水力压裂技术是一种旨在提升油气井产量的关键工艺手段,其基本工作流程如下:首先,在地面操作阶段,运用高压泵系统将高黏度特制的压裂液经由井筒输送至油层深处。当注入速率超出油层自身吸收压裂液的能力时,会在井底区域的油层内积累起极高的压力。一旦此压力超过油层岩石自身的破裂阈值,便会促使油层产生裂缝。随着压裂作业的持续进行,即不断向油层内部高强度推送压裂液,原先形成的裂缝将持续扩展并向更深层的油藏延伸,从而有效提升油气资源的开采效率和产出量。为了保持压开的裂缝处于张开状态,接着向油层挤入带有支撑剂(通常石英砂)的携砂液。携砂液进入裂缝之后,一方面能够使裂缝继续向前延伸,另一方面能支撑已经压开的裂缝,使其不致于闭合。最后,注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外,在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝,使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道,来提升油气井的产量。
水力压裂技术根据不同的作业需求和地质条件,可大致分为几种类型。憋压分层压裂这种方法利用多个封隔器将不同的层段隔离开来,每个封隔器的下方都接有一个单流凡尔球座。在球座下方的封隔器上安装一个带有喷嘴的短节,喷嘴被铜皮封闭。这种技术能精确地对特定层段进行压裂;上提封隔器分层压裂涉及到将封隔器提升到目标层段,接着进行压裂作业;滑套分层压裂使用滑套来分隔不同的层段,并对每个层段进行单独的压裂;水力喷射环空压裂是长庆油田针对其储层特点首创的一种技术。它结合了多簇射孔、环空加砂和长效封隔等工艺,非常适合于水平井的压裂改造。
水力压裂技术自20世纪中叶起慢慢地发展成为油气开采领域的一项关键技术。1949年3月,这项技术在美国俄克拉荷马州的维尔玛地区进行了首次商业应用,标志着其商业化历程的开启。我国对水力压裂技术的研究始于上世纪50年代,1952年在延长油矿开始了相关实践。从50年代至60年代,随技术的进步和经验积累,水力压裂方法逐渐在全世界内得到推广,尤其是在非常规油气资源(如页岩气、致密油)的开发中扮演了至关重要的角色。进入21世纪,随着环保要求的提高和技术瓶颈的突破,例如研发更为环保的压裂液配方以及优化压裂工艺流程,水力压裂行业得以进一步加速发展。期间,中国通过自主研发和引进消化国外先进的技术,在页岩气等资源开采中大规模应用水力压裂技术,并取得了显著成效。
水力压裂的上游主要是石油和天然气开采行业,这个行业对于水力压裂技术的需求十分迫切。通过水力压裂技术,能大大的提升油气的开采率,延长矿井的开采寿命,来提升整个行业的经济效益。此外,水力压裂技术还在地热能开发、地质勘探、废污水处理等领域得到了广泛应用。这些领域的发展也为水力压裂技术的创新和发展提供了广阔的市场空间。
水力压裂装备在页岩油气开采中扮演着关键角色,堪称提升非常规油气藏产量的核心技术工具。其基本工作原理是借助专用的压裂车队将高压、高流量且具有一定黏度的压裂液注入到目标油层内部,从而诱导并维持岩石裂缝的形成。随后,在裂缝内填充支撑剂材料,以增强裂缝的导流能力与储层渗透性,进而明显提高油气资源的采收率。据中国石油勘探开发研究院的有关数据表明,水力压裂作业在整个钻井完井过程中的成本占比达到了28%,这一比例凸显了压裂工艺在油气开采产业链中的核心地位和重要价值。
中东地区及国内市场在页岩油气水力压裂开采领域的影响力正日益增强,预示着它们将在未来格局中承担更重要的角色。过去,美国一直是全球页岩油气水力压裂产业的主导力量,占据约85%的市场占有率。然而,随着沙特阿美公司在2020年公布的重大战略举措——对国内最大非常规天然气田Jafurah的大规模开发,中东区域有望崭露头角,成为该领域新的增长极。据悉,Jafurah气田蕴藏的天然气储量超过16.6万亿立方米,预计整个项目的总投资将超过1100亿美元。
我国水力压裂行业大多分布在在北美地区,同时亚太地区市场增长迅速。水力压裂技术是一种用于提高油气井产量的技术,它通过在地下岩石层中创造裂缝来增加油气的流动通道。这一技术在全世界内得到了广泛应用,尤其是在非常规油气资源的开发中发挥着及其重要的作用。依据市场研究报告,全球水力压裂市场正在快速扩张,其中北美市场占据了超过80%的市场占有率。这表明北美地区在全球水力压裂行业中占据主导地位。
水力压裂行业的政策环境对于其发展起到了关键作用。在全球气候平均状态随时间的变化和能源转型的背景下,各国政府纷纷出台了一系列政策措施来鼓励和支持水力压裂技术的发展和应用。这些政策旨在推动油气资源的高效开发,提高能源供应的可靠性,促进经济发展,并在确保环境保护的前提下推动能源结构的优化。然而,由于对环境和公共健康的担忧,水力压裂技术也面临着一些限制和挑战。因此,政府在制定政策时需要权衡各种各样的因素,以实现可持续发展的目标。
2013年《关于进一步规范探矿权管理有关问题的通知》要求“石油天然气、煤等重要矿产的探矿权申请,除满足《矿产资源勘查区块登记管理办法》规定的条件外,还须符合国家相关规划及产业政策,符合国家利益和公共利益,不得以压覆重要矿产资源为条件领取勘查许可证。”
2013年《关于进一步规范探矿权管理有关问题的通知》规定“申请石油天然气、煤等重要矿产资源探矿权的,申请人应提供符合计划要求的证明材料。对涉及压覆重要矿产资源的探矿权申请,各级国土资源主管部门要认真执行《矿产资源开采登记管理办法》相关规定,按照规划及压覆重要矿产资源审批权限,经国土资源部批准后,方可颁发勘查许可证。”
2014年《关于加强页岩气资源勘查开采利用管理的通知》加强页岩气开发的环境保护。页岩气开发利用要符合国家和地方环境保护要求,严格执行环境保护法规和政策,做到开发利用与环境保护相统一。要采取先进适用的钻井、采输、压裂(致裂)、集输、处理和利用等工艺技术及其配套设施,减少对地下水、土壤、大气等的污染,控制温室气体排放。
水力压裂行业作为推动全球能源结构转型和非常规油气资源开发的重要力量,在带来显著经济效益的同时,也暴露出一系列亟待解决的问题。水力压裂过程中需大量水资源,可能会引起区域水资源紧张,并且在处理与回注废水时若管理不当,可能对地下水造成污染。此外,压裂作业产生的噪声、空气污染物以及潜在的地震活动风险也是引发公众关注与争议的根本原因。其次,技术瓶颈有待突破。尽管水力压裂技术已取得重大进展,但在降低用水量、提高开采效率、减少环境污染等方面仍有很大提升空间。尤其是如何研发更环保、高效的压裂液配方,以及有效回收利用废弃物是当前亟待攻克的技术难题。
再者,监督管理体系尚不完善。由于水力压裂行业的特殊性,其安全监管和环境评估制度在许多国家和地区尚未建立完善的法规标准和执行机制,这导致了行业规范性不足,环境风险难以得到一定效果控制。另外,社会经济层面亦有一定的问题。如土地使用权争议、社区居民健康权益保障、以及因压裂作业导致的地表塌陷等次生地质灾害带来的赔偿与修复责任划分等问题。随着全球应对气候平均状态随时间的变化和实现碳中和目标的压力增大,水力压裂行业面临的挑战更为严峻。由于页岩气等非常规油气资源的开发和使用会增加温室气体排放,因此,如何在满足能源需求与降低碳排放之间找到平衡点,成为该行业未来发展必须面对的重大课题。
水力压裂行业的发展前途在当前及未来呈现出复杂而多元的趋势。一方面,随着全球能源需求的增长和对清洁能源转型的追求,非常规油气资源的重要性日益凸显。水力压裂技术作为开采页岩气、致密油等非常规资源的关键手段,其高效性和经济的效果与利益使其在全世界内的应用不断拓展,特别是在美国、中国、中东等地具有巨大的市场潜力。在中国,随着“十四五”规划中关于加大国内油气勘探开发力度的战略部署,以及对能源结构优化和低碳发展的要求,水力压裂行业将迎来新的发展机遇。政府正积极推动有关技术研发和环保标准提升,以实现非常规油气资源的安全、高效、环保开发。中东地区,尤其是沙特阿拉伯等国家,也开始利用水力压裂技术大规模开发本土的非常规天然气资源,力求减少对石油出口的依赖,推动能源多元化发展。综上所述,水力压裂行业在未来的发展中需不停地改进革新技术和优化作业流程,提高资源利用率并降低环境影响,同时适应能源结构变革趋势,积极寻求与可再次生产的能源的互补融合,才能确保行业的持续繁荣和长远发展。返回搜狐,查看更加多
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