深层页岩气井压裂工艺难点及其对策分析

深层页岩气井压裂工艺难点及其对策分析

张啸宇

中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司  430000

【摘要】深层页岩气井的压裂工艺主要包括水平井分段多段压裂工艺、大砂比分段压裂工艺和高摩阻压裂液。针对深层页岩气井压裂技术难点，应优选出适合深层页岩气井的压裂工艺，如优化滑溜水压裂液体系，优选大砂比压裂液体系等。结合国内外深层页岩气井压裂技术的应用情况，分析了我国深层页岩气藏压裂工艺存在的问题，提出了相应的对策，为今后深层页岩气藏的开发提供借鉴。

【关键词】页岩气井；压裂工艺；井筒完整性

引言

页岩气是一种非常规天然气，是世界上最重要的非常规天然气资源之一，主要分布于我国四川、云南、重庆等地，其特点是埋藏深、单井产量低，开发难度大。目前国内的深层页岩气主要在四川盆地的威荣地区进行开发，其单井产量已经达到了3000m3/d以上，开发效果较好。但在深层页岩气开发过程中存在着诸多困难，尤其是水力裂缝复杂、压裂工艺难度大等问题制约着页岩气的有效开发。本文通过对四川盆地威荣地区深层页岩气井压裂工艺难点进行分析，提出了相应的对策和措施，旨在进一步提高页岩气井的压裂效果和产量，为今后深层页岩气的高效开发提供一定的借鉴意义。

一、深层页岩气井压裂工艺难点

通过对川南地区页岩气开发的研究，我们发现深层页岩气井的压裂工艺难点主要表现在以下几个方面：（1）地质构造复杂，埋藏深度大，储层物性差。（2）页岩气井压裂施工井下工具多、复杂。（3）储层污染严重，常规压裂工艺难以满足深层页岩气井的压裂施工要求。（4）压裂施工用支撑剂体系以“滑溜水”为主，现场施工过程中易造成支撑剂堵塞，影响后期增产效果。（5）压裂液体系以清水为主，现场施工过程中易造成滤失量大、粘度高、滤失量难以控制等问题。（6）深层页岩气井在压裂过程中对地面设备的要求高，常规设备已难以满足现场压裂施工需要。（7）深层页岩气井的开发难度大，需要采取新的开发工艺和技术以提高深层页岩气井的开采效益[1]。

二、解决深层页岩气井压裂工艺难点的对策

（一）优化压裂液体系

压裂液体系是压裂施工的关键，其性能直接影响压裂效果，通过室内试验和现场应用，筛选出适用于深层页岩气井压裂的低伤害压裂液体系。首先，优化压裂液体系配方：由于深层页岩气井地层温度低、压力低，所使用的压裂液应具有耐低温、抗剪切、抗盐、耐酸等性能。通过室内试验优选出适用于深层页岩气井压裂液配方。其次，优选助排剂：助排剂加量过大或过小都会影响储层改造效果，因此需要优选一种能够使助排剂达到最佳助排效果的加量。最后，优选前置液破胶是压裂施工的关键技术，如果破胶液粘度太低，就会出现无法有效破裂的现象，导致裂缝无法形成。

（二）改进支撑剂充填方式

第一，优化支撑剂粒径，选用更大粒径的支撑剂，使支撑裂缝在施工中得到有效延伸；第二，优化压裂液性能，控制施工排量，延长压裂液滤失时间，采用低滤失的压裂液，降低滤失速度；第三，优化支撑剂入井方式，通过采用分段注入支撑剂的方式，使支撑裂缝在施工中得到有效延伸；第四，优化支撑剂组合形式。根据深层页岩气井压裂裂缝形态特征，选用更大粒径的支撑剂和更多数量的高导流能力石英砂作为主缝支撑剂。同时在主缝末端加入一定量的高摩阻水泥砂以减缓裂缝末端压降速率。该井施工中采用大排量和高摩阻水泥砂进行分段注入。当高摩阻水泥砂在主裂缝末端达到一定数量后再停止注入。对该井的支撑裂缝形态特征分析表明：该井水平应力差异较大，主缝为水平方向的一维裂缝；水平应力差异小，导致水平裂缝与天然裂缝交织在一起；水平应力差越大，支撑裂缝与天然裂缝交织越紧密[2]。

（三）优化射孔方案

对射孔参数进行优化设计是提高储层改造效果的有效措施。射孔参数优化设计的主要目的是保证射孔后压裂液能够顺利返排，同时减少对井筒附近地层的伤害。

针对页岩气井的压裂施工特点，需要根据具体情况采用不同的施工方案。如针对深层页岩气井，一般采用长油管进行投球射孔施工。投球射孔的优点是：能够解决大排量、高压力、高摩阻条件下套管、油管的投球难题；能够有效避免井筒附近地层的伤害；能够起到保护井筒作用。但是缺点也比较明显：一是射孔成本较高；二是投球射孔难以控制；三是不能有效控制裂缝起裂；四是可能会增加套管损坏风险。因此，针对不同情况，需要采取不同的施工方案。

（四）完善压裂监测制度

要建立完善的压裂监测制度，以及时了解压裂施工过程中的施工参数变化。对于压裂施工过程中出现的异常情况，根据不同的异常情况，制定相应的应急措施。比如当压裂液发生喷溅，应立即停止压裂，并进行全面检查，确定出喷溅发生的原因及处理方案。

同时，对深层页岩气水平井进行压裂监测时，要考虑到水平井压裂监测与常规直井监测之间的差异性。尤其是对于井筒附近存在滑溜水、支撑剂、滑溜水沉淀、堵塞等情况的井段，其监测方法与常规直井监测方法存在一定的差异。对于井筒附近存在滑溜水、支撑剂、滑溜水沉淀等情况的井段，应尽快查找出滑溜水、支撑剂及滑溜水沉淀等原因，并根据其原因制定相应的处理方案

[3]。

结语

综上所述，层页岩气开发技术仍处于探索阶段，尤其是压裂工艺方面。压裂设计人员需要不断学习和积累压裂施工的经验，及时根据现场情况和实验数据进行优化调整。对于深层页岩气井，需要重点考虑以下几个方面：一是由于岩石强度高，为减少压裂过程中的摩阻损失，对裂缝形态和压裂液的粘度都提出了更高的要求；二是压裂段数多，裂缝长度和宽度变大，需要采用更大排量、更高砂比进行压裂；三是对于复杂缝网压裂，需要采用大砂量、高砂比、多级组合加砂的方式。同时，在后续工作中，需要重点研究和探索适用于深层页岩气井的压裂工艺技术。

【参考文献】

[1]王海涛,仲冠宇,卫然,左罗.降低深层页岩气井压裂施工压力技术探讨[J].断块油气田,2021,28(02):162-167.

[2]邱硕蕾.深层页岩气井压裂工艺难点及对策[J].化工管理,2019(29):188-189.

[3]周小金. 深层页岩气水平井压裂工艺技术研究[D].西南石油大学,2019.

作者信息：姓名：张啸宇，性别：男，出生年月：1993.04，籍贯：湖北潜江，学历：本科，研究方向：压裂工艺，工作单位：中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司，职称：助理工程师。