水力压裂法

绝对地应力测量方法

水力压裂法（hydrofracturing method）又称水压致裂法。一种绝对地应力测量方法。测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向。

技术介绍

由图可得关泵压力（ps）、裂缝扩展压力（pr）和破裂压力（pf），并按下式计算主应力：最小水平应力σh=ps，最大水平应力σH=3ps-pr-po，式中：po为孔隙压力。而铅直应力σv可根据上覆岩层的重量计算：σv=ρgH，式中：ρ为岩石密度；g为重力加速度；H为测量深度；主应力方位由印模器确定。此法于20世纪50年代由哈伯特（Hubbert）、威利斯（Willis）在理论上进行论证，60年代由夏德格（Scheidergger）、凯利（Keighley）、费尔赫斯特（Fairhurst）等加以完善，海姆森（Haimson）等分析了压裂液渗入的影响，并作大量野外和室内实验工作。由于操作简便，且无须水力压裂法知道岩石的弹性参量而得到广泛应用。美国已进行很多水力压裂法地应力测量，德国、日本和中国等也已相继开展此项工作。

水力压裂技术的运作如下，把水，砂子和化学试剂的混合液高压泵入地层深处的岩石，打开小的缝隙以允许石油和天然气更流畅的流到钻井口。水平钻探首先是垂直向下一英里或更深开一个钻井，然后再朝水平方向同样以一英里或更长的距离打开另外一个钻井。这样一来，水平钻探便能进入大面积区域的储油岩石。和水平钻探结合，水力压裂技术促进了美国产油量的大幅增长。

应用前景

水力压裂技术将使全球石油供应量增加近1400亿桶，相当于俄罗斯已知石油储量。用于开采美国境内难以获取石油储备的水力压裂技术如能用于刺激其它地方老油田的产量回复，则能在未来几年内带来大量的石油供应。这些可用水力压裂恢复开采的石油中，有三分之二的产量将会来自中东和拉丁美洲。

美国页岩革命中的投机者正在利用水力压裂技术，为日益老化的油气田注入新的活力。而诸如伊朗，俄罗斯，墨西哥和中国在内的国家将能从水力压裂技术中获得更大的利益。北美以外已探明油气田可开采1410亿桶石油，其中1350亿桶需要用到水力压裂技术。这1410亿桶石油中，400亿桶的储量位于伊朗。如果伊朗核问题能达成协议，国际社会解除制裁，伊朗政府希望能吸引国外投资。排在伊朗之后的是向国外投资开放了能源领域的墨西哥，拥有140亿桶的可回复石油储量，随后是俄罗斯，120亿桶，中国60亿桶。

法国、突尼斯和中国的3个油田开采商已经在应用新技术来复兴老油田。法国离巴黎不远的圣马丁-迪-博森内瑞(Saint Martin de Bossenary)油田在1996年废弃，由于法国禁止使用水力压裂技术，该油田采取了水平钻探技术重新进行开采。其石油开采回复速度从40%上升到了44%，该油田的石油储量也因新技术增加了1百万桶，或增长了10%。

除上述国家外，另外前10个拥有超过40亿桶额外石油储量的国家，包括阿联酋，科威特，哈萨克斯坦，阿尔及利亚，利比亚和委内瑞拉。

反对意见

水力压裂法招致了部分人的批评，称水力压裂法引起了美国境内的地震。水力压裂技术在其它地方的应用却并不是那么的广泛，一方面是由于环境方面的反对，另一方面也由于对专业设备的要求。

英国的人口密度比美国大，钻探公司希望通过水力压裂技术开采页岩油气储量，公众却持谨慎态度，认为水力压裂技术在向地层重新回注废水时会引发微小的地震，带来风险。同时，向钻探现场来回运输物料也会带来噪音和扰乱。

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