压裂与含水层：裂缝可以向上延伸至多远 - ReFINE.PDF

ReFINE Briefing Note 压裂与含水层 ：裂缝可以向上延伸至多远？ 该研究基于由Richard J. Davies、 Simon Mathias、 Jennifer Moss 、Steinar Hustoft 和 Leo Newport 于2012 年发表在杂志Marine and Petroleum Geology 上的一篇综述性文章：Hydraulic fractures: How far can they go? 此文章可以通过以下链接免费下载 ： .uk。 水力压裂，简称压裂，是指在高压下通过注入 关于水力压裂裂缝，尤其是在页岩油气体系中 压裂液将岩石压开并产生裂缝的过程。最近， ，向上延伸的最大距离很少有文章报道。为了 压裂在开采页岩油气中的作用引起许多争议， 研究这个问题，本次研究分析了上千个自然裂 并被认为已引起环境恐慌。其中最大的恐慌认 缝和诱发裂缝的尺寸。 为水力压裂能够建立一个污染通道将油气生产 区与饮用水资源连通起来。因此理解水力压裂 能够延伸多远具有非常重要的意义。由杜伦能 源中心主持的研究表明，水力压裂只有不到 1% 的机会能够向上延伸至大于 350 m 的距离，而 记录表明压裂最远的延伸距离小于600 m。 什么是水力压裂？ 高压下流体在埋藏的岩石中向上移动，能够促 使形成裂缝，被称为 ‘水力压裂裂缝’ （图1 ）。这些裂缝能够生长、蔓延，直至累积的压 力都被释放。自然水力压裂裂缝是由火山活动 或者水从深埋的岩石中逃逸等过程诱发形成。 图 1 ：Azerbaijan 页岩的自然水力压裂 (图片来 人工裂缝，或者诱发水力压裂裂缝是指由人类 自Davies et al., 2012). 活动而产生的裂缝，如向地热钻孔中注水、某 地下井在高压下油气的井喷、或者用于页岩气 开采的压裂等。 Page 01 什么是页岩气压裂？ 页岩是极细粒的岩石，由压缩的泥形成，且经 常在泥颗粒之间的孔隙中含有油气。由于这些 孔隙并不连通，页岩具有较低渗透率。水力压 裂就用于开采页岩中存在的这些油气。为此， 首先垂向上钻井，到达富含油气的页岩层时转 为水平井。 铁壳被安装在井中，一旦到位，水、沙子和化 学物质将会在高压下被注入井中，产生大量毫 米级的裂缝从而压裂页岩层。流体中的沙子颗 粒使这些裂缝保持打开状态，从而使油气流入 井眼中并被输送到地表，被收集起来。 图 2 ：自然水力压裂裂缝 （红色）和诱发水力压裂 裂缝 （蓝色）在垂向上延伸高度的对比，来源于文 水力压裂：可以向上延伸至多远？ 章 Davies et al. (2012) 中的数据。含气页岩通 常发生在 2-3 km 深，而饮用含水层一般位于 200- 最近很多案例显示页岩气压裂能够导致对饮用 300 m 深。埃菲尔铁塔高300 m。 水层的污染。人们尤其担心甲烷气可能会由此 进入自来水中。含气页岩通常位于含水层下部 小结 较深的位置。因此，评价诱发水力压裂能向上 延伸至多远具有重要意义。 基于数据分析，自然裂缝比人工裂缝更有潜力 向上延伸。这可能是由于自然裂缝产生在更长 我们分析了上千个自然裂缝和诱发裂缝。对来 的时间跨度，并且在由更大体积的液体导致的 自挪威近海、西非和纳米比亚的 11