目前我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)工作正在起步階段，與國(guó)外差距較大，許多制約我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的技術(shù)瓶頸亟待突破。《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年）》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》）的發(fā)布對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的有序發(fā)展具有重大意義，它指出了未來(lái)一段時(shí)間我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)需要科技攻關(guān)的8項(xiàng)任務(wù)，這為解決制約我國(guó)頁(yè)巖氣綜合開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題指明了方向。本文主要對(duì)體積改造技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡釋，希望能借此推動(dòng)我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。

體積改造技術(shù)亟需突破

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有滲透率超低、厚度大及天然裂縫發(fā)育的特點(diǎn)，氣體主要以吸附態(tài)吸附在有機(jī)質(zhì)表面，常規(guī)改造形成單一裂縫很難獲得好的增產(chǎn)效果。因此，必須要對(duì)天然裂縫發(fā)育和巖石硅質(zhì)含量高（＞35%），脆性系數(shù)高的頁(yè)巖進(jìn)行體積壓裂。通過(guò)水力裂縫溝通天然裂縫，增強(qiáng)滲流能力，從而提高頁(yè)巖氣井的經(jīng)濟(jì)效益。

與美國(guó)相比，我國(guó)頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層產(chǎn)狀有埋藏深度、厚度較薄和多層疊置的特點(diǎn)。因此，水平井體積改造技術(shù)就更為適合我國(guó)頁(yè)巖氣藏的開(kāi)發(fā)。在《規(guī)劃》中提出的“體積改造技術(shù)” ，就是采用分段多簇射孔和多段一起壓裂的模式，利用縫間干擾，促使裂縫轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生復(fù)雜縫網(wǎng)，從而增大流動(dòng)通道。而“水平井體積改造”則是以分段多簇射孔技術(shù)、可鉆式橋塞工具和大型滑溜水壓裂技術(shù)為主。

分段多簇射孔技術(shù)是關(guān)鍵

分段多簇射孔技術(shù)是實(shí)現(xiàn)體積改造的技術(shù)關(guān)鍵。其目的是為了壓裂形成網(wǎng)狀裂縫、提高改造體積，進(jìn)而減少井筒附近的壓力損失，并為壓裂時(shí)產(chǎn)生的流體提供通道。其特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)：一次裝彈、電纜傳輸、液體輸送、橋塞脫離、分級(jí)引爆。分段多簇射孔每級(jí)分4～6簇進(jìn)行，每簇長(zhǎng)度為0.46～0.77m，射孔槍每簇之間的距離為50m，實(shí)際井眼中每簇間距一般為20～30m，每個(gè)壓裂段控制在100～150m左右，孔密16～20孔/m，孔徑13mm，相位角60°或者180°，排量一般為16m3/min，單孔流量0.27m3/min。

在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分段多簇射孔時(shí)，應(yīng)該首選裂縫發(fā)育、脆性較強(qiáng)的測(cè)井解釋含氣量較好位置射孔。另外要考慮射孔間距因素，因?yàn)檫@些因素會(huì)影響射孔的有效性。

分段多簇射孔的關(guān)鍵技術(shù)包括橋塞以及射孔槍定位技術(shù)、橋塞與射孔槍分離技術(shù)、分級(jí)引爆技術(shù)。

目前射孔槍定位技術(shù)掌握在斯倫貝謝等幾家國(guó)外公司手中，國(guó)內(nèi)大港油田已經(jīng)開(kāi)始這方面技術(shù)攻關(guān)，并初步取得效果。但是，隨著頁(yè)巖氣的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，該技術(shù)仍然需要繼續(xù)攻關(guān)。

可鉆式橋塞封隔技術(shù)應(yīng)用廣泛

近年來(lái)，頁(yè)巖氣水平井可鉆式橋塞封隔技術(shù)（如圖一）作為一項(xiàng)新興的水平井改造技術(shù)在國(guó)外頁(yè)巖氣藏以及致密氣藏開(kāi)發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。

其下入方式通常采用（連續(xù)）油管、水力爬行器或水力泵入等方式，施工時(shí)，用電纜帶爬行器或連續(xù)油管對(duì)第一段進(jìn)行射孔壓裂，然后下入速鉆橋塞壓裂管柱之后進(jìn)行坐封橋塞；然后打掉橋塞，上提管柱，將射孔槍對(duì)準(zhǔn)預(yù)定位置射孔；最后將管柱全部提出井筒進(jìn)行該段壓裂，施工完成之后用連續(xù)油管磨銑橋塞，合層排液求產(chǎn)（如圖2）。

該工藝技術(shù)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：工具采用類似硬性塑料性質(zhì)的復(fù)合材料制成，可鉆性強(qiáng)；密度較小，很容易循環(huán)帶出地面，避免了常規(guī)鑄鐵橋塞磨銑后產(chǎn)生的金屬碎屑沉淀；壓裂結(jié)束后，短時(shí)間內(nèi)鉆掉所有橋塞，減少了液體在地層中的滯留時(shí)間，降低了外來(lái)液體對(duì)儲(chǔ)層的傷害。該工藝可滿足多種套管尺寸（3.5″/4.5″/5.5″/7″)，理論上可實(shí)現(xiàn)無(wú)限級(jí)分層壓裂。關(guān)鍵技術(shù)主要包括快速可鉆式橋塞材料、橋塞送入及座封、橋塞與射孔槍分離。

國(guó)內(nèi)蜀南頁(yè)巖龍馬溪組頁(yè)巖與Barnett組頁(yè)巖有極其相似的沉積背景和沉積環(huán)境，具備頁(yè)巖氣藏的有利地質(zhì)條件。北美地區(qū)頁(yè)巖氣體積改造中85%以上的頁(yè)巖井都是采用橋塞分段來(lái)實(shí)現(xiàn)壓裂的（表1），國(guó)內(nèi)第一口頁(yè)巖氣井威X井施工效果也充分說(shuō)明，該工藝適合我國(guó)龍馬溪組頁(yè)巖氣藏，這也為為我國(guó)未來(lái)頁(yè)巖氣水平井體積改造技術(shù)發(fā)展的方向提供了重要參考。

該項(xiàng)技術(shù)也被寫(xiě)入了《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年）》中，成為我國(guó)頁(yè)巖氣技術(shù)發(fā)展急需攻關(guān)的項(xiàng)目之一。 

大型滑溜水壓裂技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯

由于頁(yè)巖儲(chǔ)層壓裂時(shí)易產(chǎn)生多裂縫，液體濾失嚴(yán)重，人工裂縫寬度受限，支撐劑進(jìn)入地層難度大；加之頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙度、基質(zhì)滲透率極低，外來(lái)液體的侵入容易引發(fā)二次傷害，對(duì)壓裂裂縫導(dǎo)流能力有較大影響。為了有效補(bǔ)償液體濾失，并確保縫寬適度，采用大排量施工、小粒徑、低密度、低砂比、段塞式加砂模式 。

滑溜水壓裂工藝參數(shù)上一般選擇：水平段長(zhǎng)1000～1500m，分8～15段，每段分4～6簇，每簇長(zhǎng)度0.46～0.77m，簇間距20～30m，排量10m3/min以上，平均砂比3%～5%，每段壓裂液量1000～1500m3，每段支撐劑量100～200t，壓裂液體系采用滑溜水+線性膠組合方式，以40/70目支撐劑為主。

在美國(guó)開(kāi)發(fā)最成功的Barnett頁(yè)巖氣氣藏，其儲(chǔ)層改造的主體技術(shù)是：水平井套管完井+分段多簇射孔+可鉆式橋塞封隔+大型滑溜水壓裂。由于滑溜水壓裂改造成本低，且有利于形成網(wǎng)狀裂縫，國(guó)內(nèi)蜀南頁(yè)巖龍馬溪組頁(yè)巖與Barnett組沉積背景和沉積環(huán)境相似，大型滑溜水壓裂優(yōu)勢(shì)明顯，但國(guó)內(nèi)技術(shù)仍待突破。

關(guān)注技術(shù)瓶頸 加大科技攻關(guān)力度

中國(guó)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。但是，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)與國(guó)外相比差距仍然較大，這也深刻影響著中國(guó)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。如何突破技術(shù)瓶頸、加大科技攻關(guān)就成為當(dāng)前一段時(shí)期需要解決的問(wèn)題。這主要表現(xiàn)在以下三方面：

 一是加大可鉆橋塞復(fù)合材料研究度。目前在國(guó)內(nèi)先導(dǎo)試驗(yàn)井使用的可鉆橋塞，基本上都是由國(guó)外公司提供，國(guó)內(nèi)部分單位已經(jīng)開(kāi)始研制，但是從實(shí)際效果來(lái)看并不理想，可鉆橋塞材料仍然是國(guó)內(nèi)需要突破的“瓶頸”。

二是國(guó)外頁(yè)巖氣藏和國(guó)內(nèi)氣藏儲(chǔ)層產(chǎn)狀差別較大，在選擇工藝上建議選擇符合本地地質(zhì)條件的體積壓裂技術(shù)。但是，相關(guān)工藝技術(shù)仍然值得借鑒。

三是在水平井體積改造中，與微地震裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)配合。以微地震裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)體積與進(jìn)行效果評(píng)估，能取得更好的效果。