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【本周专题:压裂】压裂老招用腻了?来看这些新套路

【本周专题:压裂】压裂老招用腻了?来这些新套路

在页岩开采中,压裂作为一种常规增产手段的重要性不言而喻。随着技术的进步,压裂技术的种类越来越多,效率也越来越高,本文将为大家介绍几种新型压裂技术。

来自 | World oil
编译 | 张德凯

在前段时间的某篇文章中,我们讨论了高能气体压裂的应用,该技术能够避免压裂作业中水的使用,消除了水源供应及废水处理等顾虑,解决了压裂作业中令人头疼的难题,具有常规压裂技术无法比拟的优势。但是,正如我们今天将提到的,高能气体压裂并不是唯一可以避免水源/废水相关问题的压裂技术。此类技术还有很多,而且其中一些技术非常有趣。本文将为大家简要介绍其中的几个技术,部分内容源自欧盟能源与运输研究中心发布的《页岩气开采水力压裂及其他增产技术简介》。

本文主要为技术的扼要介绍,随着技术的进步、作业要求的不断改变,任何人都无法确定哪些技术将来会成为主流。

首先,该报告中指出:“多数情况下,任何技术/工具的优缺点都与目标增产油藏的特殊情况(如地点、油藏性质等)有关。所以,在此份报告中,没有提及或建立一项评价增产技术优势或缺点的客观标准。例如,当提到某项技术能够减少用水量时,并没有同时提及该技术是否环保、经济性是否可行、该项作业是否有减少用水量的必要以及在全面评价后该技术是否是更好的选择。在实际作业中,这种实例有很多,技术的可行性也与作业条件有着直接的关系。”

泡沫基液

泡沫具有高粘度、低液体含量的优点,这也使其在油气行业中取得了广泛的应用。在早期的应用中,泡沫主要用作钻井液或多孔物质的置换剂。在1970年代,N2基泡沫应用得到推广,在水力压裂和酸化压裂增产作业中取得了大规模的应用。

最近,CO2基泡沫在水力压裂作业中展现出了巨大应用潜力,其应用优势包括减少/消除用水、减少化学药剂用量、减少地层受损、井筒清洁效果更好等。

该报告还提及了泡沫在页岩油藏压裂作业中的应用。例如,在Lower Huron页岩油藏的Appalachian盆地和Big Sandy区块(美国东部,活跃页岩井数超过25000,典型的超低渗透率页岩区),以及Berea地区(致密砂岩)和Devonian Ohio页岩区块(如Huron),泡沫在气井增产作业中应用已非常普遍。

低温流体

在一般人看来,CO2造成了温室效应,是一种令人讨厌的存在。但有研究显示,CO2在油气开采中能发挥令人惊喜的作用。正如报告中提及,CO2的特点也能解决它的缺点,其中最显著的是,CO2在页岩中的吸附性能很强,甚至超过了甲烷(CH4)。所以,通过注入CO2可以替换页岩中的CH4,提高气体产量,同时保持地层的压力。研究显示,在页岩油藏中,CO2的吸附效率是CH4的五倍,这预示了CO2在提高气体采收率方面的巨大潜能,同时还避免了页岩油气开采中CO2的排放。通过严格的体积计算,页岩气能够大部分被CO2置换,且CO2可以深入页岩内部。此外,如果将CO2直接用于压裂,由于其粘度低,将会产生一系列复杂的裂缝,对于页岩气的开采将会是一大助力。

在CO2压裂作业过后,由于其支持井筒快速清洁,就可以迅速进行压裂层段的评估作业。CO2提供的压裂能量能够将裂缝中大部分残留压裂液排出,裂缝流通性更好,同时,气态CO2有助于将洗井液体排出井筒。

CO2用于增产作业的最大优势是完全无污染。仅考虑温室气体排放问题, CO2增产作业的环保效果就非常理想。在近期的《New Scientist》中,一篇文章的作者讨论了CO2压裂对于促进碳封存的可能性。

爆炸压裂

之前的文章中我们讨论过一种爆炸压裂增产形式。而在众多爆炸压裂方案中,还有一种等离子增产&压裂(PSF)技术。据该技术的发明人介绍,PSF采用该公司特有的高压、脉冲能量放电技术,使等离子快速扩散,产生大量放射状压裂裂缝。目前,等离子工具产生的裂缝长度为5~20ft,如将其与脉冲步进算法结合,裂缝长度可达到50ft以上。PSF产生裂缝的原理是脉冲引起了岩层的剪切位移。

其他方法

报告中的此部分内容完全脱离了惯性思维,包括了“热(低温)压裂”、改进的细菌甲烷合成开采方案以及页岩的机械切割开采方案。其中“热压裂”并非是字面意思,它其实是通过注入低温液体,使页岩产生温度应力,达到破裂岩层的效果。虽然在热压裂作业中注入了压裂液,但严格来讲这与传统的水力压裂不同,热压裂并不是通过注入高速、高压流体达到破碎岩层的目的。

油气行业中的技术种类繁多,压裂作业方面也是如此。限制技术发展并不是明智的选择,在适当的情况下,任何技术都可能脱颖而出。

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