黄中伟，武晓光，邹文超，杨睿月，谢紫霄

中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 昌平 102249

引言

中国非常规油气资源丰富，页岩气、页岩油、致密气、致密油、煤层气等开发利用潜力巨大，是未来重要的能源接替领域之一[1-2]。水力压裂是实现非常规油气经济开发的重要手段，然而，随着环保意识的增强，水力压裂所面临的问题日益凸显：（1）水力压裂耗水量巨大，页岩气等非常规储层压裂单井用水量达上万方，在干旱的国家和地区作业成本陡增，极大程度地限制了水力压裂的大规模推广和应用[3]。（2）压裂液中含有大量的化学添加剂，压裂过程中，这些化学物质极易进入地下水层，造成地下水和环境污染[4]。（3）非常规油气储层低孔、低渗特征明显，且黏土矿物含量普遍偏高，水力压裂可能会引起严重的水锁和水敏伤害，造成黏土矿物膨胀，堵塞孔喉，压裂液返排困难、返排率低，阻碍油气的流动与开采[5-6]。

目前，水力压裂技术在欧美部分国家和地区开始受到不同程度的限制。在此背景下，各国学者积极探索无水压裂技术，替代传统水力压裂。

液氮压裂是一种重要的无水压裂技术，早在20 世纪90 年代，就有学者提出利用液氮来替代常规的水基压裂液对煤层进行改造的技术思路[7]，并在页岩气及煤岩气等地层中成功地进行了现场应用。液氮压裂是指采用适当的地面设备和工艺将液氮以常规压裂排量和超低温状态（−195.56～−180.44°C）泵注至井底，在地层中形成人工压裂裂缝。……