一、開(kāi)采特點(diǎn)
    頁(yè)巖氣是從頁(yè)巖層中開(kāi)采出來(lái)的，主體位于暗色泥頁(yè)巖或高碳泥頁(yè)巖中，以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁(yè)巖及粉砂質(zhì)巖類(lèi)夾層中的天然氣聚集。頁(yè)巖氣產(chǎn)自滲透率極低的沉積巖中，大部分產(chǎn)氣頁(yè)巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁(yè)巖氣井能夠長(cháng)期地穩定產(chǎn)氣。一般情況下，頁(yè)巖氣開(kāi)采具有3個(gè)特點(diǎn)：
    （一）生產(chǎn)能力低或無(wú)自然生產(chǎn)能力。由于頁(yè)巖氣儲集層通常呈低孔、低滲透率，氣流阻力比常規天然氣大，難以開(kāi)采，因此所有的井都需要實(shí)施儲層壓裂改造才能開(kāi)采出來(lái)。目前，在頁(yè)巖氣井中實(shí)施2次以上增產(chǎn)措施的嘗試已在美國實(shí)現了。
    （二）井的壽命和生產(chǎn)周期長(cháng)。頁(yè)巖氣在泥頁(yè)巖地層中主要以游離態(tài)和吸附態(tài)存在。游離氣滲流速度快，初期產(chǎn)量較高，但產(chǎn)量下降快；相反，吸附氣解析、擴散速度慢，產(chǎn)量相對較低，但屬于頁(yè)巖氣穩產(chǎn)期，進(jìn)入該時(shí)期后產(chǎn)量遞減速度慢，使得生產(chǎn)周期變長(cháng)，一般頁(yè)巖氣井生產(chǎn)壽命可達30～50年。
    （三）采收率變化較大，并且低于常規天然氣采收率。根據埋藏深度、地層壓力、有機質(zhì)含量和吸附氣量等，不同頁(yè)巖氣藏的采收率不同。而且相關(guān)數據還表明，頁(yè)巖氣采收率通常低于常規天然氣采收率，常規天然氣采收率可達60%以上，而頁(yè)巖氣僅為5%～60%。
    二、開(kāi)發(fā)方式
    不同于常規天然氣的開(kāi)采特點(diǎn)，決定了頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)具有其獨特的方式。目前美國已經(jīng)擁有一些先進(jìn)技術(shù)可以提高頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量，主要包括水平井技術(shù)和多層壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)、重復壓裂技術(shù)、同步壓裂技術(shù)等，這些技術(shù)正在不斷提高著(zhù)頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量。
    （一）水平井技術(shù)
    頁(yè)巖氣是存在于頁(yè)巖裂縫等空隙中的天然氣，要使其盡可能地流入井筒，就必須合理利用儲層中的裂縫，使井筒穿過(guò)盡可能多的儲層?，F在業(yè)界多利用水平鉆井技術(shù)來(lái)進(jìn)行頁(yè)巖氣的開(kāi)采，雖然該技術(shù)并不是一項新技術(shù)，但是對于擴大頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)卻具有重大意義。
    水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍，例如800～1000m 水平段的常規水平井鉆井及完井投資約700萬(wàn)美元，而產(chǎn)量是垂直井的3倍左右。與此同時(shí)，現代鉆井技術(shù)已發(fā)展到了允許鉆機轉彎，鉆頭還可以準確地停留在一個(gè)狹窄的定向垂直窗口。由于水平部分很容易控制，所以能使頁(yè)巖氣資源從相同儲層但面積大于單直井的地理區域流出。以美國賓夕法尼亞州的　　Marcellus頁(yè)巖氣田為例，一口垂直井的驅替體積大約只有直徑1320ft(1ft=304.8mm，下同)、高50ft 的圓柱體體積那么大。相比之下，水平井可延長(cháng)至2000～6000ft，驅替體積可達6000ft×1320ft×50ft， 大約是直井驅替體積的5.79倍還多。驅替體積的增加使水平井比直井具有更多的優(yōu)勢。
    （二）壓裂技術(shù)
    1.清水壓裂技術(shù)
    水力壓裂是一種儲層增產(chǎn)技術(shù)，用于產(chǎn)生更密集的裂縫網(wǎng)絡(luò )，形成額外的滲透率，使氣體能更容易流向井中，從而生產(chǎn)出大量地層天然氣。水力壓裂技術(shù)的不斷改進(jìn)，使之成為一項在特殊地層區域布置裂縫網(wǎng)絡(luò )的非常復雜的工程過(guò)程。
    水力壓裂處理方法針對目標頁(yè)巖設置了專(zhuān)門(mén)的參數，包括厚度、局部應力條件、壓縮性和剛性。局部條件用于計算機模型來(lái)設計具體地點(diǎn)的水力壓裂處理過(guò)程，并優(yōu)化新裂縫。頁(yè)巖氣藏和它們之間要進(jìn)行壓裂的間隔都很厚，所以將水力壓裂分為幾個(gè)階段往往更加有效，每一個(gè)階段都重點(diǎn)對儲層的一個(gè)連貫部分進(jìn)行處理。每個(gè)工作階段都孤立于井內，從而使壓裂設備的所有容量可用于單個(gè)儲層單元，這可以在垂直或水平井中收到良好效果。
    在對一口井(不論是水平井還是直井)實(shí)施壓裂措施之前，通常會(huì )進(jìn)行一系列的測試，以確保井、井口設備和壓裂設備的正常工作，并經(jīng)得起壓裂措施的壓力和泵率。
    2.多層壓裂技術(shù)
    多層壓裂技術(shù)是對增產(chǎn)措施的一種改變。大多數情況下，第一階段必須要向儲層中泵入前置液，前置液是一種沒(méi)有支撐劑的壓裂液；接下來(lái)，第二階段要運送含有一定濃度支撐劑的壓裂液進(jìn)入儲層；第三階段則要使用含有較高濃度支撐劑的壓裂液，隨后還有數量不定的壓裂液泵入儲層，且每一種壓裂液都含有比之前壓裂液更大濃度的支撐劑。
    以上描述的是單一儲層區域的多層壓裂。需要注意的是，多層壓裂也可能是對儲層中幾個(gè)不相連區域或間隔區域進(jìn)行處理，這樣每一個(gè)區域或間隔帶的壓裂都是一個(gè)不同的階段，所以要注意多層壓裂是針對一個(gè)單獨區域還是多個(gè)區域而言的。
    多層壓裂技術(shù)常常用于垂直堆疊的致密地層的增產(chǎn)。致密氣井可能會(huì )遇到幾個(gè)含氣的砂巖間隔區域，從而需要不同的增產(chǎn)措施。作業(yè)者一般會(huì )想方設法盡可能地減少在單一或多個(gè)區域實(shí)施壓裂的時(shí)間。
    連續油管是水力壓裂的一種節省時(shí)間的解決措施，有幾種不同類(lèi)型的壓裂技術(shù)使用連續油管。封隔器用于在壓裂過(guò)程中封隔不同區域。通常，有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的封隔器用于區域封隔， 在壓裂過(guò)程中，壓裂液和支撐劑要么沿著(zhù)油管要么沿著(zhù)環(huán)空泵入，封隔器將壓裂液隔離在被處理的區域外面。
    其他用于壓裂多個(gè)非常規地層的技術(shù)是整體隔離系統，其中有一種被稱(chēng)為外部套管射孔(ECP)。ECP是一種通過(guò)允許每一單獨的間隔區域進(jìn)行射孔、隔離和增產(chǎn)從而完井的方法。在ECP中，射孔槍和射孔/信號系統連接在油管外面，在鉆孔中運行，并用水泥封固。射孔槍沿著(zhù)液壓控制管線(xiàn)或電線(xiàn)射孔，能射穿油管，且可在其他方向上射孔。整個(gè)系統也包含射孔時(shí)開(kāi)動(dòng)的隔離裝置，通過(guò)設置隔離裝置，既可以防止在較低間隔區域的射入，也能防止來(lái)自較低間隔區域的流體的侵入。
    在壓裂過(guò)程中，支撐劑也是一個(gè)重要的考慮因素。球形支撐劑顆粒是最合適的選擇，因為它滿(mǎn)足支撐劑充填層的孔隙度和滲透性好于形狀不規則、大小不均勻的砂粒的要求。此外，陶土的強度比砂粒高，且不容易在高的壓裂閉合應力下發(fā)生破碎，也是比較好的選擇。除了選擇良好的支撐劑，還應注意支撐劑在實(shí)際生產(chǎn)中出現的問(wèn)題，如支撐劑沉積(由于液體黏度低于懸浮支撐劑的門(mén)限壓力)、支撐劑返排等?？梢酝ㄟ^(guò)向壓裂液中加入表面活性劑、纖維材料、變形粒子等解決這些問(wèn)題。
    3.重復壓裂技術(shù)
    重復壓裂技術(shù)用于在不同方向上誘導產(chǎn)生新的裂縫，從而增加裂縫網(wǎng)絡(luò )，提高生產(chǎn)能力。如果初始壓裂已經(jīng)無(wú)效，或現有的支撐劑因時(shí)間關(guān)系已經(jīng)損壞或質(zhì)量下降，那么對該井進(jìn)行重復壓裂將重建儲層到井眼的線(xiàn)性流。該方法可以有效改善單井產(chǎn)量與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特性，在頁(yè)巖氣井生產(chǎn)中起著(zhù)積極作用，壓裂后產(chǎn)量接近甚至超過(guò)初次壓裂時(shí)期。
    4.同步壓裂技術(shù)
    除了上述3種技術(shù)外，還有最新的同步壓裂技術(shù)，即同時(shí)對兩口或兩口以上的井進(jìn)行壓裂。在同步壓裂中，壓力液及支撐劑在高壓下從一口井沿最短距離向另一口井運移，這樣就增加了裂縫網(wǎng)絡(luò )的密度及表面積，從而快速提高頁(yè)巖氣井的產(chǎn)量。目前已發(fā)展到3口甚至4口井間同時(shí)壓裂。

（  來(lái)源：中國慶華集團 王瑗 整理）