在石油开采领域,一个长期以来被普遍接受的观念是页岩油难以开采。这是因为页岩的密度极大,即便其中有油,也难以将其提取出来,更别提实现高效生产了。页岩油之所以难以被开采,是因为其储存在纳米级的孔隙中,常规方法无法使其有效地流向井筒。因此,要想有效地开采页岩油,就必须利用先进的工程技术手段来打破这种致密的储层,从而在页岩孔隙和井筒之间建立通道,使油能够流动。而水力压裂技术就是这样一种有效的方法。
水力压裂技术最早在1947年由美国进行世界首次试验,其基本原理是利用高压将含有高强度支撑剂的压裂液注入储油层,从而在储层中形成裂缝,并利用这些裂缝作为油气流动的通道。然而,随着非常规油气资源的开发,传统的压裂技术遇到了挑战,因为即使能够形成裂缝,储层内部的油气仍然难以流入其中。为了解决这个问题,体积压裂技术应运而生,其理念是不仅仅在储层中形成主裂缝,还要在其侧向形成多级次生裂缝,形成一个复杂的裂缝网络,以提高油气的流动效率。
古龙页岩油的开采难度极大,一方面是因为其黏土含量高达35%,使得储层具有很强的塑性特征,难以形成远距离延伸的裂缝;另一方面是因为其层理缝的复杂结构,使得压裂液难以流动。石油工程师通过现场监测发现,古龙页岩油的人工裂缝有效高度不足10米,有效长度不足200米,有效改造体积仅为相同施工规模下致密油藏的40%。
为了解决这个难题,石油工程师提出了“控近扩远”的压裂设计理念,即先集中力量形成大规模的裂缝,然后再让压裂液在远井区域形成更多的裂缝,从而形成一个复杂的裂缝网络。此外,为了保持页岩油的流动动力,石油工程师还在压裂液中加入了一些物质,如易溶于原油的气体和表面活性剂,以降低油水界面的表面张力,增强油的流动性。通过这些方法,可以有效地提高页岩油的开采效率。
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