石油圈
4压裂液体系
压裂液的选取依据是页岩气储层的特征，针对不同的页岩储层应采用不同类型的压裂液。应用于页岩气开发的压裂液主要有冻胶压裂液?泡沫压裂液?清水压裂液以及复合压裂液等，其中清水压裂液和复合压裂液应用最广泛。
4.1清水压裂液
在清水压裂液中，水占了绝大部分，同时加入了一定量的支撑剂，还有极少量的降阻剂、表面活性剂、黏土稳定剂等。
清水压裂液作为一种清洁型压裂液，主要适用于水敏性弱?储层天然裂缝较发育?脆性较高的地层。与常规冻胶压裂液相比，清水压裂液的压裂效果更好，对储层伤害小且成本低。自1997年以来，清水压裂液在页岩气压裂中得到了广泛应用。然而清水压裂液也有其不足之处，如因黏度较低导致携砂能力差等。
4.2复合压裂液
复合压裂液主要由高黏度冻胶和低黏度滑溜水组成，主要针对黏土含量高?塑性强的页岩储层而设计。高黏度冻胶的主要作用是，在保证形成一定宽度裂缝的同时增大压裂液的携砂能力，而低黏度滑溜水可保证较好的造缝能力。复合压裂液的注入顺序为：先交替注入前置液滑溜水与冻胶，接着泵入小粒径支撑剂，然后泵入中等粒径支撑剂。携带支撑剂的滑溜水在冻胶中发生黏滞指进，支撑剂沉降速度降低，从而有效增大了裂缝的导流能力。
在Barnett地区页岩气藏曾采用过复合压裂液压裂，结果显示，其单井产量比采用其他方式压裂的邻井提高将近30%。Anadarko石油公司在北美Haynesville页岩气开发中，利用裂缝监测技术对复合压裂液和清水压裂液的压裂效果进行了对比，结果表明，复合压裂液形成的有效裂缝半长是清水压裂液的3倍。采用复合压裂液可显著增大有效裂缝长度，提高产量，但与清水压裂液相比，其成本较高且对储层伤害较大。
5页岩气压裂技术发展方向
5.1 提升页岩气压裂施工效率
高昂的开采成本是制约页岩气开发的重要因素，如何提高压裂施工效率，降低成本仍是未来页岩气压裂技术发展的重要方向。研究结果表明，水平井开发过程中，大部分产能仅来自30%左右的有效层段，特别是非均质性较强的水平井，因为大部分压裂层段并没有出现在“甜点”处。实现压裂段数的少?精?准成为提高页岩气压裂施工效率的重要途径。
为了避免无效压裂作业，国内外正在探索可有效识别断层?出水层段以及油气富集区的随压“甜点”监测技术，以便显著提高页岩气压裂施工效率。然而，真正能够做到准确无误地高效压裂，还有待进一步的研究和突破。
5.2 改善页岩气的渗流条件
改善页岩气的渗流条件是提高页岩气产量的关键。在常规压裂过程中，支撑剂的嵌入降低了裂缝的导流能力，而HiWAY高速通道压裂技术的出现颠覆了传统压裂理念。整合了完井工艺、填砂工艺、流体控制工程的HiWAY高速通道压裂技术，通过间歇式交替注入支撑剂和高浓度凝胶压裂液，在支撑剂填充区形成开放性的高速渗流通道，极大地改善了页岩气的渗流状态。该技术已在全球多个地区得到了应用。统计结果显示，与常规压裂相比，运用该技术后的产量提高了15%。与直井相比，水平井极大地改善了页岩气的渗流条件。然而，复杂结构井具有更大的优势，以复杂结构井为主导的新技术将逐渐成为未来开发非常规油气资源的有效手段。在双分支水平井压裂试验中，每个分支长1500m以上，进行15段压裂。与单分支水平井相比，页岩气产量提高25%，而成本降低了35%，显示出巨大的应用潜力。在页岩气开发中，包括双分支水平井和多分支水平井压裂的复杂结构井压裂技术，将成为页岩气压裂的发展趋势。
5.3 降低页岩气压裂对环境的影响
首先，页岩气压裂消耗大量的水资源，造成水资源紧张。根据美国能源局公布的统计结果，Barnett地区的页岩气井平均用水量高达1×104m3/口，其中水力压裂的水量占总用水量的绝大部分。其次，压裂液对生态环境也有重大危害，在压裂过程中，有高达80%的压裂液不能返排，因其含有杀菌剂、阻垢剂、润滑剂以及表面活性剂等多种化学添加剂，有可能导致饮用水污染。因此，降低页岩气压裂造成的环境影响逐渐成为页岩气压裂技术的重要指标。研究新型无水压裂技术成为未来页岩气压裂关注的重点。
国内外已经开展LPG(液化石油气)压裂、超临界CO2压裂以及液氮压裂等新型无水压裂技术的可行性研究和应用。
LPG压裂以液化石油气作为压裂液，与常规水力压裂相比，该技术可显著增大有效裂缝长度，提高产能，同时避免水敏?返排液回收困难等问题，该技术已在北美地区取得了成功。然而LPG易燃，具有爆炸风险，需要进一步改进技术并完善安全标准。
超临界CO2不同于气体和液体，其黏度低，易扩散，同时表面张力可忽略不计。因此，在页岩气压裂中，超临界CO2压裂具有许多优势，不仅有利于产生复杂的缝网，同时由于不含液相和固相，对储层无污染，可有效避免黏土膨胀?水敏等危害。另外，CO2进入储层还可改善驱替效果，从而提高采收率。
2011年，国内学者李子丰提出了液氮压裂技术，同样具有不错的应用前景。然而，超临界CO2压裂以及液氮压裂技术主要还停留在理论研究及室内试验阶段，尚有许多技术层面没有突破。
6结束语
页岩气压裂技术，经历了探索起步、快速发展及大规模推广应用阶段，正在逐渐成熟，有力地推动了页岩气的开发进程。作为配套技术，压裂地质特征评价在页岩气压裂中占有重要地位，主要包含地应力测量、岩石脆性评价、天然裂缝识别以及岩石力学特征测定。水平井分段压裂、重复压裂、同步压裂、裂缝监测技术以及“工厂化”压裂模式是当今页岩气压裂施工工艺的主体，而清水压裂液以及复合压裂液是应用最广泛的压裂液体系。提升页岩气压裂施工效率，提高改善页岩气渗流条件的程度，降低页岩气压裂对环境的影响，是未来页岩气压裂技术的发展方向。
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