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水力壓裂技術(shù)是目前開采天然氣的主要形式，要求用大量摻入化學(xué)物質(zhì)的水灌入頁巖層進(jìn)行液壓碎裂以釋放天然氣。隨著國內(nèi)頁巖氣發(fā)展的快速進(jìn)行，水力壓裂無疑是開發(fā)頁巖氣的主要技術(shù)。如何優(yōu)化壓裂技術(shù)以提高采收率成為全球關(guān)注的問題。如今，國外正不斷的研發(fā)、 應(yīng)用新的壓裂工藝技術(shù)。 為此，筆者收集當(dāng)前國外最新的相關(guān)技術(shù)和方法以供業(yè)內(nèi)人士參考。
 
插塞 - 射孔（PnP）技術(shù)
 
有效的裂縫網(wǎng)絡(luò)要求合理的裂縫分布和均勻的裂縫體積，這些都需要插塞 - 射孔（PnP）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。與全射孔、套管外注水泥完井技術(shù)相比，插塞 - 射孔（PnP）技術(shù)完井可在地層破裂壓力下，達(dá)到準(zhǔn)確的裂縫位置和不變的裂縫體積。 生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明， 采用插塞-射孔（PnP）技術(shù)完井，可產(chǎn)生最佳的裂縫網(wǎng)絡(luò)，使油氣井的產(chǎn)量達(dá)到最高。
 
全面裂縫矯正實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/strong>
 
致密地層開發(fā)的挑戰(zhàn)是掌握產(chǎn)生合理裂縫的壓裂液體積，使其在壓力消失后使裂縫的閉合時(shí)間達(dá)到最短。為此，國外成功開發(fā)了一種可用于壓裂裂縫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和解釋裂縫矯正的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。該模型可評(píng)價(jià)整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，致密地層裂縫閉合后的徑向流，確定地層壓力和滲透率。油田應(yīng)用結(jié)果現(xiàn)實(shí)，裂縫矯正實(shí)驗(yàn)是確定裂縫閉合應(yīng)力、漏失系數(shù)、地層壓力和滲透率的可靠方法。
 
水力壓裂化學(xué)檢測記錄
 
目前，水力壓裂化學(xué)檢測記錄已記錄了美國 600 余家公司的 55,000 口油井的水力壓裂化學(xué)添加劑資料。該記錄可提供相關(guān)水力壓裂的壓裂監(jiān)測數(shù)據(jù)，如穿越裂縫縫隙的水、超限時(shí)的壓裂準(zhǔn)備、 裂縫的產(chǎn)生、 檢測裝置的地理分布、如何改變壓裂液體積、添加劑數(shù)量等。通該記錄可對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指導(dǎo)日后的壓裂作業(yè)。
 
高強(qiáng)度支撐劑
 
高強(qiáng)度支撐劑的開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。高強(qiáng)度支撐劑必須達(dá)到在高應(yīng)力下 2 倍于常規(guī)支撐劑的連通性及耐久性，同時(shí)要求使用壽命也要長。國外研發(fā)的新型支撐劑具有低腐蝕性，可減輕設(shè)備磨損，增加油井產(chǎn)量，適用于高于 103Mpa 的應(yīng)力，可用于注蒸汽和井下溫度較高油氣井的壓裂。
 
優(yōu)選壓裂液意義
 
研 究 人 員 對(duì) 英 國 和 加 拿 大 的Heritage Montney 油田的 50 口水平井多級(jí)水力壓裂進(jìn)行了集中研究。早先工作人員用不同滲透性能和壓裂處理特性的壓裂液，對(duì)這些井進(jìn)行了壓裂。研究結(jié)果證明壓裂效果是裂縫類型的函數(shù)，具有較大的增產(chǎn)潛力和經(jīng)濟(jì)效益。通過后期監(jiān)督研究， 進(jìn)行壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)選壓裂液，這對(duì)有效延長裂縫和優(yōu)化裂縫傳導(dǎo)性具有重要意義。
 
改進(jìn)型完井程序
 
水下環(huán)境作業(yè)是向完井工藝提出的一項(xiàng)挑戰(zhàn)，這是因?yàn)槎鄬油昃拿靠诰枰M(jìn)行有效排水。裂縫充填工藝可用于水下油井完井。油井生產(chǎn)期間的高表皮效應(yīng)， 要求首先對(duì)其進(jìn)行初始完井?；仡櫾缦鹊纳a(chǎn)數(shù)據(jù)有助于識(shí)別完井設(shè)計(jì)和程序中的缺陷， 以便改進(jìn)完井程序。改進(jìn)型完井程序包括修泵的改善，處理設(shè)計(jì)和裂縫充填完井設(shè)備的投放方法。
 
減少裂縫支撐劑返排措施
 
室內(nèi)裝置上無法復(fù)制受限壓力下支撐劑的返排。國外研究人員在粒子模擬器上（DEM）用離散單元方法，開發(fā)出了一種簡單的可測量模型。在不同狀況下，研究裂縫寬度，側(cè)限應(yīng)力，液流速度和支撐劑粘合的影響，得出裂縫寬度取決側(cè)限應(yīng)力和流速。其中，支撐劑返排取決于支撐劑粘合。整個(gè)裂縫排空，發(fā)生在高流速和低側(cè)限應(yīng)力下，而完全充填則發(fā)生在高側(cè)限應(yīng)力下。根據(jù)以上結(jié)果，推薦合理的返排速度，并對(duì)上述各種狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，推薦的低可控返排速度可提高支撐劑充填的穩(wěn)定性。
 
EM 發(fā)可檢測注水分布
 
用數(shù)學(xué)模擬方法研究水力壓裂時(shí)裂縫的擴(kuò)展需采用電磁 (EM) 地球物理方法。該方法對(duì)注入水進(jìn)入氣層時(shí)的孔隙度和孔隙流體性能變化比較敏感。3D有限元法地球物理模擬器可對(duì)井間 EM方法監(jiān)測頁巖地層流體運(yùn)移的靈敏性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)靈敏性的地層模型與液流地質(zhì)力學(xué)模擬器串聯(lián)，還包括巖石力學(xué)模型和電傳導(dǎo)模型。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，模型上的異常傳導(dǎo)性分與注入水的飽和度有關(guān)，也與新形成的未飽和裂縫有一定關(guān)聯(lián)。數(shù)學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)傳導(dǎo)性變化極其靈敏的井間 EM 方法，可直接表明注入水的運(yùn)移軌跡。EM 方法是在水力壓裂時(shí)檢測注入水分布的有效工具。
 
多井完井方案的全方位數(shù)字評(píng)價(jià)
 
開發(fā)頁巖油藏是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，其油井產(chǎn)量低和產(chǎn)量下降快是主要挑戰(zhàn)。在完全水力學(xué)耦合方式下多井完井增產(chǎn)處理的非連續(xù)單元數(shù)字研究結(jié)果表明，必須要搞清層內(nèi)和井下壓力的變化，以便完全了解多級(jí)水力壓裂和多井完井時(shí)天然裂縫間的力學(xué)關(guān)系。該研究的定量結(jié)果，可有助于合理采用多井完井技術(shù)使油井增產(chǎn)。工作人員可通過優(yōu)化地層應(yīng)力、地層壓力、天然裂縫和薄弱平面的機(jī)械特性及井口設(shè)備，以提高采油的經(jīng)濟(jì)效益。
 
模擬水力壓裂全過程新方法
 
將相區(qū)壓裂程序與裂縫性多孔油藏模擬結(jié)合，就可模擬油井水力壓裂到采油的整個(gè)過程。采用單相匹配的這一程序，非常適用于傳統(tǒng)的油藏模擬。其相區(qū)模型可認(rèn)為是油藏模擬中的裂縫 -油井模型。其關(guān)鍵概念是將油藏與可求得連續(xù)模擬初始狀態(tài)的相區(qū)裂縫流公式相匹配。這一方法的實(shí)用性已被二維和三維數(shù)字實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。