长城钻探页岩气“井工厂”压裂“瘦身”提效

■ 刘 飏

工程技术

长城钻探页岩气“井工厂”压裂“瘦身”提效

■ 刘 飏

长城钻探自主研发的GWFR-1高效减阻剂、滑溜水压裂液体系两项创新技术成果，打破了国际技术垄断，大幅降低成本，为助推规模体积压裂和绿色环保压裂施工升级奠定了基础。

截至10月28日，长城钻探公司自主研发的GWFR-1高效减阻剂及滑溜水压裂液体系，在四川威202H6平台应用6井/125段，滑溜水压裂液达到23.56万立方米。威202H6平台

首批改造“3+3”拉链式压裂的3口井，日突破80万立方米，是目前威远区块“十万方液、千方砂”工厂化作业模式单井立体改造最好的平台，为页岩气开发提高产能打下坚实基础。

7月，长城钻探自主研发的GWFR-1高效减阻剂、滑溜水压裂液体系两项创新技术成果，通过集团公司科技部、科技评估中心鉴定，总体达到国际先进水平，具有广阔的应用前景。这两项核心技术的突破，打破了国际技术垄断，大幅降低“井工厂”压裂成本，助推规模体积压裂和绿色环保压裂施工升级奠定了基础。

滑溜水压裂液体系是世界非常规能源开发领域核心技术之一，被少数几家国际大石油公司垄断。2012年以来，长城钻探先后承担四川涪陵、礁石坝、威远，浙江黄金坝等页岩气区块产能建设，需要通过大规模水平井体积压裂技术进行储层改造，对当前压裂液的性能和循环使用提出挑战。

目前，国内的减阻剂产品分子链刚性较差，在泵注过程中分子链极易被破坏成小分子，导致减阻效果降低，即便增加减阻剂的量来维持其性能指标，其抗盐、抗剪切性能也不足，且增加了成本和环境污染风险。

减阻剂是滑溜水压裂液中最重要的添加剂，可降低液体管路摩阻、减少泵注能耗。减阻率是减阻剂的核心性能指标，直接影响页岩气“井工厂”压裂施工的成败。

为打破技术垄断，长城钻探坚持走自主创新之路，通过“三增一减”分子结构顶层设计，增强了溶解性、分子刚性和减阻能力，减少了离子干扰。同时，根据设计的目标分子结构制定反应步骤，通过红外光谱、GPC凝胶色谱等高科技分析手段，筛选官能团设计分子结构。经大量对比合成实验，产品各项重要指标均达到行业标准。

长城钻探自主研发生产的GWFR-1高效减阻剂，经鉴定，当分子量600万，在800ppm浓度下减阻剂达76%，可有效避免环境干扰，并具有分子链刚性好、溶解速率快、抗盐和抗剪切能力强等优势，突破性地解决了压裂成本高和压裂液返排循环再利用等难题，实现了科研成果向产品的转化，形成了链条齐全的生产工艺流水线，实现了规模化生产。截至目前，已累计生产122吨。

为满足页岩气大型水平井施工需求，站稳高端市场，提升国际核心竞争力，长城钻探展开压裂液返排液无害化处理及循环使用的核心课题攻关，解决了常规滑溜水压裂液添加剂用量大、难以降解处理的弊端。

针对不同油气资源及地质情况，科研人员研制出新型环保滑溜水体系，根据不同需求对减阻剂和助排剂进行施工设计调配，在满足液体性能的前提下，尽量降低添加剂浓度，减少污染。表面活性剂非离子结构的设计，降低了对酸碱性和离子浓度的敏感度，既降低了液体摩阻，又提高了挟砂能力，可满足页岩气资源开发的需要。

新型环保滑溜水压裂液体系，无生物毒性，在相同测试条件下减阻率在75%以上，返排可满足行业标准；具有低伤害、低成本、低摩阻、减阻率高、抗盐性高、抗剪切能力强等优点，且配伍性良好，体系稳定可循环再利用，可有效降低管路摩阻，减少泵注能耗，提高施工效率，形成复杂的裂缝网，提高油气产出能力。既满足页岩气、页岩油、致密气等非常规油气资源开发需要，又达到了国家绿色环保施工要求。

链接一：页岩气开发配套技术

页岩气与常规天然气最大的区别是在地下存储的方式和状态不同。业内有言，页岩气革命实际上是开采技术革命。下面介绍几种开采页岩气的先进钻井和压裂工程技术。

链接二：钻井工程技术

“井工厂”技术：岩气钻井先后经历了直井、水平井、丛式“井工厂”的发展历程。“井工厂”即使用水平井钻井方式，在一个井场完成多口井的钻井、射孔、压裂、完井和生产，所有井筒采用批量作业模式，从而提高作业时效，实现页岩气的安全、经济、高效开发。

钻井液技术：目前，页岩气开发使用的油基钻井液配套技术已很成熟，正在开展页岩气水基钻井液的尝试与应用。中国石油针对页岩垮塌和摩阻大等问题，大力推进页岩气水平井高性能水基钻井液研发，为解决页岩气开发普遍采用的油基钻井液成本高、对环境不友好及影响开发效益的技术难题提供了一种新的技术途径。

链接三：压裂工程技术

水平井分段压裂技术：这项技术包括裸眼封隔器＋滑套分压技术、水力喷射分段压裂技术、双封单卡分段压裂技术、套管射孔管内封隔器分段压裂技术和泵送桥塞分段压裂技术。

水平井同步压裂技术：利用两口井或多口井的同步压裂形成复杂的网状裂缝，从而增加页岩气的产量。

无水压裂技术：使用已交联的液化石油气（LPG）压裂液替代常规压裂液的一种压裂方式。LPG压裂液主要成分是丙烷和丁烷，可替代常规的水基、油基压裂液及甲醇、CO2和N2压裂液。

高导流水力通道压裂技术：采用分簇射孔，以短小脉冲方式注入挟砂液和净压裂液，在裂缝内形成开启的流动通道。其中，支撑剂团簇形成骨架且非均匀地铺置在开启通道周围，此时支撑剂不再充当导流介质，而是作为支撑结构，形成导流通道。

压裂液：页岩气开发常用压裂液为滑溜水、线性胶，采用黏度更高的压裂液和粒径更粗的支撑剂以及更高的砂比，注重压裂液和支撑剂的匹配，实现形成高导流能力主裂缝，降低页岩气流入井底阻力，提高页岩气井产量。