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目前我國頁巖氣勘探開發(fā)工作正在起步階段，與國外差距較大，許多制約我國頁巖氣開發(fā)的技術(shù)瓶頸亟待突破。《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）的發(fā)布對我國頁巖氣開發(fā)的有序發(fā)展具有重大意義，它指出了未來一段時間我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)需要科技攻關的8項任務，這為解決制約我國頁巖氣綜合開發(fā)利用問題指明了方向。本文主要對體積改造技術(shù)進行簡要闡釋，希望能借此推動我國頁巖氣開發(fā)技術(shù)的進步和發(fā)展。

體積改造技術(shù)亟需突破

頁巖氣儲層具有滲透率超低、厚度大及天然裂縫發(fā)育的特點，氣體主要以吸附態(tài)吸附在有機質(zhì)表面，常規(guī)改造形成單一裂縫很難獲得好的增產(chǎn)效果。因此，必須要對天然裂縫發(fā)育和巖石硅質(zhì)含量高（＞35%），脆性系數(shù)高的頁巖進行體積壓裂。通過水力裂縫溝通天然裂縫，增強滲流能力，從而提高頁巖氣井的經(jīng)濟效益。

與美國相比，我國頁巖氣藏儲層產(chǎn)狀有埋藏深度、厚度較薄和多層疊置的特點。因此，水平井體積改造技術(shù)就更為適合我國頁巖氣藏的開發(fā)。在《規(guī)劃》中提出的“體積改造技術(shù)” ，就是采用分段多簇射孔和多段一起壓裂的模式，利用縫間干擾，促使裂縫轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生復雜縫網(wǎng)，從而增大流動通道。而“水平井體積改造”則是以分段多簇射孔技術(shù)、可鉆式橋塞工具和大型滑溜水壓裂技術(shù)為主。

分段多簇射孔技術(shù)是關鍵

分段多簇射孔技術(shù)是實現(xiàn)體積改造的技術(shù)關鍵。其目的是為了壓裂形成網(wǎng)狀裂縫、提高改造體積，進而減少井筒附近的壓力損失，并為壓裂時產(chǎn)生的流體提供通道。其特點是可以實現(xiàn)：一次裝彈、電纜傳輸、液體輸送、橋塞脫離、分級引爆。分段多簇射孔每級分4～6簇進行，每簇長度為0.46～0.77m，射孔槍每簇之間的距離為50m，實際井眼中每簇間距一般為20～30m，每個壓裂段控制在100～150m左右，孔密16～20孔/m，孔徑13mm，相位角60°或者180°，排量一般為16m3/min，單孔流量0.27m3/min。

在現(xiàn)場進行分段多簇射孔時，應該首選裂縫發(fā)育、脆性較強的測井解釋含氣量較好位置射孔。另外要考慮射孔間距因素，因為這些因素會影響射孔的有效性。

分段多簇射孔的關鍵技術(shù)包括橋塞以及射孔槍定位技術(shù)、橋塞與射孔槍分離技術(shù)、分級引爆技術(shù)。

目前射孔槍定位技術(shù)掌握在斯倫貝謝等幾家國外公司手中，國內(nèi)大港油田已經(jīng)開始這方面技術(shù)攻關，并初步取得效果。但是，隨著頁巖氣的進一步開發(fā)，該技術(shù)仍然需要繼續(xù)攻關。

可鉆式橋塞封隔技術(shù)應用廣泛

近年來，頁巖氣水平井可鉆式橋塞封隔技術(shù)（如圖一）作為一項新興的水平井改造技術(shù)在國外頁巖氣藏以及致密氣藏開發(fā)中得到廣泛應用。

其下入方式通常采用（連續(xù)）油管、水力爬行器或水力泵入等方式，施工時，用電纜帶爬行器或連續(xù)油管對第一段進行射孔壓裂，然后下入速鉆橋塞壓裂管柱之后進行坐封橋塞；然后打掉橋塞，上提管柱，將射孔槍對準預定位置射孔；最后將管柱全部提出井筒進行該段壓裂，施工完成之后用連續(xù)油管磨銑橋塞，合層排液求產(chǎn)（如圖2）。

該工藝技術(shù)有以下幾個特點：工具采用類似硬性塑料性質(zhì)的復合材料制成，可鉆性強；密度較小，很容易循環(huán)帶出地面，避免了常規(guī)鑄鐵橋塞磨銑后產(chǎn)生的金屬碎屑沉淀；壓裂結(jié)束后，短時間內(nèi)鉆掉所有橋塞，減少了液體在地層中的滯留時間，降低了外來液體對儲層的傷害。該工藝可滿足多種套管尺寸（3.5″/4.5″/5.5″/7″)，理論上可實現(xiàn)無限級分層壓裂。關鍵技術(shù)主要包括快速可鉆式橋塞材料、橋塞送入及座封、橋塞與射孔槍分離。

國內(nèi)蜀南頁巖龍馬溪組頁巖與Barnett組頁巖有極其相似的沉積背景和沉積環(huán)境，具備頁巖氣藏的有利地質(zhì)條件。北美地區(qū)頁巖氣體積改造中85%以上的頁巖井都是采用橋塞分段來實現(xiàn)壓裂的（表1），國內(nèi)第一口頁巖氣井威X井施工效果也充分說明，該工藝適合我國龍馬溪組頁巖氣藏，這也為為我國未來頁巖氣水平井體積改造技術(shù)發(fā)展的方向提供了重要參考。

該項技術(shù)也被寫入了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年）》中，成為我國頁巖氣技術(shù)發(fā)展急需攻關的項目之一。 

大型滑溜水壓裂技術(shù)優(yōu)勢明顯

由于頁巖儲層壓裂時易產(chǎn)生多裂縫，液體濾失嚴重，人工裂縫寬度受限，支撐劑進入地層難度大；加之頁巖儲層孔隙度、基質(zhì)滲透率極低，外來液體的侵入容易引發(fā)二次傷害，對壓裂裂縫導流能力有較大影響。為了有效補償液體濾失，并確保縫寬適度，采用大排量施工、小粒徑、低密度、低砂比、段塞式加砂模式 。

滑溜水壓裂工藝參數(shù)上一般選擇：水平段長1000～1500m，分8～15段，每段分4～6簇，每簇長度0.46～0.77m，簇間距20～30m，排量10m3/min以上，平均砂比3%～5%，每段壓裂液量1000～1500m3，每段支撐劑量100～200t，壓裂液體系采用滑溜水+線性膠組合方式，以40/70目支撐劑為主。

在美國開發(fā)最成功的Barnett頁巖氣氣藏，其儲層改造的主體技術(shù)是：水平井套管完井+分段多簇射孔+可鉆式橋塞封隔+大型滑溜水壓裂。由于滑溜水壓裂改造成本低，且有利于形成網(wǎng)狀裂縫，國內(nèi)蜀南頁巖龍馬溪組頁巖與Barnett組沉積背景和沉積環(huán)境相似，大型滑溜水壓裂優(yōu)勢明顯，但國內(nèi)技術(shù)仍待突破。

關注技術(shù)瓶頸 加大科技攻關力度

中國頁巖氣的勘探開發(fā)已經(jīng)進入實質(zhì)性階段。但是，頁巖氣開發(fā)關鍵技術(shù)與國外相比差距仍然較大，這也深刻影響著中國頁巖氣的開發(fā)進程。如何突破技術(shù)瓶頸、加大科技攻關就成為當前一段時期需要解決的問題。這主要表現(xiàn)在以下三方面：

 一是加大可鉆橋塞復合材料研究度。目前在國內(nèi)先導試驗井使用的可鉆橋塞，基本上都是由國外公司提供，國內(nèi)部分單位已經(jīng)開始研制，但是從實際效果來看并不理想，可鉆橋塞材料仍然是國內(nèi)需要突破的“瓶頸”。

二是國外頁巖氣藏和國內(nèi)氣藏儲層產(chǎn)狀差別較大，在選擇工藝上建議選擇符合本地地質(zhì)條件的體積壓裂技術(shù)。但是，相關工藝技術(shù)仍然值得借鑒。

三是在水平井體積改造中，與微地震裂縫監(jiān)測技術(shù)配合。以微地震裂縫監(jiān)測技術(shù)來指導現(xiàn)場體積與進行效果評估，能取得更好的效果。