肖佳林

（中國(guó)石化江漢油田分公司石油工程技術(shù)研究院，湖北武漢430035）

地質(zhì)條件變化對(duì)涪陵頁(yè)巖氣井壓裂的影響及對(duì)策

肖佳林

（中國(guó)石化江漢油田分公司石油工程技術(shù)研究院，湖北武漢430035）

由于埋深、構(gòu)造等地質(zhì)條件發(fā)生改變，頁(yè)巖氣井壓裂面臨新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。涪陵區(qū)塊平面及縱向上地質(zhì)力學(xué)條件、深度和構(gòu)造位置等變化，給水平井分段壓裂工藝實(shí)施及壓后效果帶來(lái)一系列影響。文中分析總結(jié)本區(qū)域儲(chǔ)層地質(zhì)條件的具體變化，評(píng)估了各因素變化對(duì)壓裂改造的影響，特別是埋深增加、復(fù)雜構(gòu)造環(huán)境等對(duì)壓裂工藝實(shí)施的綜合影響；明確了由于深度、構(gòu)造等變化，導(dǎo)致地應(yīng)力、閉合應(yīng)力及內(nèi)聚力增加。另外，巖石塑性破壞影響，使得凈壓力消耗增加、有效凈壓力降低、剪切區(qū)面積減小、人工裂縫帶層理剪切區(qū)域擴(kuò)展受限，進(jìn)而可能影響儲(chǔ)層有效改造體積及壓后效果。最后從分段分簇、壓裂配套材料及泵注程序等方面提出了頁(yè)巖氣井壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化的總體策略和具體方向。

地質(zhì)條件；力學(xué)參數(shù)；派生應(yīng)力；層理；改造體積；深井

涪陵焦石壩頁(yè)巖氣田位于重慶涪陵，屬川東高陡褶皺帶萬(wàn)縣復(fù)向斜焦石壩構(gòu)造帶，目前探明儲(chǔ)量3 805.98×108m3，含氣面積383.54 km2，為全球除北美之外最大的頁(yè)巖氣田。在2013年井組開(kāi)發(fā)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)2014—2015年一期產(chǎn)能建設(shè)階段進(jìn)一步優(yōu)化壓裂工藝及參數(shù)，完成164口井3 037段的壓裂施工，形成了“復(fù)雜縫/網(wǎng)縫+主縫”的壓裂改造思路以及“混合壓裂、組合加砂”的壓裂模式，現(xiàn)場(chǎng)取得了顯著效果。

伴隨勘探開(kāi)發(fā)由主體區(qū)域逐漸南移，相比一期產(chǎn)建主體區(qū)域，外擴(kuò)區(qū)域構(gòu)造更為復(fù)雜，埋深顯著增加，目的層垂深由2 400 m增加至3 800 m，穿行層位跨度增大。由于壓裂地質(zhì)條件發(fā)生變化，現(xiàn)場(chǎng)施工反映施工壓力高、壓力窗口小、加砂難度大、復(fù)雜縫網(wǎng)形成難度增大等問(wèn)題。需深入分析這些變化對(duì)壓裂工藝實(shí)施及壓后效果的潛在影響，以指導(dǎo)不同區(qū)域不同單井、不同小層工藝參數(shù)的針對(duì)性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)。筆者選取本區(qū)塊不同區(qū)域及構(gòu)造位置具有代表性的部分單井，綜合對(duì)比分析不同地質(zhì)、力學(xué)等參數(shù)變化，評(píng)估了儲(chǔ)層地質(zhì)及構(gòu)造條件變化對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層改造的具體影響，并針對(duì)頁(yè)巖氣深井壓裂提出了下一步工藝優(yōu)化調(diào)整的具體策略及方向。

1　地質(zhì)力學(xué)條件變化的影響

涪陵焦石壩區(qū)塊目的層段上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組地層三分性特征明顯，其中下部以碳質(zhì)、硅質(zhì)泥頁(yè)巖為主，中部為濁積砂巖段，上部為含粉砂質(zhì)泥巖段。下部含氣泥頁(yè)巖段是焦石壩地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的目的層段，富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的厚度較大、分布穩(wěn)定，厚度在80～114 m。綜合巖性、電性、物性、地化、含氣性等特征將五峰—龍馬溪組含氣頁(yè)巖段縱向上劃分為3段5個(gè)亞段9個(gè)小層，其中下部38 m優(yōu)質(zhì)氣層段可劃分為5小層，巖性以黑色、灰黑色含碳質(zhì)、硅質(zhì)頁(yè)巖夾粉砂質(zhì)頁(yè)巖為主。選取本區(qū)塊不同埋深、不同區(qū)域及不同構(gòu)造位置的8口導(dǎo)眼井主力層段相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析（見(jiàn)表1），8口井構(gòu)造背景呈現(xiàn)背斜、向斜等多樣性變化。

表1　不同單井地質(zhì)力學(xué)參數(shù)對(duì)比

1.1彈性模量及泊松比

彈性模量和泊松比是表征頁(yè)巖脆性的主要巖石力學(xué)參數(shù)，頁(yè)巖彈性模量高、泊松比低，表示儲(chǔ)層脆性高。脆性是材料的綜合特性，是在自身天然非均質(zhì)性和外在特定加載條件下產(chǎn)生內(nèi)部非均勻應(yīng)力，并導(dǎo)致局部破壞，進(jìn)而形成多維破裂面的能力。頁(yè)巖彈性模量一般為10～80 GPa，泊松比一般為0.20～0.40。隨著深度的增加，不同單井儲(chǔ)層彈性模量整體變化較小，而泊松比隨區(qū)域位置、深度等變化整體增大，反映出儲(chǔ)層巖石塑性增強(qiáng)的變化趨勢(shì)，可能使得壓裂裂縫擴(kuò)展延伸難度增加。隨著井深的增加，巖石的斷裂韌性增大，也反映壓裂過(guò)程中裂縫的延伸可能更加困難。

1.2最小水平主應(yīng)力及水平兩向應(yīng)力差

對(duì)于深部頁(yè)巖儲(chǔ)層，由垂向應(yīng)力、最大和最小水平主應(yīng)力組成的原巖應(yīng)力和孔隙壓力與淺部巖層差異較大。水力壓裂時(shí)巖層的起裂壓力與原始最大最小主應(yīng)力、孔隙壓力、抗張強(qiáng)度等密切相關(guān)，具體關(guān)系為［1］

式中：pb為巖層破裂時(shí)的起裂壓力，MPa；pp為孔隙壓力，MPa；T0為巖層抗拉強(qiáng)度，MPa；σmin，σmax分別為地層原始最小和最大水平主應(yīng)力，MPa。

當(dāng)水平最小主應(yīng)力較低時(shí)需要的巖石起裂壓力也較小，巖層更易起裂進(jìn)而延伸擴(kuò)展。水平應(yīng)力差異系數(shù)是復(fù)雜縫網(wǎng)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵因素，當(dāng)最大與最小水平主應(yīng)力差異較小時(shí)，壓裂改造易形成復(fù)雜的方向性較差的裂縫系統(tǒng)。

基于室內(nèi)試驗(yàn)及測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)各井的地應(yīng)力參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。隨埋深增加，地應(yīng)力明顯增加，由51 MPa增加至77 MPa，反映巖層的起裂難度加大，地層閉合壓力增大，對(duì)壓裂支撐劑的抗破碎強(qiáng)度和長(zhǎng)期導(dǎo)流能力也提出了更高的要求；兩向水平應(yīng)力差異系數(shù)差異較?。?.11～0.15），有利于裂縫轉(zhuǎn)向復(fù)雜化；隨深度增加，水平應(yīng)力差由7.6 MPa增至8.3 MPa，壓裂施工中需要較高的凈壓力來(lái)促使裂縫轉(zhuǎn)向。

1.3內(nèi)聚力變化

內(nèi)聚力反映了同種物質(zhì)內(nèi)部相鄰各部分之間的相互吸引力，主要與巖石的密度、黏土含量、上覆巖層壓力、泊松比等有關(guān)。對(duì)于頁(yè)巖儲(chǔ)層而言，剪應(yīng)力克服使材料顆粒脫落間聯(lián)系的內(nèi)聚力和與正應(yīng)力、摩擦角有關(guān)的摩擦力，促使巖體內(nèi)部發(fā)生滑移而形成剪切破壞。內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角一般根據(jù)三軸壓縮試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)并通過(guò)Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算獲取?；谏皫r儲(chǔ)層測(cè)井資料計(jì)算內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行推導(dǎo)，得出計(jì)算內(nèi)聚力的關(guān)系為

式中：C為內(nèi)聚力，MPa；α為與上覆巖層壓力相關(guān)的系數(shù)；ρ為巖性密度，g/cm3；Vp為測(cè)井聲波時(shí)差的倒數(shù)，m/ μs；μ為動(dòng)態(tài)泊松比；VSH為頁(yè)巖的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)，%。

應(yīng)用式（2）對(duì)Z1，W2，W4，W5等井的內(nèi)聚力進(jìn)行分析，計(jì)算得到的內(nèi)聚力分別為9.0，12.7，15.2，16.5 MPa。伴隨深度增加，內(nèi)聚力明顯增加，一方面可能使得發(fā)生層理剪切破壞的難度高于主體區(qū)域，另一方面考慮層理面黏聚力與剪切區(qū)長(zhǎng)度變化關(guān)系，內(nèi)聚力每增加1.0 MPa，會(huì)使得水力裂縫剪切區(qū)長(zhǎng)度有所減?。?］，亦可能對(duì)頁(yè)巖壓裂改造過(guò)程中人工裂縫剪切區(qū)域的擴(kuò)展產(chǎn)生負(fù)面影響。

2　埋深增加的影響

2.1不同深度頁(yè)巖脆塑性破壞特征

不同破壞模式下具有不同的應(yīng)力一應(yīng)變特征，頁(yè)巖變形破壞過(guò)程中的應(yīng)力一應(yīng)變特征，對(duì)于理解頁(yè)巖脆塑性破壞過(guò)程以及復(fù)雜破裂模式的形成機(jī)制具有重要意義。實(shí)驗(yàn)獲取了不同深度Z1，W1，W2三口井不同層位巖心試樣在相同及不同圍壓下破壞特征及應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)，如圖1所示。

圖1　不同單井、不同層位應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)

由圖可以看出，在相同圍壓20 MPa條件下，由于深度增加導(dǎo)致原巖應(yīng)力增加，3口井相同層位的巖石破壞特征由脆性向偏塑性轉(zhuǎn)變。三軸條件下Z1井①—④號(hào)層表現(xiàn)出較強(qiáng)的脆性特征，W2井反映出明顯的塑性特征。峰值應(yīng)變大于在峰值前軸向應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)表現(xiàn)為直線(xiàn)段，反映本區(qū)域頁(yè)巖內(nèi)部異常致密。

2.2埋深對(duì)人工裂縫延伸擴(kuò)展影響

涪陵焦石壩區(qū)塊五峰—龍馬溪組主力層段層理縫發(fā)育，膠結(jié)強(qiáng)度弱，應(yīng)力差異系數(shù)為0.10～0.15，脆性指數(shù)50%～60%。從裂縫延伸機(jī)理分析，認(rèn)為水力裂縫易沿最大水平主應(yīng)力方向和層理弱面同時(shí)起裂，同時(shí)液體的橫向波及傳遞壓力，層理縫發(fā)生張性破裂，受上覆巖層壓力的影響，橫向波及產(chǎn)生一定的作用距離，發(fā)生層理面的剪切滑移。與此同時(shí)，頁(yè)巖發(fā)生偏離最大主應(yīng)力方向發(fā)生張性破壞，在此過(guò)程，遇到弱面或天然裂縫開(kāi)啟，壓裂裂縫會(huì)發(fā)生多縫的共軛剪切破壞。橫向波及范圍較大，縫高擴(kuò)展受到抑制，形成較復(fù)雜的縫網(wǎng)。

在主裂縫靠近層理面的過(guò)程中，層理面的張開(kāi)區(qū)長(zhǎng)度非常小，剪切區(qū)相對(duì)于張開(kāi)區(qū)長(zhǎng)度要大很多，剪切區(qū)提供主要的導(dǎo)流通道，由于水力壓裂中張開(kāi)區(qū)在壓裂完成后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間會(huì)閉合，因此剪切區(qū)相對(duì)于張開(kāi)區(qū)提供更穩(wěn)定的導(dǎo)流通道［2-11］。由于深度增加，導(dǎo)致地應(yīng)力、閉合應(yīng)力及黏聚力增加，加之巖石塑性破壞影響，凈壓力消耗增加，使得有效凈壓力降低、剪切區(qū)面積減小。塑性增強(qiáng)、層理黏聚力增大，人工裂縫帶層理剪切區(qū)域擴(kuò)展受限，使得壓裂過(guò)程中儲(chǔ)層有效改造統(tǒng)計(jì)受限，進(jìn)而可能影響壓后效果。

3　復(fù)雜構(gòu)造帶附加應(yīng)力的影響

焦石壩區(qū)塊及周緣由東向西可劃分為齊岳山復(fù)背斜、石柱復(fù)向斜、方斗山復(fù)背斜、萬(wàn)縣復(fù)向斜及大天池復(fù)背斜5個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。鑒于本區(qū)江南—雪峰板緣由東南向北西強(qiáng)烈遞進(jìn)擠壓的力學(xué)背景，東傾斷裂為主控?cái)嗔?。其中包括北東向的齊岳山、平橋、石門(mén)、山窩、梓里場(chǎng)斷層，北西向的烏江、大耳山西斷層。整體來(lái)看，隨開(kāi)發(fā)南移及外擴(kuò)，區(qū)域構(gòu)造分布及形態(tài)愈加復(fù)雜，復(fù)雜構(gòu)造帶的水平井沿井眼軌跡應(yīng)力環(huán)境存在多樣性，可能對(duì)人工裂縫延伸擴(kuò)展產(chǎn)生重要影響。構(gòu)造應(yīng)力作用使得背斜、向斜等不同構(gòu)造位置由于巖層彎曲而產(chǎn)生的派生應(yīng)力（附加應(yīng)力）存在明顯差異，在中性面以上派生拉張應(yīng)力，中性面以下為擠壓應(yīng)力區(qū)，應(yīng)力大小與巖層彎曲程度有關(guān)，一般用曲率作為評(píng)價(jià)巖層彎曲程度的指標(biāo)。關(guān)于派生應(yīng)力的疊加問(wèn)題，就背斜區(qū)而言可能派生拉張應(yīng)力，拉張應(yīng)力疊加在最小水平主應(yīng)力上，拉張應(yīng)力為負(fù)值，會(huì)抵消一部分現(xiàn)今最小水平主應(yīng)力；向斜區(qū)則派生正應(yīng)力，派生正應(yīng)力的疊加，可能使得原始最小水平主應(yīng)力增大［3］。由于構(gòu)造派生應(yīng)力影響使得水平兩向應(yīng)力差值發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)裂縫擴(kuò)展形態(tài)和壓裂施工造成影響?？紤]地層的塑性情況，曲率與派生應(yīng)力關(guān)系式為

式中：σp為彎曲派生應(yīng)力，MPa；E為彈性模量，GPa；er為巖石彈塑性系數(shù)；h為變形層厚度，為最大變形曲率，1/km。

結(jié)合涪陵區(qū)塊儲(chǔ)層特征，分析計(jì)算了構(gòu)造派生應(yīng)力隨不同變形曲率、不同彈性模量變化情況，對(duì)應(yīng)于本區(qū)域變形曲率0.02，彈性模量35～40 GPa的情況下可能產(chǎn)生5～7 MPa的派生應(yīng)力，因而背斜區(qū)域，派生應(yīng)力的負(fù)向疊加于最小水平主應(yīng)力，增大兩向水平應(yīng)力差異系數(shù)，不利于裂縫轉(zhuǎn)向和復(fù)雜化；向斜區(qū)域派生應(yīng)力則正向疊加于最小水平主應(yīng)力，造成施工壓力增加，加砂難度加大。

以W3井為例，該井位于石門(mén)向斜西翼斜坡，水平段長(zhǎng)1 742.00 m，垂深跨度較大（3 200.00～3 800.00 m），A，B靶點(diǎn)垂深差584.35 m。A靶點(diǎn)東邊發(fā)育一斷層，直線(xiàn)距離300.00 m，本井水平段中后段裂縫相對(duì)發(fā)育。不同井段施工壓力、曲線(xiàn)特征存在明顯差異（見(jiàn)圖2）。其中第1—8段施工壓力在80～92 MPa的高位區(qū)間運(yùn)行，第21—25段施工壓力則降低至45～60 MPa。這也間接反映出在復(fù)雜構(gòu)造帶沿水平井段軌跡應(yīng)力多樣性條件下，人工裂縫擴(kuò)展受應(yīng)力影響大，裂縫形態(tài)差異大，導(dǎo)致施工曲線(xiàn)響應(yīng)特征也存在較大差異。

圖2　W3井第1—25段施工曲線(xiàn)

4　頁(yè)巖氣深井壓裂工藝優(yōu)化

頁(yè)巖儲(chǔ)層壓裂的目標(biāo)在于有效改造體積最大化，改造體積內(nèi)裂縫復(fù)雜程度最大化。對(duì)于涪陵焦石壩區(qū)塊埋深適中、構(gòu)造平緩的主體區(qū)域，儲(chǔ)層總體上脆性好、地應(yīng)力差異小，一方面選擇減阻水壓裂液，可提高裂縫轉(zhuǎn)向、剪切的概率，溝通更多的天然裂縫和頁(yè)巖層理，增大泄氣面積；另一方面采用黏度相對(duì)較高的膠液，擴(kuò)展裂縫寬度、提高支撐劑濃度和粒徑，增強(qiáng)液體在局部應(yīng)力差異大、泥質(zhì)含量較高層段的造縫能力，形成主縫，提高裂縫導(dǎo)流能力。采用2種液體組合，減阻水造復(fù)雜網(wǎng)縫、擴(kuò)大改造體積；膠液造主縫、提高裂縫導(dǎo)流能力，利用各自?xún)?yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)“復(fù)雜網(wǎng)縫+高導(dǎo)流能力主縫”的壓裂改造目的。壓裂注入初期，裂縫彎曲大、縫寬小，選擇低濃度、小粒徑支撐劑；然后，利用中等粒徑支撐劑，對(duì)裂縫系統(tǒng)形成主要支撐；后期，采用膠液攜帶高濃度、大粒徑支撐劑，形成主導(dǎo)縫，采取“混合壓裂+組合加砂”方式。該工藝的主要目的在于對(duì)不同裂縫系統(tǒng)的分級(jí)支撐，進(jìn)一步滿(mǎn)足形成復(fù)雜縫網(wǎng)的工藝要求。

區(qū)域平面、縱向上壓裂地質(zhì)條件的變化：一方面，由于埋深增加，使得塑性增強(qiáng)、溫度升高、閉合應(yīng)力、地應(yīng)力及施工壓力明顯增加；另一方面，深井多分布在陡坡帶、構(gòu)造高部位，構(gòu)造類(lèi)型（向斜、背斜）多樣化，地層傾角、地應(yīng)力方位及大小發(fā)生較大變化，近井彎曲摩阻增大。縱向不同層段物性、天然裂縫發(fā)育情況等差異，給本區(qū)塊頁(yè)巖氣深井壓裂工藝實(shí)施帶來(lái)一系列變化和挑戰(zhàn)，需結(jié)合壓裂工藝需求對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

4.1分段分簇

隨埋深增加，地層塑性增強(qiáng)，相同間距下裂縫尖端剪應(yīng)力減小，可能使得剪切破裂區(qū)域變小。通過(guò)優(yōu)化段簇間距參數(shù)（如減少段、簇間距、簇?cái)?shù)等），以合理利用誘導(dǎo)應(yīng)力影響，提高裂縫復(fù)雜度。分段分簇總體上應(yīng)以多段少簇為原則，以?xún)?yōu)化裂縫參數(shù)、增加有效裂縫條數(shù)為目的，以實(shí)現(xiàn)水平段充分改造，提高泄氣面積。

4.2壓裂配套材料

針對(duì)深層頁(yè)巖氣儲(chǔ)層高溫、高壓等特點(diǎn)，優(yōu)化包括前置酸液、壓裂液及支撐劑等配套材料以滿(mǎn)足深層頁(yè)巖氣層改造的工藝需求。目的層段儲(chǔ)層塑性增強(qiáng)，裂縫延伸相對(duì)困難，同時(shí)上覆巖層壓實(shí)作用增加，酸液與天然裂縫、層理接觸面積減小，一定程度上限制了酸化效果，考慮優(yōu)化前置酸液體系，比如采用土酸，加入抑制二次沉淀酸液添加劑，提高酸液的處理效果，降低施工壓力。壓裂液體系需綜合考慮耐溫、抗剪切、降阻性能、攜砂、破膠等性能。通過(guò)優(yōu)化減阻水及膠液配方，適當(dāng)提高液體黏度，促進(jìn)主縫延伸，同時(shí)提高防膨劑用量，減小壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。支撐劑應(yīng)選擇高強(qiáng)度、低嵌入、高導(dǎo)流的系列支撐劑和組合。

4.3施工參數(shù)

深井頁(yè)巖儲(chǔ)層黏土礦物含量增加，儲(chǔ)層塑性增強(qiáng)，閉合應(yīng)力增大，對(duì)裂縫導(dǎo)流能力要求更高。為實(shí)現(xiàn)有效的裂縫改造體積，一方面可調(diào)整前置液階段類(lèi)型、用量及排量變化，優(yōu)化造縫時(shí)機(jī)及造縫效果；另一方面適當(dāng)增加用液規(guī)模，泵注程序設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能提高綜合施工砂液比，延緩導(dǎo)流能力遞減，提升高閉合應(yīng)力下低鋪砂濃度下裂縫導(dǎo)流能力。如采用低起步小增幅、段塞式、中長(zhǎng)段塞連續(xù)加砂、增加中低砂比段塞數(shù)量和攜砂液量等模式的加砂程序設(shè)計(jì)；考慮多粒徑支撐劑與多尺度裂縫寬度匹配，適當(dāng)增加小粒徑的比例；改善支撐剖面，避免形成點(diǎn)或不連續(xù)的小面積支撐，采用大段塞或連續(xù)加砂模式，以形成連續(xù)支撐剖面為目標(biāo)；針對(duì)天然裂縫發(fā)育儲(chǔ)層，為增加裂縫復(fù)雜度，從暫堵轉(zhuǎn)向考慮優(yōu)化泵注程序，施工后期可采取中間加入“減阻水+粉陶”或“膠液+粉陶”主動(dòng)性粉陶段塞、中途轉(zhuǎn)換膠液等措施，提高凈壓力，促使天然裂縫/次生縫開(kāi)啟，促進(jìn)裂縫復(fù)雜化。

5　結(jié)論

1）伴隨埋深、構(gòu)造形態(tài)、裂縫發(fā)育狀況、穿行層位等一系列地質(zhì)及構(gòu)造條件變化，形成復(fù)雜縫網(wǎng)的基礎(chǔ)地質(zhì)條件發(fā)生了一定的變化。由于深度增加、塑性增強(qiáng)、層理黏聚力增大，凈壓力消耗增加，使得有效凈壓力降低、剪切區(qū)面積減小，人工裂縫帶層理剪切區(qū)域擴(kuò)展受限，可能造成壓裂過(guò)程中儲(chǔ)層有效改造體積受限，進(jìn)而影響壓后效果。

2）復(fù)雜構(gòu)造帶存在的應(yīng)力多變環(huán)境及大尺度天然裂縫，會(huì)間接影響壓裂裂縫延伸擴(kuò)展，導(dǎo)致各區(qū)域人工裂縫形態(tài)存在明顯差異。不同構(gòu)造位置（背斜、向斜、斷層）派生應(yīng)力差別較大，使得水平兩向應(yīng)力差值發(fā)生變化，會(huì)對(duì)涪陵區(qū)塊頁(yè)巖氣水平井現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工造成一定影響。

3）針對(duì)頁(yè)巖氣深井及復(fù)雜構(gòu)造帶單井，在充分認(rèn)識(shí)巖性、應(yīng)力、天然裂縫產(chǎn)狀變化的基礎(chǔ)上，可以從分段分簇、壓裂液配方體系及泵注程序優(yōu)化等幾個(gè)方面完善工藝參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)增加儲(chǔ)層有效改造體積和裂縫復(fù)雜程度的目標(biāo)。

［1］張金才，尹尚先.頁(yè)巖油氣與煤層氣開(kāi)發(fā)的巖石力學(xué)與壓裂關(guān)鍵技術(shù)［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2014，39（8）：1693-1694.

［2］李芷等.頁(yè)巖水力壓裂水力裂縫與層理面擴(kuò)展規(guī)律研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015，34（1）：19.

［3］周文.川西致密儲(chǔ)層現(xiàn)今地應(yīng)力場(chǎng)特征及石油工程地質(zhì)應(yīng)用研究［D］.成都：成都理工大學(xué)，2006：18-19.

［4］張強(qiáng)德，趙萬(wàn)祥，王法軒.高能氣體壓裂技術(shù)［J］.斷塊油氣田，1994，1（3）：50-60.

［5］郭少斌，趙可英.鄂爾多斯盆地上古生界泥頁(yè)巖儲(chǔ)層含氣性影響因素及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36（6）：678-683.

［6］蔣廷學(xué)，卞曉冰，袁凱，等.頁(yè)巖氣水平井分段壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法［J］.石油鉆探技術(shù)，2014，42（2）：1-6.

［7］李瑋，紀(jì)照生.暫堵轉(zhuǎn)向壓裂機(jī)理有限元分析［J］.斷塊油氣田，2016，23（4）：514-517.

［8］宋振響，李忠博，張璽，等.松遼盆地梨樹(shù)斷陷蘇家屯地區(qū)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征及含氣性評(píng)價(jià)［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2015，37（5）：606-613.

［9］李小龍，肖雯，劉曉強(qiáng)，等.壓裂返排技術(shù)優(yōu)化［J］.斷塊油氣田，2015，22（3）：402-404.

［10］周成香，周玉倉(cāng)，李雙明，等.川東南頁(yè)巖氣井壓裂降壓技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2014，42（4）：42-47.

［11］趙超.致密氣藏多段壓裂水平井非穩(wěn)態(tài)復(fù)合產(chǎn)能模型［J］.斷塊油氣田，2015，22（5）：651-655.

（編輯楊會(huì)朋）

Influence of geological condition change on shale gas well fracturing in Fuling and its strategy

XIAO Jialin
（Research Institute of Petroleum Engineering，Jianghan Oilfield Company，SINOPEC，Wuhan 430035，China）

Because of the change of the geological conditions such as the buried depth and geological structure，the hydraulic fracturing for shale-gas wells is facing new problems and challenges.The change of geological mechanics condition，depth and structure position of the Fuling Block both in the plane and vertical directions has brought about a series of effects on the fracturing technique for horizontal well.Analyzing and summarizing the specific change of reservoir geological conditions，the influence of various factors on the fracturing transformation is evaluated，especially the influence of the buried depth and complex structure environment on the fracturing process.Due to the depth and structure changes，there is a significant increase in in-situ stress，closure stress and cohesion.The plasticity damage of rock results in the net pressure consumption increase，the effective net pressure reduction，shear area decrease，and limited bedding shear zone expansion of hydraulic fracture，which may affect the storage layer effective transformation volume and pressure effect.The overall strategy and the specific direction of optimizing fracturing techniques for shale-gas wells are presented from the following aspects，the cluster space，the matching material of fracturing，and the pumping program.

geological condition；mechanical parameter；derived stress；bedding；stimulated reservoir volume；deep well

中國(guó)石化集團(tuán)公司科技項(xiàng)目“涪陵區(qū)塊頁(yè)巖氣層改造技術(shù)研究”（P14092）、“涪陵地區(qū)深井高壓頁(yè)巖氣壓裂方式研究”（P15138）

TE375

A

10.6056/dkyqt201605028

2016-03-01；改回日期：2016-07-12。

肖佳林，男，1984年生，工程師，碩士，2011年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)油氣田開(kāi)發(fā)工程專(zhuān)業(yè)。E-mail：799071660@qq.com。

引用格式：肖佳林.地質(zhì)條件變化對(duì)涪陵頁(yè)巖氣井壓裂的影響及對(duì)策［J］.斷塊油氣田，2016，23（5）：668-672.

XIAO Jialin.Influence of geological condition change on shale gas well fracturing in Fuling and its strategy［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（5）：668-672.