水力压裂

（油气储层）水力压裂（英语：Hydraulic fracturing，又称为水力劈裂、水力裂解技术）是一种油气井增产、注水井增注的储层改造技术。水力压裂早期主要用于砂岩储层（特别是低渗储层）及少部分碳酸盐岩储层的增产增注，目前广泛应用于页岩油、页岩气的开采。1947年人类第一次使用水力压裂技术。现代水力压裂技术，在德克萨斯州的巴涅特首次被使用，此技术称为水平减阻水力压裂技术，使提取页岩气更加经济。水力压裂的原理是将高能量加压压裂液注入一个储层中。此技术可以提高碳氢化合物的萃取率和最终采收率。

水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂法是目前开采天然气的主要形式，使用掺入化学物质的水（压裂液）灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。这项技术在10年中在美国被大范围推广，但美国人正在担忧这项技术将污染水源，从而威胁当地生态环境和居民身体健康。并认为这种技术给环境带来了极大的伤害，包括使自来水自燃，引发小幅地震等。反对者指出潜在的环境影响，包括地下水污染、淡水耗损、空气质量的风险、气体和水力压裂化学品迁移到地表面、泄漏和回流的表面污染，以及这些问题对健康的影响。

原理

压裂井

水力压裂就是利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。这时，继续不停地向油层挤注压裂液，裂缝就会继续向油层内部扩张。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，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂缝，使其不致于闭合。再接着注入顶替液，将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝，用石英砂将裂缝支撑起来。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。压裂之后，油气井的产量一般会大幅度增长。

压裂液

压裂液的主要成分是水，并混合三至十二种低浓度化学物质以达到比纯水更好的效果。一般压裂液含98%至99.5%水，而其他物质则占0.5%至2%。压裂液配方可根据钻井的地质特征及需求而调整。每次压裂都只会使用数种化学物质，如部分物质特性不符合要求，可从压裂液中完全剔除。

参考书目

• Charlez, Philippe A. (1997). Rock Mechanics: Petroleum applications, Editions Technip.