摘 要

随着不可再生的常规石油和天然气可开采量殆尽，页岩气成为开发新的不可再生能源一条重要途径。对于页岩气开发，最大化水力压裂裂缝与天然裂缝构成的空间复杂网络体积是获得高产的关键因素。而能否形成缝网的关键之一在于施工缝内净压力能够达到临界压力，从而沟通更多天然裂缝。研究开发一种能暂时封堵原有裂缝的发展方向，使裂缝转向其他方向的转向封堵剂是有效开采页岩气一个亟待解决的研究课题。

本文通过对吸水膨胀型聚合物的大量实验，研究了以淀粉为骨架支撑材料，海藻酸钠、聚乙烯醇和明胶为接枝共聚材料，探讨了其反应机理，通过实验得到的接枝共聚物的性能与理论表达式较好的吻合，并且得到了具有较好水溶性的试验样品。

关键词：页岩气；暂堵剂；压裂转向；高分子；凝胶

Abstract

With conventional non-renewable oil and gas recoverable amount exhausted, shale gas has become an important new way of non-renewable energy development. For shale gas development, the network and maximize volume of hydraulic fracturing natural fractures constitute spatial complexity has become a key factor in achieving high yield. And one of the key lies in whether the formation fracture network construction inseam net pressure to reach critical pressure, thereby communicate more natural fractures. Study on the development of a temporarily sealing cracks in the direction of the original, so that turning the other direction crack steering sealer is effective shale gas an urgent research topic.

Based on the water-swellable polymer is a lot of experiments to study the supporting material for the skeleton starch, sodium alginate, polyvinyl alcohol and gelatin graft copolymer material, We discussed the reaction mechanism, through experiments graft copolymer performance and theoretical expression in good agreement, and has been a test sample has a good water-soluble.

Key Words：shale gas；Temporary blocking agent；Fracturing steering；Macromolecule；gel

目 录

摘 要 3

Abstract 4

目 录 5

1.1研究背景及意义 1

1.1.1页岩气综述 1

1.1.2页岩气地质特点 1

1.1.3全球能源需求趋势与页岩气开发 2

1.1.4页岩气开发历史与现状 5

1.2暂堵剂的使用 7

1.2.1页岩气采出过程 7

1.2.2页岩气开发关键技术 7

1.3 暂堵剂的封堵与解堵机理 8

1.4 国内外研究现状 10

1.5 实验目的 11

1.6本文的主要研究内容 12

第2章 暂堵剂样品的合成与制备 13

2.1 SA/PVA/明胶壁材液的配制 13

2.1.1主要原材料 13

2.1.2实验试剂 14

2.1.3实验仪器 15

2.1.4合成机理 15

2.1.5合成方法 16

2.2 暂堵材料的制备 17

2.2.1实验试剂 17

2.2.2制备机理 18

2.2.3合成方法 18

第3章 通过溶解实验来评价压裂转向剂在不同环境条件下的暂堵性 20

3.1暂堵剂溶解实验 20

3.2数据分析 21

第4章 结论 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1页岩气综述

一个国家的平稳发展和经济的提升在一定程度上严重依赖于能源安全，如今，常规油气资源已经有了长达百年的研究，基本已经到达中后期，对非常规油气类资源的勘测和开采将成为趋势，由于其作为非常规油气资源的重要组成部分之一，页岩气变成了勘探开采的非常重要领域。页岩气勘察开采如果取得成功，将会很好地改变我国能源使用情况、使得天然气的供给变得稳定、维护国内能源安全以及生态健康，对国民经济发展具有重要意义。

页岩气指存在于含大量机质页岩的储集岩系中的非常规的天然气，是源自于热成因气、生物化学的成因气或着二者的混合，能够游离态存在于自然裂缝和孔隙中，于干燥燥酪根、黏土状颗粒等表面以吸附态存在，还有很少一部分存在于干燥酪根和沥青质中，为溶解状态，游离气的比例一般在20%～85%之间。相比于常见的储层气，页岩气气体的聚集属于没有运移或者距离运移极为短，页岩不仅为生气源头，同时还是能够用来聚合、储存的储层和盖层。页岩气储层包含有低孔隙度、极低渗透率等不同特征，通常孔隙度需要小于百分之十，渗透率数量级要达到（10^-8～10^-4）mD，一定要进行压裂增产才能最终实现工业上开发。

页岩气几乎存在于全球所有盆地沉积中，然后由于含气饱和度、埋藏深度等异同而含有不一样的工业价值。中国大部分盆地的页岩气理论可采资源数量估计约为26×10¹²m³，与美国24.4×10¹²m³的资源数量大致相当。页岩气的成功开采对我国能源安全有着重要意义。2012年3月我国发布的《页岩气发展规划2011—2015年》要求在2015年实现年产量65×10⁸m^3[1]。中国页岩气的勘察开采正处于开始阶段，初期的开采规划、政府鼓励和核心技术科研尤为重要。

1.1.2页岩气地质特点

页岩气是非常典型的特殊天然气资源，主要以游离或吸附状态，储存在深色泥页岩、高碳泥含量页岩中。页岩气具有自生自储自保，无气水边界，低产，低孔渗或无自然产能等特质，普遍分布在盆地内厚度比较大的页岩烃源岩之中，一般只有进行压裂方面的改造，才能实现工业气流，但是生产寿命长生产的周期稳定。主要导致页岩气成藏的因素，包括岩石矿物成分、吸附气含量、总有机碳含量、含气量、渗透率、地层压力、温度等，因此，在页岩气储层评价中，需要定量地考虑这些因素的影响^[2]。页岩气影响因素关系如图1.1所示。

图1.1 页岩气各影响因素之间的关系

1.1.3全球能源需求趋势与页岩气开发

1.1.3.1页岩气开发在全球能源地位日趋提升