中国页岩压裂核心技术探讨解读.ppt

中国非常规页岩气压裂核心技术探讨 卢修峰 河北易压得石油科技有限公司 2013年6月 前言 随着中国能源需求的加大，页岩气—一种新型的能源矿种的勘探开发列入了国家计划。但是页岩气不同于常规油气资源，页岩气勘探开发的技术特点是水平井+水力压裂。水平井的钻井、完井技术，经过多年的现场实践已经基本成熟，页岩储层的水力压裂技术，则无论从理论上还是实践上，都还显得青涩，特别是水力压裂的关键核心技术，我们的研究、创新、实践还远远不够。自己的孩子自己养，不要听信西方一些伪专家的观点，真正的专家和核心技术是不会让到中国来的，我们的煤层气压裂就被人忽悠了，二十年来亦步亦趋，不敢越雷池一步，结果进展缓慢。 前言 页岩储层严格来说，应该是有机质含量丰富的页岩，里面可能有砂条（甜点），可能含有30%以上的灰岩，这样的页岩才可能成为天然气储层，从页岩岩石结构来说，基质孔隙中的天然气分子可能处于吸附状态，纵向层理或交叉节理或微裂隙中的天然气分子可能处于游离状态，这一点和煤层气存储状态相似，但页岩气可能处于游离状态的更多一些。这是页岩储层的物质基础，没有这一点，一切等于零。 前言 页岩压裂所形成的裂缝系统和砂岩有很大不同，砂岩压裂在应力作用下沿最大主应力方向形成两条对称于井筒的裂缝，一般很少有次生裂缝；页岩层由于有层理和节理以及微裂隙的存在，两个水平应力的作用降低，裂缝主要沿层理和节理以及微裂缝延伸，形成的裂缝系统相当复杂，相当于利用水力的作用，把页岩破碎了，所以我们一般称页岩形成的裂缝叫缝网。 前言 在页岩储层压裂中，有几个问题是至关重要，而且非解决不可。1、怎样形成复杂的缝网系统？2、加入的支撑剂能支撑多大的区域面积或缝网体积？3、所用的压裂液对地层和环境污染程度有多大？这三个问题如果能够解决，那么页岩压裂的核心技术问题也就解决了。在这方面，我们做了一些压裂工艺和压裂材料的试验尝试和探索，希望能进一步逼近页岩压裂的核心技术。 页岩压裂核心技术探索 一、及时支撑工艺是形成缝网系统的技术关键 页岩压裂时，裂隙和节理随着液体到达的前缘，不断张开，形成复杂的缝网结构，这就需要在裂隙、节理不断张开的过程中，添加细小的具有一定强度的裂缝控制剂，我们把这项工艺称为“及时支撑工艺”。作用原理有二：一是降低滤失，暂堵一些微裂隙，憋起足够的静压力，使得裂缝不断地改变方向，形成复杂的缝网系统；二是对张开的微裂隙、节理、层理起到支撑的作用，因为他们是重要的渗流通道。 页岩压裂核心技术探索 裂缝控制剂LK 裂缝控制剂LK是一种人工水力研磨的乳黄或乳白色微粒，粒径有70-90目、80-120目、70-140目，堆积密度为1400kg/m3。其裂缝控制力要好于人工烧结的粉陶、天然粉砂等。原因是粉陶一般烧结不好，一旦在裂缝破碎其导流能力几乎为零；天然粉砂与泥土密度相同，即使水洗沉淀也难于分开，所以对地层污染在所难免；LK本身洁净，硬度大，不易破碎，即使大闭合压力下破碎也有相当的导流能力，它正是介于桥堵和渗透之间的一种最好裂缝控制剂。 页岩压裂核心技术探讨 二、超低密度支撑剂是增加有效支撑体积的关键技术 页岩压裂要想形成面积广大的缝网结构，需要较大的施工排量和较多的造缝液体，以及及时添加裂缝控制剂，这是必不可少的条件。但是液体波及到的区域，却由于应用大密度的陶粒或石英砂，使得支撑剂有效支撑的区域有限，大量裂缝检测表明，支撑剂所能支撑的区域可能只有10-20%左右，所以怎样扩大有效支撑区，也就是扩大有效渗流区和有效采集区。应用超低密度支撑剂是一个现实的想法是增加有效支撑体积的关键技术 。即使应用滑溜水携带，也可以使得加砂比和铺砂距离大大增加，并且可以减少压裂液用量和设备排量，对控制裂缝高度也有积极意义。 页岩压裂核心技术探索 超低密度支撑剂SK： 超低密度支撑剂原来只有外国有，现在我们已经研制成功，分为涂覆(SK-01)和不涂覆(SK-02)两种。实验表明，涂覆后其圆球度、导流能力明显增加。我们所用的石英砂、陶粒堆积密度在1.6-1.8吨/m3，超低密度支撑剂堆积密度在0.69-0.78吨/m3，同样用清水携砂，超低密度支撑剂砂比可达40%，平均25-30%，石英砂最大到20%，平均8%左右。 普通超低密度支撑剂检测结果 树脂涂覆超低密度支撑剂检测结果 涂覆超低密度支撑剂12-20目实验 . 涂覆超低密度支撑剂20-40目实验 页岩压裂核心技术探索 三、物理清洁压裂液是对地层、环境无污染的保证 几乎所有的压裂液都是以化工产品为主，页岩压裂应用较多的是滑溜水或清洁压裂液，由于大量应用，对地层水和环境都有一定的污染，为了页岩气而搞臭了云贵川，中国得不偿失。所以，大