水力壓裂:水力裂解技術-中文百科頻道

簡介

水力壓裂是提高煤層氣井産量和增加煤層氣采收率的有效手段。水力壓裂是油氣井增産、注水井增注的一項重要技術措施，不僅廣泛用于低滲透油氣藏，而且在中高滲透油氣藏的增産改造中也取得了很好的效果。這些裂縫使油氣能在岩石孔隙中暢流。當高壓水泵的注入速度大于地層的吸收速度時，産生的巨大壓力就會使地層破裂。用壓裂支撐劑填充并支撐這些裂縫，當壓裂液回流，支撐劑會停留在這些空隙中形成一個通道，這樣油氣就可以在井中流動。

水力壓裂是一項有廣泛應用前景的油氣井增産措施，水力壓裂法是目前開采天然氣的主要形式，要求用大量摻入化學物質的水灌入頁岩層進行液壓碎裂以釋放天然氣。這項技術在10年中在美國被大範圍推廣，但美國人正在擔憂這項技術将污染水源，從而威脅當地生态環境和居民身體健康。并認為這種技術給環境帶來了極大的傷害，包括使自來水自燃，引發小幅地震等。反對者指出潛在的環境影響，包括地下水的污染，淡水耗損，空氣質量的風險，氣體和水力壓裂化學品遷移到地表面，洩漏和回流的表面污染，以及這些問題對健康的影響。

發展曆程

1947年在美國進行了首次水力壓裂增産作業，由于增産效果十分顯著，因此對壓裂藝技術的研究和應用受到普遍重視。

二十世紀五、六十年代，壓裂主要作為單井的增産、增注措施，以追求單井增産增注效果為目标，沒有考慮實施壓裂措施後，對油田開采動态和開發效果的影響。

七十年代，進入低滲透油田的勘探開發領域，由于壓裂技術的應用，大大增加了油氣的可采儲量，使本來沒有工業開采價值的低滲透油氣藏，成為具有相當工業儲量和開發規模的大油氣田。

八十年代，水力壓裂已不再僅僅被孤立地作為單井的增産、增注措施來考慮，而是與油藏工程緊密聯合起來，用于調整層間矛盾（調整産液剖面）、改善驅油效率，成為提高動用儲量、原油采收率和油田開發效益的有力技術措施。

進入九十年代以後，水力壓裂逐漸成為決定低滲透油田開發方案的主導因素。在研究制定低滲透油田開發方案時，按水力裂縫處于有利方位确定井排方位；通過研究分析不同井網、布井密度及裂縫匹配對各項開發指标的影響，以提高油田整體開發效果和經濟效益為目标，确定井網類型、布井密度和壓裂施工工程規模，使水力壓裂與油藏工程結合的更加緊密，使低滲透油田的高效開發成為可能。

發展至今各國工作者們在研究拟二維及三維壓裂模型基礎上，利用編制的軟件系統，将裂縫幾何參數設計、支撐裂縫設計和壓裂液體系設計、裂縫閉合期間和生産過程中填砂裂縫的動态變化進行了綜合考慮和優化設計，以實現應用廣泛、便于控制、經濟有效、損害程度低水力壓裂技術。

中國水力壓裂現狀

中國在二十世紀五十年代起已開始進行水力壓裂技術的研究，迄今為止已取得了很好的技術成就與較高的經濟效益。大慶油田1973年開始采用水力壓裂作為油田增産增注的一項重要技術措施，至今已有30年的曆史。總的來說，中國在壓裂技術已接近國際先進水平。在水力壓裂設計、壓裂技術、壓裂材料、壓裂監測等方面均取得一定成效。具體體現在以下幾個方面：

設計方面

已達到國際先進水平，不斷引進并開發了裂縫模拟軟件及開發方案經濟評價模型。雖不能完全控制裂縫的延伸情況，但通過不斷的實驗研究，可根據已有研究成果選擇較為适當的壓裂參數，并由二維開發模型軟件向三維過度，實現裂縫的仿真模拟。

技術應用方面

它不僅僅用于低滲油氣田的改造，而且在中高滲透性地層的應用，也得到到廣泛的重視。中國主要開展了特低滲透性油氣藏的平衡限流完井壓裂技術和總體上接近國際先進水平，存在較小的差距。

原理

水力壓裂就是利用地面高壓泵，通過井筒向油層擠注具有較高粘度的壓裂液。當注入壓裂液的速度超過油層的吸收能力時，則在井底油層上形成很高的壓力，當這種壓力超過井底附近油層岩石的破裂壓力時，油層将被壓開并産生裂縫。這時，繼續不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會繼續向油層内部擴張。為了保持壓開的裂縫處于張開狀态，接着向油層擠入帶有支撐劑（通常石英砂）的攜砂液，攜砂液進入裂縫之後，一方面可以使裂縫繼續向前延伸，另一方面可以支撐已經壓開的裂縫，使其不緻于閉合。再接着注入頂替液，将井筒的攜砂液全部頂替進入裂縫，用石英砂将裂縫支撐起來。最後，注入的高粘度壓裂液會自動降解排出井筒之外，在油層中留下一條或多條長、寬、高不等的裂縫，使油層與井筒之間建立起一條新的流體通道。壓裂之後，油氣井的産量一般會大幅度增長。