关于致密砂岩气压裂工艺现状的研究

＊王庆国

（中国石油集团西部钻探工程有限公司苏里格气田分公司 内蒙古 017300）

前言

致密砂岩气是非常规油气的重要组成部分，在开采过程中，压裂是常用的开采方式。在压裂工艺应用过程中，随着油气储层类型的不断变化和环保要求愈发严苛，初期压裂工艺已不能满足单井产量需求，急需对压裂开采工艺进行改进优化。因此，对致密砂岩气压裂开采工艺现状展开分析，了解现状的同时，对其进行深度优化完善，从而不断提升油气开采的可靠性与安全性，提升开采效率和产量具有重要意义。

1.致密砂岩气压裂工艺的应用困境

在经济发展过程中，油气行业的发展在一定程度上促进着我国国民经济的发展进步。经过大量的科研与实践，致密砂岩气的压裂工艺无论在理论上还是实际开采应用方面都取得了不错的进步，但在应用过程中仍然存在一定困难，影响着致密砂岩气的开采效率和开采产量。

首先，水平井多段压裂工艺的应用需要有相应的技术或设备进行辅助支持。其中裸眼封隔器的运用只能从国外引进，我国裸眼封隔器的研发技术指标尚不能为致密砂岩气的开采提供技术支持[1]。其次，致密砂岩气压裂工艺的开发成本居高不下，开发难度越来越大，一定程度上影响着开采有效性。现阶段的直井压裂过程中机械分层压裂是主要的压裂方式之一，但其技术工艺均源于发达国家，导致应用成本和应用难度居高不下。最后，致密砂岩气压裂体系所带来的影响，在对致密砂岩气进行分析时发现，其具有岩屑含量高、储层孔喉半径小等特征，很容易受到液压伤害。因此需要优化完善致密砂岩气压裂工艺，降低液压对其伤害。致密砂岩气压裂工艺的应用困境在一定程度上影响着油气开发进度，进而影响到油气行业的可持续发展。

2.致密砂岩气压裂工艺分析

（1）直井多层压裂工艺。首先，封隔器多层压裂。在致密砂岩气开采过程中，机械分层压裂工艺在应用过程中存在一定的局限性，因此，需要对多层压裂工艺进行优化，从而不断提升该项工艺的精细化和可靠性。在技术创新与试验基础上，封隔器多层压裂工艺得已优化完善，使其分压能力达到11层，连续分压的话，分压能力能够达到8层到11层[2]。通过对该项工艺的完善与优化，一定程度上提升了油气资源的开采效率，有效控制了开采成本。其次，套管多层分压工艺。通过该项工艺的引进与应用，对于油气开发而言是一项技术上的突破，但在实际开采应用中，套管多层分压工艺的稳定性和成功率都有待提升。在对该项工艺进行创新优化后，使其一次分压能力达到9层。套管多层分压工艺实现了连续分压，在油气开发中发挥着较强的稳定性。再次，连续油管分层压裂工艺。在实际致密砂岩气开发过程中，该项工艺具备一定优势的同时也存在明显的不足之处。在该项工艺的应用下，能够保证井筒具有较高的完整性，并从技术方面对多层改造气井提供支持。但是，由于连续油管分层压裂工艺所应用的设备存在一定的复杂性[3]。导致其在实际致密砂岩气开采过程中存在一定限制性，并且在应用过程中对相关人员有很高的专业性要求。在对该项工序进行优化完善过程中，主要优化冲砂和填砂工序，从而不断提升致密砂岩气开采效率。最后，小井眼分层压裂工艺。在该项工艺的应用下，结合直径为88.9mm的有限级套管滑套多层压裂，使连续分压等级达到4级，从而不断满足直井多层压裂工艺要求。

（2）水平井分段压裂。在水平井分段压裂工艺的应用下，能够显著提升致密砂岩气开采产量。由于完井方式存在差异，水平井分段压裂工艺也会存在一定区别，其主要可分为裸眼分割器加滑套分压工艺、泵送桥塞分压工艺、裸眼遇油膨胀封隔器分压工艺以及连续油管喷砂射孔环空加砂压裂工艺[4]。通常来讲，在我国气田开发过程中，裸眼封隔器分压工艺是较为常见且应用广泛的技术工艺之一，其分压能力能够达到10层到15层。从适应性角度来看，水力喷砂多段压裂工艺的优势更加明显，在很多完井中都能够很好的应用，在致密砂岩气开发过程中也是很常用的一项技术工艺，其分压能力能够达到20层。在致密砂岩气实际开发过程中，水平井裸眼完井的井壁裂缝并没有明确的起裂点，裂缝延伸没有规律性，在控水增气方面受到了限制，从而加大了开采难度。

（3）体积压裂。在致密砂岩气开采过程中，利用体积压裂工艺时，形成主裂缝的同时也会形成次生裂缝，在天然裂缝的持续扩裂下，所形成的裂缝结构并不具备规律性。当打碎储层时，会使裂缝渗流面积进一步扩大，强化其导流性能，从而使单井质量得以明显提升。在体积压裂工艺应用过程中，最主要的应用工艺为混合压裂，在混合压裂作用下，能够促进形成裂缝网络结构，在压裂过程中，主要通过利用粘度较低的滑溜水作为扩展裂缝的前置液，将高浓度支撑剂和交联冻胶的混合物作为支撑剂进行铺设[5]。与其他压裂技术相比，混合压裂在形成较为复杂的裂缝网络结构是更具备优势，并且在压裂后，很容易反排，对于储层的伤害性极低。

此外，水平井多段分簇压裂工艺也是体积压裂过程中关键内容之一，与以往的压裂工艺不同的是，水平井多段分簇压裂能够形成多条裂缝，对压裂改造体积得已明显提升，进而提升致密砂岩气的开采产量和效率。在该项压裂工艺应用过程中，结合以往工作经验可以了解到，一系列因素会对裂缝形成带来影响，比如：开采施工参数、储层参数以及射孔簇间距等[6]。在实际操作过程中，若不能够对相关参数进行严格把控，形成压裂裂缝的同时会对改造结果带来影响。一般情况下，在还项工艺的应用下，射孔簇的间距与数量是很关键的参数，会对施工效果产生一定影响。在同样长度的压裂段下，射孔簇的数量逐渐增多，致使压裂段中间部位的射孔簇不能起到高效的延伸裂缝作用。若储层具有较大的弹性模量，裂缝宽度就会降低，从而降低裂缝间的影响。现阶段，在我国水平井体积压裂工艺的发展应用过程中，虽然取得了一定成就，但仍然需要加大对渗流机制的研究，加大储层地质条件和缝网参数对水平井体积压裂的影响分析，不断提升体积压裂工艺的应用效果[7]。

3.致密砂岩气压裂工艺的发展方向

结合目前致密砂岩气压裂工艺的应用现状，在未来发展过程中，致密砂岩气压裂工艺的发展与研究方向将向着高产量、低成本、绿色工艺以及高适应性方向发展，在压裂工艺中融入先进的科学技术，为致密砂岩气压裂工艺的创新与优化提供技术支持。

（1）产量提升。在致密砂岩气开发过程中，无论选择应用哪种压裂工艺，最终的目的都是一致的。即：提升致密砂岩气开采产量、降低致密砂岩气开采升本，从而提升经济效益。因此，对于水平井体积压力工艺而言，需面对重重挑战，完善相关配套体系，在技术工艺的应用下实现产量的提升。结合对体积压裂的优化设计，从而不断强化压裂工艺配套。对于水平井分压工艺而言，若要实现压裂效果得已提升时，首先应对该项工艺进行系统评价，落实相关技术试验，保证技术指标符合要求[8]。通过对不同完井方式下的多段分压技术进行对比实验，比较单井开采产量，从而明确最优开采方案。

（2）环境适应性强。在开发致密砂岩气时，环境因素具有很大影响，一定程度上增加了油气开发成本和开发难度。因此在研发致密砂岩气压裂工艺过程中，应对压裂工艺的环境适应性加以考虑，保证在技术支持下能够高产、高效完成致密砂岩气开发，降低开发成本。

（3）老井产量稳定提升。在致密砂岩气开采过程中，难免会遇到一些生产产量和生产效率较低的老井，在新工艺、新技术研发过程中可借助于这些老井进行。在压裂技术研发的同时应重视对老井进行检查，对其加以优化，提升其生产性能。在合适的契机下，对效率低下的老井进行改造，保证老井产量稳定提升。

4.结束语

综上所述，在经济发展推动下，社会生产生活对于油气能源的需求不断提升，但油气开采难度也随着开采环境和技术工艺的发展变化逐渐增加。在致密砂岩气开发过程中，面对压裂工艺所存在的困境，应当结合实际情况，对相关压裂工艺进行创新优化，保证致密砂岩气开采过程中，压裂工艺的适应性和可实施性，在控制开发成本的基础上，不断提升致密砂岩气开发产量，推动油气行业稳定发展。