进。

二、水平井压裂工艺技术展望1. 技术的智能化和精细化未来，水平井压裂技术将朝着智能化和精细化的方向发展。

通过引入先进的传感技术和互联网技术，实现作业过程的实时监测和智能控制，提高作业的精准度和安全性。

2. 环保技术的研发和应用水平井压裂过程中产生的废水和废液对环境造成了一定的影响，未来需要加大对环保技术的研发和应用力度，实现压裂液的高效回收和再利用，降低对环境的影响。

3. 产能持续性技术的研究和应用水平井压裂工艺技术在增加了产能的也存在一定程度上的产能持续性问题。

未来需要加大对产能持续性技术的研究和应用，延长油气田的有效生产期，降低油气田的衰竭速度。

4. 新材料和新技术的推广应用水平井压裂工艺技术的发展也离不开新材料和新技术的推广应用。

目录第一节前言第二节大庆油田的水力压裂技术发展历史及现状第三节油层水力压裂的概念第四节压裂机理第五节优化压裂设计第六节压裂施工工艺1947年美国首次进行了采油井水力压裂增产作业,由于增产效果十分显著,因此该工艺技术受到普遍重视,研究不断深入、应用范围不断扩大。

五、六十年代，压裂主要作为单井的增产、增注措施;七十年代，进入低渗透油田的勘探开发领域,使许多没有工业开采价值的低渗透油气田,成为具有相当可采储量和开发规模的大油气田；其后，随着工艺技术发展和对油藏地质研究的不断深入，压裂工艺技术的应用领域也在不断拓宽，特别是用于调整层间矛盾、改善驱油效率及低渗油田的整体优化压裂开发，使压裂工艺技术成为提高采油速度和采收率及改善油田开发效益的重要手段。

据不完全统计,至九十年代年中期,世界上每年压裂作业井次已超过125万井次，大约完钻井数的35-40%进行了水力压裂。

美国是目前世界上油层压裂应用较多、工艺技术最先进、设备最优良的国家。

美国石油储量的25-30%是通过压裂改造才达到经济开采条件的。

我国已探明的低渗透地质储量约40亿吨,占全部探明储量的24.5%,这部分储量只有通过压裂改造才能具备工业开采价值。

大庆油田自1973年应用水力压裂以来,工艺技术不断创新,设备工具不断完善,下井原材料性能不断改进,应用效果不断提高，目前已达到了国内油层压裂行业的先进水平,为油田实现各阶段的开发目标,作出了巨大贡献。

1、工艺技术方面，压裂方式经历了笼统压裂、分层压裂，压裂工艺由最初的滑套式分层压裂，发展到目前适应各种井况和地层条件的选择性压裂、多裂缝压裂、限流法完井压裂、平衡限流法压裂、定位平衡压裂工艺、水平缝端部脱砂压裂、热化学压裂工艺、水平井压裂、斜直井压裂、小井眼压裂工艺、高能气体复合泡沫压裂等13套工艺技术。

压裂、CO22、设备方面,由初期的水泥车,人工加砂,发展到目前机械混砂、自动控制的K2000型及K1800型压裂车组。

第３３卷　增刊１２０１２年８月石油学报ＡＣＴＡ　ＰＥＴＲＯＬＥＩ　ＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３３Ａｕｇ．　Ｓ．１２０１２基金项目：国家科技重大专项（２０１１ＺＸ０５０１３、２０１１ＺＸ０５０３７）资助。

第一作者及通讯作者：王永辉，男，１９６４年１０月生，１９８６年毕业于西北大学，２００４年获西南石油大学油气田开发工程专业博士学位，现为中国石油勘探开发研究院廊坊分院压裂酸化技术服务中心高级工程师，主要从事压裂酸化工艺、水力裂缝模拟及油气藏模拟等研究。

Ｅｍａｉｌ：ｗｙｈ１１６＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ文章编号：０２５３－２６９７（２０１２）Ｓ１－１４９－１０非常规储层压裂改造技术进展及应用王永辉　卢拥军　李永平　王　欣　鄢雪梅　张智勇（中国石油勘探开发研究院廊坊分院　河北廊坊　０６５００７）摘要：水力压裂技术的进步极大地促进了以北美为代表的非常规油气资源的经济有效开发，成为其有效动用的关键技术。

笔者总结国外非常规储层，特别是以致密气、页岩气、煤层气及致密油为代表的非常规资源压裂改造技术的发展历程，梳理了国外非常规资源储层压裂改造的主体技术。

通过分析各种储层改造主体技术的优缺点及适用条件，结合国内储层特点，分析了各项主体技术在国内的适应性。

并根据国内目前非常规储层改造的技术现状，明确了国内非常规储层改造技术的发展趋势和方向，指出了国内非常规储层技术应起引进吸收并自主创新的道路，指出了致密气、页岩气需攻关的关键技术。

关键词：非常规储层；水力压裂；水平井；致密气；页岩气；煤层气；致密油中图分类号：ＴＥ３５７．１ 文献标识码：ＡＰｒｏｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒＷＡＮＧ　Ｙｏｎｇｈｕｉ　ＬＵ　Ｙｏｎｇｊｕｎ　ＬＩ　Ｙｏｎｇｐｉｎｇ　ＷＡＮＧ　Ｘｉｎ　ＹＡＮ　Ｘｕｅｍｅｉ　ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｉｙｏｎｇ（Ｌａｎｇｆａｎｇ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｌａｎｇｆａｎｇ０６５００７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｐｒｏｍｏｔｅｄ　ｃｏｓｔ－ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｏｉｌ　＆ｇａｓｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｎ　Ｎｏｒｔｈ　Ａｍｅｒｉｃａ　ａｎｄ　ｍａｄｅ　ｉｔ　ｂｅ　ａｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅｓｅ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ　ｒｅ－ｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｒｏａｄｍａｐ　ｏｆ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｓｏｆ　ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｉｇｈｔ　ｇａｓ，ｓｈａｌｅ　ｇａｓ，ｃｏａｌｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ａｎｄ　ｔｉｇｈｔ　ｏｉｌ　ｉｓ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　＆ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｃｌａｒｉｆｉｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ａｎｄ　ｄｉｒｅｃ－ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｕｎ－ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｓｈａｌｌ　ｂｅ　ｓｕｂｊｅｃｔ　ｔｏ　ｔｗｏ　ｓｔｅｐｓ，ｔｈａｔ　ｉｓ，ｔｈｅ　ｓｔａｇｅ　ｏｆ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　＆ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔａｇｅ　ｏｆ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｉｇｈｔ　ｇａｓ　ａｎｄ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ，ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｒｅｑｕｉｒｉｎｇ　ｍｏｒｅ　ｒｅｓｅａｒ－ｃｈｅｓ　ａｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｗｅｌｌ；ｔｉｇｈｔ　ｇａｓ；ｓｈａｌｅ　ｇａｓ；ｃｏａｌｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ；ｔｉｇｈｔ　ｏｉｌ． 非常规资源是指现今无法用常规方法和技术手段进行勘探、开发的资源，主要有页岩气、致密气、煤层气、油页岩、致密油及重油、油砂等，其资源总量大，开采技术要求高，储层物性差，一般空气渗透率小于０．１ｍＤ，孔隙度小于１０％。

国内外水力压裂技术现状及发展趋势
水力压裂技术是一种利用水压强制将深层岩石 fracture 整合成
连通通道从而提高油气开采效率的技术。

水力压裂技术自
1949 年以来获得了长足的发展，特别是近年来，其在美国页
岩气和页岩油等非常规油气资源开采中的应用取得了重大突破。

国内，由于国内油气资源开采技术相对滞后，水力压裂技术的发展较为缓慢。

但是，在近几年的油气勘探与开发中，水力压裂技术日益受到关注和重视，不断地得到了改进和提升。

目前，国内的水力压裂技术主要应用在 shale gas 和 tight oil 开采领域。

国际上，水力压裂技术的应用范围不断拓展，不仅在页岩气和页岩油等非常规油气开采中得到广泛应用，还在加拿大油砂、澳大利亚煤层气等领域得到应用并取得了良好的效果。

同时，随着环保意识的不断提高，加强水力压裂技术的环境友好型也成为国际上水力压裂技术发展的一个重要趋势。

未来，水力压裂技术将在探索各类非常规能源资源时得到广泛应用。

同时，技术将继续发展，应用范围将会更加广泛，同时，技术的环境友好型和安全性也将会不断得到提升和改进。

压裂技术手册第一章：压裂技术概述1.1 压裂技术的定义压裂技术是一种利用高压液体将岩石裂开，以增加天然气或石油的产量的方法。

它是一种常用的增产手段，通过将液体压力传输到井下岩层，使岩石发生裂缝，从而增加天然气或石油的流动性和产量。

1.2 压裂技术的应用领域压裂技术主要应用于页岩气、页岩油、致密气和致密油等非常规油气储层的开发。

压裂技术也应用于重新注入井、水力增程和环境地下水治理等领域。

1.3 压裂技术的发展历史压裂技术起源于20世纪40年代，最初应用于石油与天然气勘探开发领域。

经过多年的发展和改进，压裂技术在不同类型的油气藏中得到了广泛应用，极大地推动了油气产量的提高。

第二章：压裂技术原理与方法2.1 压裂工艺压裂工艺包括井筒准备、液体携带体准备、良好的液体混合、压裂蓄能、施工压裂和压裂后处理等步骤。

其中压裂蓄能和施工压裂是整个压裂工艺的核心步骤，对良好的施工效果有着至关重要的作用。

2.2 压裂液体的选择压裂液体是压裂过程中的重要组成部分，影响着压裂效果和成本。

目前常用的压裂液体包括水基压裂液、油基压裂液和凝胶压裂液等。

不同类型的压裂液体适用于不同的岩石储层，需要根据具体情况进行选择。

2.3 压裂技术的方法常见的压裂技术方法包括液压压裂、酸压裂、液体增程压裂、射孔压裂和水力压裂等。

这些方法各有特点，可以根据油气藏的不同性质和地质条件进行选择和组合应用。

第三章：压裂技术设备与工具3.1 压裂泵压裂泵是压裂工程中的关键设备，主要用于将压裂液体输送到井下岩石储层，并施加高压以建立岩石裂缝。

根据不同的工程需求可以选择柱塞泵、隔膜泵或旋转泵等不同类型的压裂泵。

3.2 压裂管线与装置压裂管线是输送压裂液体的通道，需要具有耐高压、耐腐蚀和良好的耐磨性。

压裂装置包括防喷帽、防喷装置和安全阀等设备，能够保证施工过程的安全和稳定。

3.3 压裂监测与控制系统压裂监测与控制系统通过实时监测压裂施工现场的参数，包括压力、流量、井底压力和岩石裂缝参数等，以实现对压裂过程的精确控制和监测。

国内外水力压裂技术现状及发展趋势
一、水力压裂技术简介
水力压裂技术是一种通过高压水将岩石层裂开的方法，以便释放天然
气或石油等资源。

该技术主要包括注水、加压、断裂和排出四个步骤。

二、国内外水力压裂技术现状
1. 国内水力压裂技术现状
近年来，中国的水力压裂技术得到了快速发展。

在西部地区，如四川
盆地和塔里木盆地等地区，已经实现了大规模的商业化开采。

同时，
在东部地区也开始逐渐进行试验性生产和商业化开采。

2. 国外水力压裂技术现状
美国是目前全球最重要的页岩气生产国家之一。

自2005年以来，美国页岩气产量增长了近20倍。

此外，加拿大、阿根廷和澳大利亚等国家也在积极推进页岩气的开采。

三、国内外水力压裂技术发展趋势
1. 技术优化升级
随着行业竞争日益激烈，各个企业都在积极探索更加高效和节能的水
力压裂技术。

未来，水力压裂技术将会更加智能化和自动化，以提高
生产效率和降低成本。

2. 环保要求越来越高
水力压裂技术会产生大量的废水和废液，对环境造成一定的污染。

未来，随着环保要求越来越高，各个企业将不断优化水力压裂技术，减少对环境的影响。

3. 国际合作加强
随着全球能源需求的增长，国际合作将成为未来水力压裂技术发展的重要方向。

各个国家都将在技术研发、资源共享等方面进行更加紧密的合作。

四、总结
水力压裂技术是一种非常重要的能源开发方式。

在未来，该技术将会不断优化升级，并且受到越来越多的环保要求。

同时，国际合作也将成为未来该技术发展的重要方向。

非常规油气储层开发技术研究随着全球需求的不断增长和传统油气储层越来越难以开发，非常规油气储层成为了未来能源领域的关键。

非常规油气储层包括页岩气、页岩油、煤层气、油砂等等，并且这些储层越来越被重视。

本文将从技术角度探讨非常规油气储层开发技术的现状以及未来的发展方向。

一、技术现状1、水平井技术水平井技术是一种在水平方向上钻探井管，以便能够更好的接触地层裂缝并开采油气资源的方法。

水平井技术不仅优化了储层的完井方式，还采用了操作和采收率优化技术。

通过提高井筒中的液体流量并控制油气的产量，来最大限度地提高采收率。

水平井技术的发展为页岩气和页岩油等类似非常规储层的开采提供了重要的技术支持。

2、压裂技术压裂技术是一种注入液体和添加压力的方法，以使油气资源在储层中流动并被采出来。

这种技术能够增加储层裂缝面积和连接程度，以减少流体阻力。

压裂技术被用于开发页岩气和页岩油等非常规油气储层。

这种技术主要是对熟悉地质特征和储层性质的工程师来进行的。

3、天然气水合物开采技术天然气水合物被称为能够为世界带来新能源的非常规储层。

天然气水合物是一种深海和大陆边缘沉积物中富含的气体，它们被困在含有大量甲烷的水合物晶体中。

研究人员在寻找天然气水合物开采技术方面取得了一些成功，但仍面临许多挑战，如开采难度，气体分离，开发成本，抗水合物稳定性和自救能力等。

二、发展方向1、智能化技术随着科技的进步，人工智能和大数据分析将成为非常规油气储层开采的关键。

利用大数据技术可以更好地分析地质特征和储层性质，从而更好地计划开发方案和优化生产效率。

2、绿色环保技术非常规油气储层的开发一直存在环境压力。

对于储层开发，绿色环保技术将成为未来的发展方向。

例如，太阳能发电，地热，人工湿地，生物处理等环保技术可以减少对环境的污染。

3、二次采收技术从非常规油气储层中回收更多的油气资源是未来发展的重要方向。

通过开发二次采收技术，可以大大提高采收率。

二次采收技术包括二次压裂和增量采收技术等等。