頁巖氣壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向

劉廣峰，王文舉，李雪嬌，潘少杰，白耀星

（中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點實驗室，北京 102249）

頁巖氣壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向

劉廣峰，王文舉，李雪嬌，潘少杰，白耀星

（中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點實驗室，北京 102249）

頁巖氣分布廣泛，開發(fā)潛力巨大。然而，由于開采難度大，在大部分情況下，需要采取有效的壓裂增產(chǎn)措施。經(jīng)過多年的研究與實踐，國外在頁巖氣壓裂方面取得了巨大進步，形成了以水平井分段壓裂為主體的一系列工藝技術(shù)。文中回顧了北美地區(qū)頁巖氣井壓裂的發(fā)展歷程，重點介紹了壓裂地質(zhì)特征評價技術(shù)、壓裂施工工藝以及常用的壓裂液體系，并結(jié)合技術(shù)現(xiàn)狀展望了未來頁巖氣壓裂的發(fā)展方向。

頁巖氣；壓裂；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展方向

0　引言

頁巖氣分布廣泛，具有巨大的開發(fā)潛力。2013年美國能源信息署（EIA）對全球非常規(guī)油氣資源進行統(tǒng)計，結(jié)果顯示，全球頁巖氣技術(shù)可采儲量約為207.0× 1012m3。其中，中國待發(fā)現(xiàn)的頁巖氣技術(shù)可采資源量約為31.6×1012m3，居世界首位［1-2］。然而，由于頁巖儲層具有低孔隙度、低滲透率以及非均質(zhì)性強等特性，與常規(guī)油氣資源相比，開采難度大，絕大部分情況下，需要對頁巖儲層采取有效的增產(chǎn)改造措施。

21世紀初，以美國為代表的北美國家與地區(qū)，依靠水平井壓裂技術(shù)對儲集層進行改造，實現(xiàn)了頁巖氣的商業(yè)化開采，該區(qū)頁巖氣的勘探及開發(fā)技術(shù)取得了巨大的進步。然而，頁巖氣壓裂仍然面臨諸多問題，如環(huán)境污染、成本高等，因此頁巖氣壓裂工藝技術(shù)仍在不斷完善之中。與北美相比，中國在頁巖氣勘探開發(fā)領(lǐng)域起步較晚，整體上處于前期探索和準備階段。了解國內(nèi)外頁巖氣壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向，對中國頁巖氣勘探開發(fā)具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

1　國外頁巖氣壓裂發(fā)展歷程

1821年，美國鉆出第1口頁巖氣井，成為世界上最早進行頁巖氣勘探開發(fā)的國家［3］。然而，由于開采難度大、成本高，在很長一段時間內(nèi)，頁巖氣大規(guī)模開發(fā)并不具備可行性。隨著壓裂技術(shù)的不斷進步，頁巖氣商業(yè)化開發(fā)逐漸成為可能?？偟膩碚f，頁巖氣壓裂發(fā)展歷程可分為探索起步、快速發(fā)展以及大規(guī)模推廣應(yīng)用3個階段［4-7］。

探索起步階段（1978—1997年）：1978年，美國《國家天然氣政策法》重啟了美國頁巖氣的開發(fā)進程，當(dāng)時主要依靠硝化甘油爆炸增產(chǎn)改造技術(shù)實現(xiàn)量產(chǎn)；1981年，美國頁巖氣井首次實施壓裂改造并取得了成功，驗證了水力壓裂技術(shù)開發(fā)頁巖氣的可行性，頁巖氣開發(fā)實現(xiàn)了歷史性突破。

快速發(fā)展階段（1997—2002年）：1997年，Mitchell公司首次將清水壓裂液應(yīng)用于頁巖氣開發(fā)；1999年，重復(fù)壓裂應(yīng)用于頁巖氣開發(fā)，增產(chǎn)效果顯著；2002年，Devon公司對Vossburg地區(qū)的7口頁巖氣水平井進行了壓裂試驗，取得巨大成功，為實現(xiàn)頁巖氣的大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

大規(guī)模推廣應(yīng)用階段（2002年至今）：水平井成功后，頁巖氣水平井?dāng)?shù)量迅速增加，2004年，水平井分段壓裂+清水壓裂的壓裂工藝迅速推廣，廣泛應(yīng)用于頁巖氣開發(fā)中；2005年，國外進行了水平井同步壓裂技術(shù)試驗，進而發(fā)展為“工廠化”壓裂模式。

2　頁巖儲層壓裂地質(zhì)評價技術(shù)

儲層巖石力學(xué)特征、脆性特征、地應(yīng)力以及天然裂縫分布等對人工裂縫的延伸以及裂縫網(wǎng)絡(luò)的形成起著重要作用，客觀地決定了儲層改造的效果和質(zhì)量。因此，壓裂地質(zhì)特征評價技術(shù)在頁巖儲層改造中的地位日益突出。

2.1地應(yīng)力分布研究

壓裂裂縫的形態(tài)取決于地層三向應(yīng)力狀態(tài)，裂縫延伸方向總是平行于最大主應(yīng)力，垂直于最小主應(yīng)力。研究還表明，兩向應(yīng)力差是實現(xiàn)體積壓裂的重要因素。水平應(yīng)力差越小，壓裂過程中越容易形成復(fù)雜的縫網(wǎng)［8］。水力壓裂法、巖石聲發(fā)射Kaiser效應(yīng)法、測井資料計算法以及數(shù)值模擬法是獲取地應(yīng)力的主要方法［9-12］。然而，各方法略有不同［13］：水力壓裂方法是現(xiàn)場確定地應(yīng)力最直接、最可靠的方法之一，巖石聲發(fā)射Kaiser效應(yīng)法是實驗室確定地應(yīng)力的重要方法，測井資料計算法能夠給出隨深度變化的地應(yīng)力剖面，數(shù)值模擬方法可得到地應(yīng)力在一定區(qū)域的宏觀分布。

2.2巖石脆性評價

頁巖儲層巖石的脆性是控制裂縫網(wǎng)絡(luò)形成和獲得有效增產(chǎn)效果的關(guān)鍵因素，脆性越大，越容易形成裂縫網(wǎng)絡(luò)［14］。

1990年，R.J.Evans等［15］闡述了頁巖脆性的概念，然而到目前為止，仍沒有統(tǒng)一的巖石脆性指數(shù)的定義和測量方法。李慶輝等［16］對國內(nèi)外計算脆性指數(shù)的多種方法進行了總結(jié)，主要包括應(yīng)變曲線法、剪切法和脆性礦物質(zhì)量分數(shù)法等。應(yīng)用較多的是巖石力學(xué)經(jīng)驗公式和脆性礦物質(zhì)量分數(shù)2種評價方法。各評價方法差異較大，且都有一定的局限性，尚不能從宏觀上反映壓裂時巖石變形及破裂特征。

2.3天然裂縫識別

儲層天然裂縫的發(fā)育程度以及方位對人工裂縫的延伸、縫網(wǎng)的形成有著重要影響。研究表明，儲層天然裂縫發(fā)育程度越好，越容易形成復(fù)雜的縫網(wǎng)，與此同時，人工裂縫與天然裂縫之間的角度也對網(wǎng)絡(luò)裂縫的形成有影響［17］。

頁巖儲層天然裂縫的識別方法與其他巖石類型略有不同，目前主要利用的方法有地質(zhì)及巖石學(xué)法、錄井法、地震法、井間壓力干擾試井法等［18］。然而，對天然裂縫的研究仍然還停留在定性描述上，缺乏深入的定量分析。

2.4巖石力學(xué)特征研究

水力壓裂中，巖石力學(xué)性質(zhì)對于研究巖石的破裂、水力裂縫延伸過程中裂縫寬度的變化，以及確定最終的裂縫幾何形狀非常重要。巖石力學(xué)參數(shù)的確定方法主要有2種［19］：一種是對巖心進行加載實驗，另一種是根據(jù)地球物理測井資料計算。

3　頁巖氣壓裂施工工藝

隨著頁巖氣開發(fā)的不斷深入，常規(guī)壓裂已不能滿足大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)的要求，水平井分段大規(guī)模水力壓裂成為當(dāng)前頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)［20］。此外，同步壓裂、重復(fù)壓裂、工廠化壓裂模式以及裂縫監(jiān)測技術(shù)同樣被廣泛應(yīng)用于頁巖氣壓裂施工中。

3.1水平井分段壓裂

可鉆橋塞分段壓裂、封隔器分段壓裂以及水力噴射分段壓裂是當(dāng)前北美地區(qū)頁巖氣開發(fā)中常用的水平井分段壓裂技術(shù)。

3.1.1可鉆橋塞分段壓裂

可鉆橋塞分段壓裂技術(shù)是集水力泵送、射孔與橋塞聯(lián)作以及快鉆橋塞于一體的壓裂工藝。該技術(shù)適用于套管完井，其流程為：下入可鉆橋塞壓裂管柱—坐封橋塞—打掉橋塞并上提管柱—將射孔槍對準預(yù)定位置射孔—將管柱全部提出井筒—壓裂［21］。重復(fù)以上步驟進入下段壓裂。

由于可鉆橋塞分段壓裂技術(shù)采用射孔、壓裂聯(lián)作的方式，壓裂后短時間內(nèi)即可鉆掉所有橋塞，與常規(guī)壓裂方法相比，能夠大幅提高作業(yè)效率，同時減小了壓裂液對儲層的傷害。

3.1.2封隔器分段壓裂

這是一項一次性入井即可實現(xiàn)水平井選擇性隔離以及分段改造的工藝技術(shù)，由于封隔器在套管內(nèi)及裸眼段均能達到理想的耐壓指標，因此適用于多類油氣井的增產(chǎn)改造。

該技術(shù)分2類：一類是適用于套管完井的滑套封隔器壓裂技術(shù)，該技術(shù)工藝過程復(fù)雜，施工風(fēng)險較大，目前應(yīng)用較少；另一類為膨脹式封隔器壓裂技術(shù)，主要適用于裸眼完井，其工作原理為，封隔器下入井底預(yù)定位置后，遇油氣或水以后膨脹，實現(xiàn)坐封。由于裸眼封隔器分段壓裂具有可靠性高、成本低、風(fēng)險低以及壓裂后投產(chǎn)快等優(yōu)點，在北美地區(qū)得到廣泛應(yīng)用［22］。

3.1.3水力噴射分段壓裂

1998年，Surjaatmadja［23］第一次提出水力噴射分段壓裂方法，并應(yīng)用于水平井壓裂工程。水力噴射壓裂是集噴射射孔、水力壓裂及酸化、封隔于一體的高效增產(chǎn)改造技術(shù)。該技術(shù)依據(jù)伯努利原理，將壓能轉(zhuǎn)化為流體動能［24］。由于高速流體的沖擊作用，射孔孔道頂端產(chǎn)生微裂縫，之后受環(huán)空壓力以及射流增壓效應(yīng)的影響，孔道內(nèi)壓力不斷增大，直至壓裂地層。水力噴射壓裂可實現(xiàn)自動封堵，具有封隔準確、用時短、成本低等特點［25］。該技術(shù)應(yīng)用范圍廣，適用于各種完井方式，在全世界范圍內(nèi)發(fā)展迅速，已在美國、加拿大、巴西等國家得到了應(yīng)用。

3.2同步壓裂

同步壓裂是指對2口或者2口以上的相鄰井同時進行壓裂，或者在相鄰井之間進行拉鏈式交替壓裂。在同步壓裂過程中，相鄰井之間相互影響，產(chǎn)生應(yīng)力干擾，增大裂縫復(fù)雜性指數(shù)（FCI），增加壓裂改造體積（SRV），從而提高產(chǎn)量和最終采收率。

2006年，同步壓裂技術(shù)首次應(yīng)用于Barnett地區(qū)的頁巖氣開發(fā)中，隨后在多個地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)已發(fā)展到3口井甚至4口井同時壓裂的水平。同步壓裂可顯著提高頁巖氣井的短期產(chǎn)量，且對環(huán)境影響小，常應(yīng)用于頁巖氣的中后期開發(fā)［26］。

3.3重復(fù)壓裂

當(dāng)初始壓裂失效或支撐劑破碎，造成頁巖氣井產(chǎn)氣量大幅下降時，重復(fù)壓裂可重新打開裂縫或使裂縫重新取向，從而再次建立儲層到井筒的滲流通道，恢復(fù)或增加氣井產(chǎn)能，是一種低成本增產(chǎn)方法［27］。在Newark East氣田，曾對頁巖氣井進行過重復(fù)壓裂改造。試驗結(jié)果表明，重復(fù)壓裂后的頁巖氣井產(chǎn)量與初次壓裂時期相比更高［28］。

3.4“工廠化”壓裂模式

隨著北美地區(qū)頁巖氣的開發(fā)以及大規(guī)模水平井分段壓裂技術(shù)的推廣應(yīng)用，哈里伯頓公司于2005年首次提出了一種新的壓裂模式——“工廠化”壓裂［29］。該壓裂模式采用循環(huán)壓裂液體系，適用于叢式井組開發(fā)，是一種新型高效的綜合開發(fā)模式。

“工廠化”壓裂的最大特點就是連續(xù)性作業(yè)，可以大幅度提高壓裂設(shè)備的利用率，同時減少設(shè)備動遷及安裝頻率，降低工人勞動強度。北美地區(qū)開發(fā)實踐表明，該壓裂模式在頁巖氣開發(fā)中效果顯著，對提高壓裂效率、降低頁巖氣開發(fā)成本貢獻巨大［30］。

3.5裂縫監(jiān)測技術(shù)

裂縫監(jiān)測是評價壓裂效果的重要手段，也是優(yōu)化壓裂工藝及其設(shè)計的重要途徑。常用的裂縫監(jiān)測方法主要有微地震監(jiān)測、測斜儀監(jiān)測、直接近井筒裂縫監(jiān)測、分布式聲傳感監(jiān)測等。

各種監(jiān)測方法都有其自身的優(yōu)點和局限性。為了準確認識壓裂裂縫特征，結(jié)合多種方法的綜合診斷技術(shù)［31］，如結(jié)合成像測井與微地震監(jiān)測的診斷技術(shù)以及測斜儀檢測與微地震監(jiān)測相結(jié)合的綜合裂縫監(jiān)測技術(shù)，在頁巖氣開發(fā)過程中的應(yīng)用將越來越廣泛。

4　壓裂液體系

壓裂液的選取依據(jù)是頁巖氣儲層的特征，針對不同的頁巖儲層應(yīng)采用不同類型的壓裂液。應(yīng)用于頁巖氣開發(fā)的壓裂液主要有凍膠壓裂液、泡沫壓裂液、清水壓裂液以及復(fù)合壓裂液等，其中清水壓裂液和復(fù)合壓裂液應(yīng)用最廣泛。

4.1清水壓裂液

在清水壓裂液中，水占了絕大部分，同時加入了一定量的支撐劑，還有極少量的降阻劑、表面活性劑、黏土穩(wěn)定劑等。

清水壓裂液作為一種清潔型壓裂液，主要適用于水敏性弱、儲層天然裂縫較發(fā)育、脆性較高的地層。與常規(guī)凍膠壓裂液相比，清水壓裂液的壓裂效果更好，對儲層傷害小且成本低。自1997年以來，清水壓裂液在頁巖氣壓裂中得到了廣泛應(yīng)用。然而清水壓裂液也有其不足之處，如因黏度較低導(dǎo)致攜砂能力差等［32］。

4.2復(fù)合壓裂液

復(fù)合壓裂液主要由高黏度凍膠和低黏度滑溜水組成，主要針對黏土含量高、塑性強的頁巖儲層而設(shè)計。高黏度凍膠的主要作用是，在保證形成一定寬度裂縫的同時增大壓裂液的攜砂能力，而低黏度滑溜水可保證較好的造縫能力。復(fù)合壓裂液的注入順序［22］為：先交替注入前置液滑溜水與凍膠，接著泵入小粒徑支撐劑，然后泵入中等粒徑支撐劑。攜帶支撐劑的滑溜水在凍膠中發(fā)生黏滯指進，支撐劑沉降速度降低，從而有效增大了裂縫的導(dǎo)流能力。

在Barnett地區(qū)頁巖氣藏曾采用過復(fù)合壓裂液壓裂，結(jié)果顯示，其單井產(chǎn)量比采用其他方式壓裂的鄰井提高將近30%［29］。Anadarko石油公司在北美Haynesville頁巖氣開發(fā)中，利用裂縫監(jiān)測技術(shù)對復(fù)合壓裂液和清水壓裂液的壓裂效果進行了對比，結(jié)果表明，復(fù)合壓裂液形成的有效裂縫半長是清水壓裂液的3倍［30］。采用復(fù)合壓裂液可顯著增大有效裂縫長度，提高產(chǎn)量，但與清水壓裂液相比，其成本較高且對儲層傷害較大。

5　頁巖氣壓裂技術(shù)發(fā)展方向

5.1提升頁巖氣壓裂施工效率

高昂的開采成本是制約頁巖氣開發(fā)的重要因素，如何提高壓裂施工效率，降低成本仍是未來頁巖氣壓裂技術(shù)發(fā)展的重要方向。研究結(jié)果表明［33］，水平井開發(fā)過程中，大部分產(chǎn)能僅來自30%左右的有效層段，特別是非均質(zhì)性較強的水平井，因為大部分壓裂層段并沒有出現(xiàn)在“甜點”處。實現(xiàn)壓裂段數(shù)的少、精、準成為提高頁巖氣壓裂施工效率的重要途徑。

為了避免無效壓裂作業(yè)，國內(nèi)外正在探索可有效識別斷層、出水層段以及油氣富集區(qū)的隨壓“甜點”監(jiān)測技術(shù)，以便顯著提高頁巖氣壓裂施工效率。然而，真正能夠做到準確無誤地高效壓裂，還有待進一步的研究和突破［34］。

5.2改善頁巖氣的滲流條件

改善頁巖氣的滲流條件是提高頁巖氣產(chǎn)量的關(guān)鍵。在常規(guī)壓裂過程中，支撐劑的嵌入降低了裂縫的導(dǎo)流能力［35］，而HiWAY高速通道壓裂技術(shù)的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)壓裂理念。整合了完井工藝、填砂工藝、流體控制工程的HiWAY高速通道壓裂技術(shù)，通過間歇式交替注入支撐劑和高濃度凝膠壓裂液，在支撐劑填充區(qū)形成開放性的高速滲流通道，極大地改善了頁巖氣的滲流狀態(tài)。該技術(shù)已在全球多個地區(qū)得到了應(yīng)用。統(tǒng)計結(jié)果顯示，與常規(guī)壓裂相比，運用該技術(shù)后的產(chǎn)量提高了15%［36］。

與直井相比，水平井極大地改善了頁巖氣的滲流條件。然而，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井具有更大的優(yōu)勢，以復(fù)雜結(jié)構(gòu)井為主導(dǎo)的新技術(shù)將逐漸成為未來開發(fā)非常規(guī)油氣資源的有效手段。在雙分支水平井壓裂試驗中，每個分支長1 500 m以上，進行15段壓裂。與單分支水平井相比，頁巖氣產(chǎn)量提高25%，而成本降低了35%，顯示出巨大的應(yīng)用潛力［37］。在頁巖氣開發(fā)中，包括雙分支水平井和多分支水平井壓裂的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井壓裂技術(shù)，將成為頁巖氣壓裂的發(fā)展趨勢。

5.3降低頁巖氣壓裂對環(huán)境的影響

首先，頁巖氣壓裂消耗大量的水資源，造成水資源緊張。根據(jù)美國能源局公布的統(tǒng)計結(jié)果，Barnett地區(qū)的頁巖氣井平均用水量高達1×104m3/口，其中水力壓裂的水量占總用水量的絕大部分［38］。其次，壓裂液對生態(tài)環(huán)境也有重大危害，在壓裂過程中，有高達80%的壓裂液不能返排［39］，因其含有殺菌劑、阻垢劑、潤滑劑以及表面活性劑等多種化學(xué)添加劑，有可能導(dǎo)致飲用水污染。因此，降低頁巖氣壓裂造成的環(huán)境影響逐漸成為頁巖氣壓裂技術(shù)的重要指標。研究新型無水壓裂技術(shù)成為未來頁巖氣壓裂關(guān)注的重點。

國內(nèi)外已經(jīng)開展LPG（液化石油氣）壓裂、超臨界CO2壓裂以及液氮壓裂等新型無水壓裂技術(shù)的可行性研究和應(yīng)用。

LPG壓裂以液化石油氣作為壓裂液，與常規(guī)水力壓裂相比，該技術(shù)可顯著增大有效裂縫長度，提高產(chǎn)能，同時避免水敏、返排液回收困難等問題［40］，該技術(shù)已在北美地區(qū)取得了成功。然而LPG易燃，具有爆炸風(fēng)險，需要進一步改進技術(shù)并完善安全標準。

超臨界CO2不同于氣體和液體，其黏度低，易擴散，同時表面張力可忽略不計。因此，在頁巖氣壓裂中，超臨界CO2壓裂具有許多優(yōu)勢，不僅有利于產(chǎn)生復(fù)雜的縫網(wǎng)，同時由于不含液相和固相，對儲層無污染，可有效避免黏土膨脹、水敏等危害。另外，CO2進入儲層還可改善驅(qū)替效果，從而提高采收率［41］。

2011年，國內(nèi)學(xué)者李子豐［42］提出了液氮壓裂技術(shù)，同樣具有不錯的應(yīng)用前景。然而，超臨界CO2壓裂以及液氮壓裂技術(shù)主要還停留在理論研究及室內(nèi)試驗階段，尚有許多技術(shù)層面沒有突破。

6　結(jié)束語

頁巖氣壓裂技術(shù)，經(jīng)歷了探索起步、快速發(fā)展及大規(guī)模推廣應(yīng)用階段，正在逐漸成熟，有力地推動了頁巖氣的開發(fā)進程。作為配套技術(shù)，壓裂地質(zhì)特征評價在頁巖氣壓裂中占有重要地位，主要包含地應(yīng)力測量、巖石脆性評價、天然裂縫識別以及巖石力學(xué)特征測定。水平井分段壓裂、重復(fù)壓裂、同步壓裂、裂縫監(jiān)測技術(shù)以及“工廠化”壓裂模式是當(dāng)今頁巖氣壓裂施工工藝的主體，而清水壓裂液以及復(fù)合壓裂液是應(yīng)用最廣泛的壓裂液體系。提升頁巖氣壓裂施工效率，提高改善頁巖氣滲流條件的程度，降低頁巖氣壓裂對環(huán)境的影響，是未來頁巖氣壓裂技術(shù)的發(fā)展方向。

［1］李穎莉，蔡進功.泥質(zhì)烴源巖中蒙脫石伊利石化對頁巖氣賦存的影響［J］.石油實驗地質(zhì)，2014，36（3）：352-358.

［2］江懷友，鞠斌山，李志平，等.世界頁巖氣資源現(xiàn)狀研究［J］.中外能源，2014，19（3）：14-21.

［3］張金川，薛會，張德明，等.頁巖氣及其成藏機理［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2003，17（4）：466.

［4］李世臻，喬德武，馮志剛，等.世界頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及對中國的啟示［J］.地質(zhì)通報，2010，29（6）：918-923.

［5］KING G E.Thirty years of gas shale fracturing：what have we learned？［R］.SPE 133456，2010.

［6］KING K C，BILL G，OMKAR J，et al.A completions roadmap to shaleplay development：a review of successful approaches toward shale-play stimulation in the last two decades［R］.SPE 130369，2010.

［7］王永輝，盧擁軍，李永平，等.非常規(guī)儲層壓裂改造技術(shù)進展及應(yīng)用［J］.石油學(xué)報，2012，33（增刊1）：149-158.

［8］賈長貴，李雙明，王海濤，等.頁巖儲層網(wǎng)絡(luò)壓裂技術(shù)研究與試驗［J］.中國工程科學(xué)，2012（6）：106-112.

［9］尤明慶.水壓致裂法測量地應(yīng)力方法的研究［J］.巖土工程學(xué)報，2005，27（3）：350-353.

［10］李彥興，董平川.利用巖石的Kaiser效應(yīng)測定儲層地應(yīng)力［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2009，28（1）：2802-2807.

［11］趙永強.成像測井綜合分析地應(yīng)力方向的方法［J］.石油鉆探技術(shù)，2009，37（6）：39-43.

［12］張勝利.構(gòu)造應(yīng)力場模擬：有限元理論、方法和研究進展［J］.西北地震學(xué)報，2010，32（4）：405-409.

［13］趙軍，楊福林.地應(yīng)力的測井計算與標定方法［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2015，15（17）：42-46.

［14］袁俊亮，鄧金根，張定宇，等.頁巖氣儲層可壓裂性評價技術(shù)［J］.石油學(xué)報，2013，34（3）：42-48.

［15］EVANS R J，KLEIN J D，WALLS J D，et al.The mechanics of electrical resisitivity measurement on rock samples；SCA guideline for sample preparation and porosity measurement of electrical resistivity samples［J］.The Log Analyst，1990，31（2）：64-67.

［16］李慶輝，陳勉，金衍，等.頁巖脆性的室內(nèi)評價方法及改進［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2012，31（8）：1680-1685.

［17］王文東，趙廣淵，蘇玉亮，等.致密油藏體積壓裂技術(shù)應(yīng)用［J］.新疆石油技術(shù)，2013，34（3）：345-348.

［18］陳葉，高向東，韓文龍，等.頁巖儲層天然裂縫發(fā)育特征概述［J］.西部探礦工程，2015，27（2）：73-78.

［19］路保平，鮑洪志.巖石力學(xué)參數(shù)求取方法進展［J］.石油鉆探技術(shù)，2005，33（5）：44-47.

［20］GRIESER W，SHELLEY R，JOHNSON B J，et al.Data analysis of Barnett Shale completions［R］.SPE 100674，2006.

［21］孫聰聰，檀朝東，宋健，等.國內(nèi)外水平井壓裂工藝技術(shù)綜述［J］.中國石油和化工，2014，21（10）：50-52.

［22］薛承瑾.頁巖氣壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展建議［J］.石油鉆探技術(shù)，2011，39（3）：24-29.

［23］SURJAATMADJA J B.Subterranean formation fracturing methods：5765642［P］.1998-06-16.

［24］夏國富，郭建春，曾凡輝，等.水力噴射壓裂的機理分析與應(yīng)用［J］.國外油田工程，2010，26（11）：16-19.

［25］孫海成，湯達禎，蔣廷學(xué)，等.頁巖氣儲層壓裂改造技術(shù)［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2011，18（4）：90-93.

［26］張懷文，楊玉梅，程維恒，等.頁巖氣藏壓裂工藝技術(shù)［J］.新疆石油科技，2013，23（2）：31-35.

［27］李士斌，王昶皓，張立剛.重復(fù)壓裂裂縫轉(zhuǎn)向機理及儲層評價方法［J］.斷塊油氣田，2014，21（3）：364-367.

［28］POLLASTRO R M.Total petroleum system assessmentof undiscovered resources in the giant Barnett Shale con-tinuous（unconventional）gas accumulation，F(xiàn)ort WorthBasin，Texas［J］.AAPG Bulletin，2007，91 （4）：551-578.

［29］COULTER G R，GROSS B C，BENTON E G，et al.Barnett Shale hybrid fracs-one operators design，application，and results［R］.SPE 102063，2006.

［30］王林，馬金良，蘇鳳瑞.北美頁巖氣工廠化壓裂技術(shù)［J］.鉆采工藝，2012，35（6）：48-50.

［31］賈利春，陳勉，金衍.國外頁巖氣井水力壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)進展［J］.天然氣與石油，2012，30（1）：44-47.

［32］李元靈，楊甘生，朱朝發(fā)，等.頁巖氣開采壓裂液技術(shù)進展［J］.探礦工程，2014，41（10）：13-16.

［33］王志剛.涪陵焦石壩地區(qū)頁巖氣水平井壓裂改造實踐與認識［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2014，35（3）：425-430.

［34］JODY R A.How do we achieve sub-interval fracturing［R］.SPE 147179，2011.

［35］ZHANG J J，CHEN L，YANG O，et al.Experimental and numerical studies on reduced fracture conductivity due to proppant embedment in the shale reservoirs［R］.SPE 170775，2014.

［36］鐘森，任山，黃禹忠，等.高速通道壓裂技術(shù)在國外的研究與應(yīng)用［J］.中外能源，2010，17（6）：39-42.

［37］汪海閣，劉巖生，王靈碧，等.國外鉆、完井技術(shù)新進展與發(fā)展趨勢［J］.石油科技論壇，2013，32（5）：39-43.

［38］Department of Energy，U.S.A..Modern shale gas development in the United States［R］.Oklahoma City：Ground Water Protection Council，2009．

［39］李小龍，肖雯，劉曉強，等.壓裂返排技術(shù)優(yōu)化［J］.斷塊油氣田，2015，22（3）：402-404.

［40］劉鵬，趙金洲，李勇明，等.碳烴無水壓裂液研究進展［J］.斷塊油氣田，2015，22（2）：254-257.

［41］WANG H，LI G，SHEN Z.A feasibility analysis on shale gas exploitation with supercritical dioxide［J］.Energy Sources，2012，34 （15）：1426-1435.

［42］李子豐.液化氮氣在油氣層內(nèi)汽化壓裂方法：2012103613278 ［P］.2012-11-15.

（編輯高學(xué)民）

Technical advance and development direction of shale gas fracturing

LIU Guangfeng，WANG Wenju，LI Xuejiao，PAN Shaojie，BAI Yaoxing
（MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

Shale gas distributes widely with great development potential，however，because of the difficulty of exploitation，most of wells need to take effective measures to increase production.After many years of development，great progress has been made for shale gas fracturing，and a series of technologies are formed.Horizontal well staged fracturing is the main technology of these technologies.In this paper，the development process of shale gas fracturing technology is reviewed；the geological characteristics of fracturing technology assessment，fracturing technique，and fracturing fluid are introduced，the future development direction of shale gas fracturing based on the latest technical advance is prospected.

shale gas；fracturing；technical advance；development direction

國家自然科學(xué)基金項目“致密砂巖脆性控制機理與聲發(fā)射評價方法研究”（51404282）；中國石油科技創(chuàng)新基金項目課題“致密儲層水平井體積壓裂適應(yīng)區(qū)篩選與設(shè)計方法研究”（2014D-5006-0215）；中國石油大學(xué)（北京）科研基金項目“致密砂巖油藏非水驅(qū)開發(fā)方式實驗研究”（2462015YQ0217）

TE377

A

10.6056/dkyqt201602023

2015-09-26；改回日期：2016-01-15。

劉廣峰，男，1979年生，講師，博士，2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)工程的教學(xué)與研究工作。E-mail：lgf@cup.edu.cn。

引用格式：劉廣峰，王文舉，李雪嬌，等.頁巖氣壓裂技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.斷塊油氣田，2016，23（2）：235-239. LIU Guangfeng，WANG Wenju，LI Xuejiao，et al.Technical advance and development direction of shale gas fracturing［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（2）：235-239.