页岩气开采压裂技术分析与思考

程自豪(中国石油集团长城钻探工程有限公司地质研究院，辽宁 盘锦 124010)

1 页岩气开采裂压技术分析

1.1 直井连续油管分层压裂技术

直井连续油管分层压裂技术广泛应用于量大、地层比较浅的页岩气勘探开发中，主要工艺形式是直井。直井连续油管分层压裂技术主要是利用高压力、高速度的流体力量通过油管，进而完成射孔工作。在打开井筒和地层之间的通道以后，加入携砂液，使地层中的裂缝显现出来。直井连续油管分层压裂技术因为具有施工周期短、操作方便、费用低等优势得到了广大石油者的好评。

1.2 水平井分段压裂技术

随着页岩气勘探技术的不断进步，一般的开发方式已经不能满足实际生产开发需要，因此，水平井分段压裂技术应运而生，在压裂工具、压裂液以及作业效率等方面都有显著的提升，取得了重大突破。现在比较常见的水平井分段压裂技术又分为滑套分段压裂技术、新型低伤害化学暂堵胶塞分段压裂技术、水力喷射分段压裂技术等技术。目前，虽然水平井分段压裂技术取得了一定成绩，但是随着科技的飞速发展，为了更便捷、更高效的解决页岩气勘探中各种难题，分段裂压技术也会不断更新，使页岩气勘探开发工作进入更高发展阶段。

1.3 页岩气压裂液体系

页岩气压裂液体系技术，目前也被各大油田工程所采用，为广大的油气开采工作者解决了一系列的技术难题。因为页岩气的储层物性质的不同，所以，在压裂液的选择上也不尽相同。现在比较常用的压裂液主要有滑溜水、交联液、泡沫以及线性胶等，在实际开采工作中使用最频繁的是滑溜水和复合压裂液这两种。其中，复合压裂液主要是在含黏土量非常高的储层中应用，同时，复合压裂液更方便对页岩气进行存储。

2 页岩气开采技术应用

2.1 工程介绍

本工程位于四川盆地某页岩气开采项目，地势西高东低，由西北向东南倾斜，海拔1100～1500米，主要是石灰岩、砂岩、页岩、变质岩和第四纪砾石组成。

2.2 施工步骤

2.2.1 射孔

(1)射孔前检查射孔枪，射孔弹是否合格，检查射孔枪装弹情况。

(2)射孔应尽量避开套管节箍，射孔时井口要安装好防喷器。保证实际射孔位置和设计位置深度误差控制在0.2m范围内。

(3)为不影响射孔质量检测，应在射孔结束后停留10min后上提测量。

(4)射孔枪出井筒后，检查有效射孔弹数。毛刺高度应小于2mm；射孔枪入井筒前与出井筒后枪径膨胀不能超过5mm；枪出井筒后不能有变形等现象。

(5)射孔后注意观察井口显示情况，若有溢流，及时进行控制放喷，并进行有毒有害气体检测，确认具备安全施工条件后方可下入压裂管柱。

2.2.2 下压裂管柱、压裂

(1)压裂管柱结构由下至上。球座(带球)+短节(1m)+水力扩张式封隔器(位置：1740±0.5m)+喷砂器(Φ15mm)+水力扩张式封隔器(位置：1720±0.5m)+水力锚+油管至250型高压井口。

(2)要求。下钻速度5m/min、遇阻加压不得超过2～3吨，所有入井管柱要求干净并涂有丝扣油，丝扣损坏不得下入；认真丈量管柱数据不少于3次，下井工具留有草图。

(3)压裂泵注程序。①施工过程中泵压波动较大或连续上升，现场视情况调整施工排量或砂比。②施工限压40MPa。③压裂施工结束后，憋压0.5～2h(根据现场停泵压力延长蹩压时间)，然后用0.3mm、0.5mm、0.8mm喷咀分三级放喷。放喷初期采用Ф3～8mm油嘴控制放喷，排量100～200～300L/min，根据压力变化情况用针形阀控制逐渐放大放喷。准确记录气管压力和套管压力，计量排出气体量。

3 井控施工技术管理

3.1 井控措施

(1)施工规范，有切实可行的HSE措施，并针对硫化氢等危险气体有必要的检测工具和预防措施，无任何安全隐患和环境污染。对于施工过程中使用药品要妥善保管防止误饮误食。

(2)现场施工时要对H2和CO气体进行监测，并做好记录，在CO含量大于25ppm或H2含量大于10ppm的情况下要立即停止作业，检测人员要佩带正压式空气呼吸机，现场所有人员必须撤至上风安全区域，并设立警戒线和风向标，确保人员安全。同时切断作业现场所有电源。

(3)开工前防喷器要进行全面检查和试压，详细填写检查和试压记录，井控装备必须有井控检验合格证。

(4)安装井口时，重新检查井口各部位装置的灵活性和牢固性。井口用四道钢丝绳呈十字状拉紧固定于地锚上。井口和大四通承压等级要匹配，井口承压要大于试泵最高压力。

(5)施工前对地面管汇及井口严格试压，达到设计试泵压力，稳压30分钟不渗漏为合格。

(6)放喷管线应安在下风向，接出距井口20m以外。连接管线应用地锚每8～10m进行固定，出口不得接直角弯头，拐弯处不得接弯度小于120°的锻造弯头。起下管柱过程中应注意观察溢流，如果溢流减小直至井口压力降为0MPa，井口无溢流现象，才能打开井口进行施工。

(7)施工中途休息或吃饭时(作业人员休息时必须位于上风方位)，要座封好井口，不能敞开井口。

3.2 HSE管理要求

(1)井下作业时所有操作及现场布置必须遵守《SY-5727-2007井下作业安全规程》，以及油气开采公司、厂相关制度和标准。

(2)井下作业前现场安全负责人员应对现场作业队伍资质证件、开工许可证、临时用电票等各种相关手续进行检查，确保作业队伍各种资质和手续、证件齐全，持证上岗。

(3)施工人员上岗时必须劳保齐全。施工前进行安全交底，做好风险识别和防范工作，并做好记录。作业过程中，除作业人员外其他任何人员不得随意进入现场，如因工作需要进入作业现场时，必须劳保穿戴齐全，并登记上交火种和手机等有可能产生火灾事故的物品，经作业队负责人同意后方可进入。

(4)井场用电线路及用电设备符合油气区作业的防爆规定，由持证电工进行供电和拆除，严禁私自乱接乱拉，随意用电。施工井场地埋电线埋深不应小于0.6m，架空电线必须离地3.5m以上，照明必须采用防爆灯，防爆灯摆放应距离作业井口50m以外。

(5)作业井场应设置醒目的安全标志，并悬挂在相应位置。所有设备必须按照设备操作规程进行安装。施工区、生产井分别用彩条旗圈闭隔离，非作业人员禁止进入警戒线内活动。

(6)井场应配备8kg干粉灭火器4具，35kg干粉灭火器2具，消防锨4把，消防桶4个，消防砂2方，消防斧2把，消防毛毡10条，正压式空气呼吸器4个。消防器材离井口10m以外，并要求所有作业人员会正确快速使用。

(7)作业前必须灭掉所投产周围100m范围内的所有明火，进入井场的车辆发动机安装排气管防火罩。施工过程中需使用的特车，如：锅炉车、水泥车等，必须距井口、污油池20m以外，车头向大门方向。井场杜绝明火，严禁吸烟、铁器撞击，杜绝火灾事故的发生。

(8)施工现场应严格遵守国家、公司和当地的有关环境保护法规及要求。

4 结语

总之，近年来我国页岩气开采压裂技术有了新的进展，无论是在勘探工具上还是方式、技术上都有了很大的创新。同时，也由于我国地质条件复杂多变，油藏性质存在很大差异，页岩气勘探开发难度依旧很大。所以，今后还需要通过不断的努力、研究，能够更加高效地提升页岩气压裂技术，促进页岩气开发进一步发展，将深埋于地下的油气资源最大限度的发挥出它的作用，满足我国能源需求。