一、開采特點
    頁巖氣是從頁巖層中開采出來的，主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附或游離狀態存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣聚集。頁巖氣產自滲透率極低的沉積巖中，大部分產氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁巖氣井能夠長期地穩定產氣。一般情況下，頁巖氣開采具有3個特點：
    （一）生產能力低或無自然生產能力。由于頁巖氣儲集層通常呈低孔、低滲透率，氣流阻力比常規天然氣大，難以開采，因此所有的井都需要實施儲層壓裂改造才能開采出來。目前，在頁巖氣井中實施2次以上增產措施的嘗試已在美國實現了。
    （二）井的壽命和生產周期長。頁巖氣在泥頁巖地層中主要以游離態和吸附態存在。游離氣滲流速度快，初期產量較高，但產量下降快；相反，吸附氣解析、擴散速度慢，產量相對較低，但屬于頁巖氣穩產期，進入該時期后產量遞減速度慢，使得生產周期變長，一般頁巖氣井生產壽命可達30～50年。
    （三）采收率變化較大，并且低于常規天然氣采收率。根據埋藏深度、地層壓力、有機質含量和吸附氣量等，不同頁巖氣藏的采收率不同。而且相關數據還表明，頁巖氣采收率通常低于常規天然氣采收率，常規天然氣采收率可達60%以上，而頁巖氣僅為5%～60%。
    二、開發方式
    不同于常規天然氣的開采特點，決定了頁巖氣開發具有其獨特的方式。目前美國已經擁有一些先進技術可以提高頁巖氣井的產量，主要包括水平井技術和多層壓裂技術、清水壓裂技術、重復壓裂技術、同步壓裂技術等，這些技術正在不斷提高著頁巖氣井的產量。
    （一）水平井技術
    頁巖氣是存在于頁巖裂縫等空隙中的天然氣，要使其盡可能地流入井筒，就必須合理利用儲層中的裂縫，使井筒穿過盡可能多的儲層。現在業界多利用水平鉆井技術來進行頁巖氣的開采，雖然該技術并不是一項新技術，但是對于擴大頁巖氣開發卻具有重大意義。
    水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍，例如800～1000m 水平段的常規水平井鉆井及完井投資約700萬美元，而產量是垂直井的3倍左右。與此同時，現代鉆井技術已發展到了允許鉆機轉彎，鉆頭還可以準確地停留在一個狹窄的定向垂直窗口。由于水平部分很容易控制，所以能使頁巖氣資源從相同儲層但面積大于單直井的地理區域流出。以美國賓夕法尼亞州的　　Marcellus頁巖氣田為例，一口垂直井的驅替體積大約只有直徑1320ft(1ft=304.8mm，下同)、高50ft 的圓柱體體積那么大。相比之下，水平井可延長至2000～6000ft，驅替體積可達6000ft×1320ft×50ft， 大約是直井驅替體積的5.79倍還多。驅替體積的增加使水平井比直井具有更多的優勢。
    （二）壓裂技術
    1.清水壓裂技術
    水力壓裂是一種儲層增產技術，用于產生更密集的裂縫網絡，形成額外的滲透率，使氣體能更容易流向井中，從而生產出大量地層天然氣。水力壓裂技術的不斷改進，使之成為一項在特殊地層區域布置裂縫網絡的非常復雜的工程過程。
    水力壓裂處理方法針對目標頁巖設置了專門的參數，包括厚度、局部應力條件、壓縮性和剛性。局部條件用于計算機模型來設計具體地點的水力壓裂處理過程，并優化新裂縫。頁巖氣藏和它們之間要進行壓裂的間隔都很厚，所以將水力壓裂分為幾個階段往往更加有效，每一個階段都重點對儲層的一個連貫部分進行處理。每個工作階段都孤立于井內，從而使壓裂設備的所有容量可用于單個儲層單元，這可以在垂直或水平井中收到良好效果。
    在對一口井(不論是水平井還是直井)實施壓裂措施之前，通常會進行一系列的測試，以確保井、井口設備和壓裂設備的正常工作，并經得起壓裂措施的壓力和泵率。
    2.多層壓裂技術
    多層壓裂技術是對增產措施的一種改變。大多數情況下，第一階段必須要向儲層中泵入前置液，前置液是一種沒有支撐劑的壓裂液；接下來，第二階段要運送含有一定濃度支撐劑的壓裂液進入儲層；第三階段則要使用含有較高濃度支撐劑的壓裂液，隨后還有數量不定的壓裂液泵入儲層，且每一種壓裂液都含有比之前壓裂液更大濃度的支撐劑。
    以上描述的是單一儲層區域的多層壓裂。需要注意的是，多層壓裂也可能是對儲層中幾個不相連區域或間隔區域進行處理，這樣每一個區域或間隔帶的壓裂都是一個不同的階段，所以要注意多層壓裂是針對一個單獨區域還是多個區域而言的。
    多層壓裂技術常常用于垂直堆疊的致密地層的增產。致密氣井可能會遇到幾個含氣的砂巖間隔區域，從而需要不同的增產措施。作業者一般會想方設法盡可能地減少在單一或多個區域實施壓裂的時間。
    連續油管是水力壓裂的一種節省時間的解決措施，有幾種不同類型的壓裂技術使用連續油管。封隔器用于在壓裂過程中封隔不同區域。通常，有一個專門的封隔器用于區域封隔， 在壓裂過程中，壓裂液和支撐劑要么沿著油管要么沿著環空泵入，封隔器將壓裂液隔離在被處理的區域外面。
    其他用于壓裂多個非常規地層的技術是整體隔離系統，其中有一種被稱為外部套管射孔(ECP)。ECP是一種通過允許每一單獨的間隔區域進行射孔、隔離和增產從而完井的方法。在ECP中，射孔槍和射孔/信號系統連接在油管外面，在鉆孔中運行，并用水泥封固。射孔槍沿著液壓控制管線或電線射孔，能射穿油管，且可在其他方向上射孔。整個系統也包含射孔時開動的隔離裝置，通過設置隔離裝置，既可以防止在較低間隔區域的射入，也能防止來自較低間隔區域的流體的侵入。
    在壓裂過程中，支撐劑也是一個重要的考慮因素。球形支撐劑顆粒是最合適的選擇，因為它滿足支撐劑充填層的孔隙度和滲透性好于形狀不規則、大小不均勻的砂粒的要求。此外，陶土的強度比砂粒高，且不容易在高的壓裂閉合應力下發生破碎，也是比較好的選擇。除了選擇良好的支撐劑，還應注意支撐劑在實際生產中出現的問題，如支撐劑沉積(由于液體黏度低于懸浮支撐劑的門限壓力)、支撐劑返排等。可以通過向壓裂液中加入表面活性劑、纖維材料、變形粒子等解決這些問題。
    3.重復壓裂技術
    重復壓裂技術用于在不同方向上誘導產生新的裂縫，從而增加裂縫網絡，提高生產能力。如果初始壓裂已經無效，或現有的支撐劑因時間關系已經損壞或質量下降，那么對該井進行重復壓裂將重建儲層到井眼的線性流。該方法可以有效改善單井產量與生產動態特性，在頁巖氣井生產中起著積極作用，壓裂后產量接近甚至超過初次壓裂時期。
    4.同步壓裂技術
    除了上述3種技術外，還有最新的同步壓裂技術，即同時對兩口或兩口以上的井進行壓裂。在同步壓裂中，壓力液及支撐劑在高壓下從一口井沿最短距離向另一口井運移，這樣就增加了裂縫網絡的密度及表面積，從而快速提高頁巖氣井的產量。目前已發展到3口甚至4口井間同時壓裂。

（  來源：中國慶華集團 王瑗 整理）