儲層體積壓裂改造可行性分析

田建超 胡佳佳（中國石油大學（北京）， 北京 102249）

儲層體積壓裂改造可行性分析

田建超 胡佳佳（中國石油大學（北京）， 北京 102249）

體積壓裂技術通過使主裂縫與次生裂縫相互交織形成復雜的裂縫網絡系統(tǒng)，使得儲層基質與裂縫壁面的接觸面積大大增加，極大地降低了油氣從基質向裂縫的有效滲流距離，從整體上提高了目的儲層的滲透率。然而，并不是所有的儲層都可以實現(xiàn)體積壓裂改造，復雜縫網的形成需要滿足一定的力學條件和相應的施工工藝技術。儲層礦物成分、天然裂縫發(fā)育程度、地應力等因素是形成復雜縫網的必要基礎；施工壓裂液量、壓裂液粘度和砂濃度等也影響著復雜縫網的形成和延伸。

儲層；體積壓裂；復雜縫網

1 致密油儲層體積壓裂技術

所謂體積壓裂改造就是指在水力壓裂過程中，使天然裂縫不斷擴張和脆性巖石產生剪切滑移，從而形成天然裂縫與人工裂縫相互交錯的裂縫網絡系統(tǒng)，增加儲層改造體積，提高油井產量和采收率。

圖1 體積改造后的裂縫網絡及剪切示意圖

2 縫網形成條件

2.1 儲層地質條件

（1）儲層礦物成分（巖石脆性指數）。儲集層的巖石礦物質成分對體積縫網形成的影響主要體現(xiàn)在其改變巖石力學的性質，從而影響裂縫的開裂方式，和裂縫開啟后的延伸方向。研究和實驗表明，巖石中硅質的含量越高，儲集層越容易形成復雜網絡裂縫，增大儲層改造體積。而對于缺少碳酸鹽夾層和硅質含量的儲集層而言，便很難實現(xiàn)體積壓裂。儲集層的巖石礦物成分與裂縫網絡系統(tǒng)形成的關系可以用脆性指數來表征，不同的儲集層，巖石礦物組分相差很大，脆性指數也大不相同，實現(xiàn)體積壓裂所用的壓裂液體系和工藝技術也不盡相同。

（2）天然裂縫發(fā)育程度。一般來講，體積壓裂縫網的形成，主要是通過人工裂縫溝通天然裂縫而成，因而儲集層中的天然裂縫發(fā)育程度及其方位都會影響著縫網的形成和延伸。一般來講，人工裂縫和天然裂縫夾角越小，天然裂縫就更容易張開并改變原來的延伸路徑，為裂縫網絡的形成創(chuàng)造有利條件；若人工裂縫與天然裂縫夾角大于60度，則不論多大的水平應力差，都不能使天然裂縫張開，更不具備形成復雜裂縫網絡的條件。

（3）地應力大小和方位。儲層地應力各向異性越弱，越容易形成體積縫網；當各向異性較強時，很難在主裂縫的兩側形成分支的裂縫，則更難形成復雜網絡系統(tǒng)。且儲層水平主應力的差越小，則越容易形成復雜縫網系統(tǒng)。

表1 水平主應力差與體積改造裂縫形態(tài)的關系

2.2 施工工藝條件

（1）壓裂液用量。大排量、多簇射孔壓裂是增加縫網復雜程度的重要思路。對相同的儲層而言，泵注排越高，縫內凈壓力越高，越有助于提高裂縫的復雜程度；增大壓裂液總量能夠增大目的層的改造體積。

（2）壓裂液粘度。低黏度的流體能較快速地向天然裂縫內滲濾，可以起到一定的潤滑作用，有利于天然裂縫的開啟；中等粘度的壓裂液可以提高攜砂能力，形成中等復雜程度縫網。

3 縫網壓裂實現(xiàn)途徑

（2）縫內封堵技術。現(xiàn)場的試驗和應用證明，在壓裂施工的過程中，先在攜砂液中加入常規(guī)粒徑的支撐劑并逐漸提高支撐劑濃度，當形成一定形態(tài)的主裂縫之后，便加入大粒徑支撐劑進行封堵，施工壓力會有明顯的提高，表明縫內凈壓力得到了有效提升，可能會壓開新的分支裂縫，形成復雜縫網。

（3）端部脫砂技術。該技術的關鍵在于向井筒注入攜砂液的過程中，要求主裂縫內的砂漿的前緣要比常規(guī)壓裂提前到達裂縫端部的周邊，實現(xiàn)在裂縫周邊脫砂，這樣可以限制裂縫長度的繼續(xù)增加，使得縫內壓力逐漸升高。

4 認識和建議

（1）復雜縫網的形成，可以很大程度上提高裂縫壁面與基質的接觸面積，增大儲層改造體積，提高油氣采收率。

（2）體積壓裂復雜縫網能否形成，取決于儲集層地質特征和壓裂施工工藝兩個方面。