多尺度體積壓裂支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用

劉建坤，謝勃勃，吳春方，蔣廷學(xué)，眭世元，沈子齊

（1.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；2.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101；3.中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249）

0 引言

對(duì)于具有潛在天然裂縫或天然裂縫比較發(fā)育的致密砂巖或頁(yè)巖儲(chǔ)層，壓裂形成的裂縫一般具有多尺度特征，即形成多尺度的裂縫系統(tǒng)[1]：既有縫寬較大的主裂縫系統(tǒng)，又有天然裂縫張開(kāi)后形成的縫寬較小的次裂縫系統(tǒng)，甚至還有細(xì)裂縫張開(kāi)后形成的縫寬更小的微裂縫系統(tǒng)；微細(xì)裂縫及分支縫系統(tǒng)由于縫寬較小，優(yōu)先與粒徑較小的支撐劑優(yōu)先進(jìn)行匹配；而大粒徑的支撐劑由于粒徑及運(yùn)移阻力均較大，較難進(jìn)入微細(xì)裂縫及分支縫系統(tǒng)，多數(shù)鋪置堆積在主裂縫系統(tǒng)中。體積壓裂改造的目標(biāo)就是把支撐劑高效的輸送并鋪置到多尺度裂縫系統(tǒng)中，使多尺度裂縫得到有效支撐并保持較高導(dǎo)流能力。壓裂過(guò)程中采用的加砂方式、支撐劑組合方式等，不僅影響到支撐劑在多尺度裂縫中的鋪置狀態(tài)及支撐效率，而且決定壓后裂縫有效導(dǎo)流能力及壓裂增產(chǎn)的有效性。

近年內(nèi)，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)裂縫中支撐劑的短期導(dǎo)流能力、長(zhǎng)期導(dǎo)流能力變化規(guī)律以及導(dǎo)流能力影響因素等方面進(jìn)行了大量的研究[2-22]，但針對(duì)體積壓裂主裂縫及分支縫系統(tǒng)導(dǎo)流能力變化機(jī)理方面的研究較少。結(jié)合鄂南致密油藏儲(chǔ)層實(shí)際溫度及閉合壓力條件，采用單一粒徑和組合粒徑的鋪置方式，在不同閉合壓力、粒徑組合方式、鋪置濃度及應(yīng)力循化加載條件下，實(shí)驗(yàn)探索了多尺度主裂縫及分支縫內(nèi)支撐劑的導(dǎo)流能力變化規(guī)律及主控因素，研究結(jié)果對(duì)體積壓裂支撐劑優(yōu)選、加砂方式優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

采用由美國(guó)Core Lab 公司生產(chǎn)的“AFCS-845酸蝕裂縫導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)試驗(yàn)系統(tǒng)”，設(shè)備能進(jìn)行壓裂支撐劑短期和長(zhǎng)期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)、壓裂酸化工作液巖心板濾失試驗(yàn)、API 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)、支撐劑嵌入巖板評(píng)價(jià)、裂縫寬度測(cè)量等；導(dǎo)流室按照API 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可以模擬地層溫度和閉合壓力下，開(kāi)展兩級(jí)裂縫系統(tǒng)內(nèi)支撐劑的長(zhǎng)期及短期導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)研究。設(shè)備實(shí)驗(yàn)溫度為0～177 ℃，加載閉合壓力為0～137.9 MPa，支撐劑試驗(yàn)液體壓力為0～6.9 MPa，支撐劑試驗(yàn)液體流量為0～20 mL/min，流動(dòng)壓力測(cè)量范圍為0～20.7 MPa，裂縫寬度測(cè)量為12.7±0.002 5 mm，導(dǎo)流能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)周期0～720 h。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)巖心取自鄂南某致密油藏的全直徑巖心，然后加工成符合API 導(dǎo)流室尺寸的巖心片，以真實(shí)地模擬壓裂縫壁的嵌入及濾失情況。支撐劑選用國(guó)內(nèi)壓裂常用的70/140 目、40/70 目、20/40 目3種不同粒徑的中密度陶粒支撐劑，3 種支撐劑在86 MPa 閉合壓力加載下破碎率均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求；實(shí)驗(yàn)測(cè)量介質(zhì)為蒸餾水。

圖1 導(dǎo)流實(shí)驗(yàn)巖板及安裝巖板后的導(dǎo)流槽

2 實(shí)驗(yàn)原理及方法

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理是根據(jù)達(dá)西定律來(lái)計(jì)算支撐劑充填層在層流（達(dá)西流）條件下的支撐劑導(dǎo)流能力，其計(jì)算公式為：

式中，（Kw）f為裂縫導(dǎo)流能力，D·cm；μ為實(shí)驗(yàn)溫度下實(shí)驗(yàn)流體的黏度，mPa·s；Q為流量，cm3/min；Δp為導(dǎo)流室入口與出口的壓力差，kPa。

實(shí)驗(yàn)方法參考標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6302—2009 壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法及美國(guó)StimLab 短期導(dǎo)流能力測(cè)試推薦方法。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

結(jié)合鄂南致密油藏儲(chǔ)層實(shí)際溫度條件，實(shí)驗(yàn)溫度為90 ℃，閉合壓力按10、20、30、40、52、60、69、80、86 MPa 逐漸升高加載，實(shí)驗(yàn)在1、5、10 mL/min 3 個(gè)流量下測(cè)試支撐劑導(dǎo)流能力并取平均值。

2.2.1 主裂縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)

1）在10 kg/m3鋪砂濃度下，開(kāi)展3 種粒徑支撐劑（70/140 目、40/70 目、20/40 目）在單一粒徑鋪置條件下的主裂縫內(nèi)支撐劑短期導(dǎo)流能力；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后泄壓，然后再按10、20、30、40、52、60、69、80、86 MPa 進(jìn)行應(yīng)力循環(huán)加載，研究應(yīng)力循環(huán)加載變化對(duì)主裂縫導(dǎo)流能力的影響。

2）在10 kg/m3鋪砂濃度下，開(kāi)展3 種目數(shù)支撐劑在組合粒徑鋪置條件下的支撐劑短期導(dǎo)流能力，研究3 種粒徑支撐劑占比對(duì)導(dǎo)流能力的影響，優(yōu)選出主裂縫內(nèi)最佳、最經(jīng)濟(jì)支撐劑組合方式；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后泄壓，參照上面進(jìn)行應(yīng)力循環(huán)加載，研究應(yīng)力循環(huán)加載變化對(duì)主裂縫導(dǎo)流能力的影響。

3）在最佳支撐劑組合方式下，開(kāi)展不同鋪砂濃度下（5、10、15 kg/m3）支撐劑短期導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)，研究主裂縫內(nèi)鋪砂濃度對(duì)導(dǎo)流能力影響規(guī)律。具體實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1 主裂縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)方案

2.2.2 分支縫內(nèi)最小鋪砂濃度測(cè)定實(shí)驗(yàn)

①分別在0.5、1.0 kg/m3鋪砂濃度下，開(kāi)展2種目數(shù)支撐劑（70/140 目、40/70 目）在單一粒徑及組合粒徑鋪置、不同閉合壓力下分支縫內(nèi)的支撐劑短期導(dǎo)流能力；②通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，單一粒徑鋪置條件下，70/140 目支撐劑在0.5 kg/m3的支撐劑鋪置濃度下，加載閉合壓力后，導(dǎo)流能力基本歸零，在儀器測(cè)量范圍內(nèi)無(wú)法測(cè)出有效的導(dǎo)流能力；40/70 目支撐劑在0.5 kg/m3支撐劑鋪置濃度下，當(dāng)閉合壓力超過(guò)30 MPa 后導(dǎo)流能力基本歸零，無(wú)法測(cè)出有效的導(dǎo)流能力。而在1.0 kg/m3鋪砂濃度下，在最大閉合壓力下，單一粒徑鋪置的2 種粒徑支撐劑均能測(cè)出有效導(dǎo)流能力。③組合粒徑鋪置條件下，以0.5 kg/m3鋪置濃度鋪置支撐劑，當(dāng)閉合壓裂超過(guò)30 MPa 后也無(wú)法測(cè)出有效的導(dǎo)流能力；以1.0 kg/m3鋪砂濃度鋪置支撐劑時(shí)，在最大閉合壓力下，也能測(cè)出有效導(dǎo)流能力。④在儀器有效測(cè)量范圍內(nèi)，確定分支縫內(nèi)最小鋪砂濃度為1.0 kg/m3。

2.2.3 分支縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)

①在1 kg/m3鋪砂濃度下，開(kāi)展2 種目數(shù)支撐劑（70/140 目、40/70 目）在單一粒徑鋪置條件下的分支縫支撐劑短期導(dǎo)流能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后泄壓，進(jìn)行應(yīng)力循環(huán)加載，研究應(yīng)力循環(huán)加載變化對(duì)分支縫導(dǎo)流能力的影響；②在1 kg/m3鋪砂濃度下，開(kāi)展2 種目數(shù)支撐劑在組合粒徑鋪置條件下的支撐劑短期導(dǎo)流能力，研究2 種粒徑支撐劑占比對(duì)導(dǎo)流能力的影響，優(yōu)選出分支裂縫內(nèi)最佳、最經(jīng)濟(jì)支撐劑組合方式，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后泄壓，進(jìn)行應(yīng)力循環(huán)加載，研究應(yīng)力循環(huán)加載變化對(duì)分支縫導(dǎo)流能力的影響；③在最佳支撐劑組合方式下，開(kāi)展不同鋪砂濃度下（0.5、1.0、2 kg/m3）支撐劑短期導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)，研究分支裂縫內(nèi)鋪砂濃度對(duì)導(dǎo)流能力影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)表2。

表2 分支縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)方案

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 主裂縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力

分析主裂縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力變化曲線（見(jiàn)圖2）可知，無(wú)論是在單一粒徑還是組合粒徑鋪置條件下，支撐劑導(dǎo)流能力隨閉合壓力的增加而降低，這種降低趨勢(shì)存在2 個(gè)明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分別在閉合壓力為30、69 MPa 時(shí)，閉合壓力在10～30 MPa 為導(dǎo)流能力緩慢降低階段，閉合壓力在30～60 MPa為導(dǎo)流能力快速降低階段，當(dāng)閉合壓力在60～86 MPa 時(shí)導(dǎo)流能力降低趨勢(shì)又逐漸變緩。

圖2 主裂縫內(nèi)不同鋪砂方式下支撐劑導(dǎo)流能力變化規(guī)律

單一粒徑鋪置條件下，大粒徑支撐劑（20/40目）的導(dǎo)流能力對(duì)閉合壓力更敏感，導(dǎo)流能力隨閉合壓力增加遞減更快，在52、69 和86 MPa 的閉合壓力下導(dǎo)流能力分別下降了63.1%、82.3%和90.8%；而小粒徑支撐劑（70/140 目）和中粒徑支撐劑（40/70 目）的導(dǎo)流能力隨閉合壓力增加遞減則相對(duì)較緩；小粒徑支撐劑在52、69 和86 MPa 的閉合壓力下導(dǎo)流能力分別下降了33.8%、50.4%和65.5%，中粒徑支撐劑在52、69 和86 MPa 的閉合壓力下導(dǎo)流能力分別下降了18.6%、41.4%和65.8%。

3 種粒徑組合鋪置條件下，不同比例組合支撐劑的導(dǎo)流能力對(duì)閉合壓力敏感性與單一大粒徑鋪置情況基本相當(dāng)，但比起小粒徑支撐劑及中粒徑支撐劑對(duì)閉合壓力更敏感；在52、69 和86 MPa 的閉合壓力下導(dǎo)流能力分別下降了63.5%～69.4%、80.8%～86.0%和89.9%～92.0%。

3 種粒徑組合鋪置條件下（圖2），支撐劑在不同閉合壓力下的導(dǎo)流能力優(yōu)于單一小粒徑及單一中粒徑鋪置。3 種粒徑支撐劑在不同比例組合下，以10%（70/140 目）+30%（40/70 目）+60%（20/40 目）組合方式最優(yōu)，以33%（70/140 目）+33%（40/70 目）+33%（20/40 目）均勻組合方式最差，以20%（70/140目）+30%（40/70 目）+50%（20/40 目）及10%（70/140目）+40%（40/70 目）+50%（20/40 目）組合方式導(dǎo)流能力較優(yōu)，以20%（70/140 目）+40%（40/70 目）+40%（20/40 目）組合方式較差。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，在不同閉合壓力下的壓裂組合加砂中，存在一個(gè)最優(yōu)的組合方式[20%（70/140 目）+30%（40/70 目）+50%（20/40 目）]，既能滿足體積壓裂工藝的要求，又能保持較高的導(dǎo)流能力。

3 種粒徑在同一比例組合鋪置條件下（圖3），裂縫內(nèi)支撐劑鋪置砂濃度越大，在不同閉合壓力下的導(dǎo)流能力也越大；但隨著閉合壓力的逐漸增大，高濃度鋪砂條件下導(dǎo)流能力與低濃度鋪砂條件下導(dǎo)流能力差距逐漸變小。所以對(duì)于致密油、頁(yè)巖油等油藏，在滿足工藝條件下，應(yīng)盡可能地提高壓裂加砂強(qiáng)度和縫內(nèi)鋪砂濃度，力求壓后實(shí)現(xiàn)縫內(nèi)高導(dǎo)流；但對(duì)于深層、超深層儲(chǔ)層，由于閉合壓力高，在工藝上實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度及高砂比加砂較難，可采用中等砂比、中等加砂強(qiáng)度來(lái)加砂，兼顧安全加砂及壓后裂縫保持較高的導(dǎo)流能力。

圖3 主裂縫內(nèi)不同鋪砂濃度下支撐劑導(dǎo)流能力變化規(guī)律

3.2 分支縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力

分析分支裂縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力變化曲線（見(jiàn)圖4）可知，無(wú)論是在單一粒徑還是組合粒徑鋪置條件下，支撐劑導(dǎo)流能力隨閉合壓力的增加而降低。單一粒徑鋪置條件下，這種降低趨勢(shì)存在2 個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分別在閉合壓力為40、60 MPa 時(shí)，閉合壓力在10～40 MPa 為分支縫導(dǎo)流能力快速降低階段，閉合壓力在40～60 MPa為導(dǎo)流能力緩慢降低階段；當(dāng)閉合壓力在60～86 MPa 時(shí)，導(dǎo)流能力降低趨勢(shì)進(jìn)一步變緩，分支縫內(nèi)導(dǎo)流能力對(duì)高閉合壓力敏感性逐漸減弱。2 種粒徑組合鋪置條件下，這種降低趨勢(shì)在閉合壓力為52 MPa 時(shí)發(fā)生變化；閉合壓力在10～50 MPa 時(shí)，分支縫導(dǎo)流能力隨閉合壓力增加快速降低；閉合壓力在52～86 MPa 時(shí)，隨著閉合壓力增加，導(dǎo)流能力降低趨勢(shì)逐漸變緩，分支縫內(nèi)導(dǎo)流能力對(duì)閉合壓力敏感性也逐漸減弱。

圖4 分支縫內(nèi)不同鋪砂方式下支撐劑導(dǎo)流能力變化規(guī)律

單一粒徑鋪置條件下，不同比例組合支撐劑的導(dǎo)流能力對(duì)閉合壓力敏感性與兩種粒徑組合鋪置情況基本相當(dāng)；在52、69 和86 MPa 的閉合壓力下導(dǎo)流能力分別下降了64.9%～69.5%、75.8%～82.1%和84.1%～87.9%。2 種粒徑組合鋪置條件下（圖4），支撐劑在不同閉合壓力下的導(dǎo)流能力優(yōu)于單一小粒徑支撐劑鋪置，但差于單一中粒徑支撐劑鋪置。2 種粒徑支撐劑在不同比例組合下，以50%（70/140 目）+50%（40/70 目）均勻組合方式最優(yōu)，以80%（70/140 目）+20%（40/70 目）組合方式最差，65%（70/140 目）+35%（40/70 目）組合方式介于兩者之間。所以在分支縫開(kāi)啟后加砂階段，采用等量的小粒徑支撐劑與大粒徑支撐劑依次進(jìn)行加砂，以實(shí)現(xiàn)壓后分支縫內(nèi)保持較高的導(dǎo)流能力。

2 種粒徑在同一比例組合鋪置條件下（見(jiàn)圖5），分支縫內(nèi)支撐劑鋪置砂濃度越大，在不同閉合壓力下的導(dǎo)流能力也越大；但隨著閉合壓力的逐漸增大，尤其是超過(guò)69 MPa 后，高濃度鋪砂條件下導(dǎo)流能力與低濃度鋪砂條件下導(dǎo)流能力差距逐漸變小。

3.3 應(yīng)力循環(huán)加載條件下支撐劑導(dǎo)流能力

分析主裂縫內(nèi)應(yīng)力循環(huán)加載前后支撐劑導(dǎo)流能力變化情況可知（見(jiàn)圖6），無(wú)論支撐劑采用單一粒徑鋪置還是采用組合鋪置的方式，第一輪實(shí)驗(yàn)結(jié)束泄壓后，隨著第二輪閉合壓力從10 MPa 開(kāi)始依次加載，主裂縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力隨著閉合壓力增加繼續(xù)減小，當(dāng)閉合壓裂達(dá)到86 MPa 時(shí)，支撐劑導(dǎo)流能力相比第一輪對(duì)應(yīng)閉合壓力下加載時(shí)降低了68.9%～71.4%，導(dǎo)流能力損失將近70%；即使在低閉合壓力下也無(wú)法恢復(fù)到第一輪應(yīng)力加載時(shí)的導(dǎo)流能力，應(yīng)力加載破壞對(duì)支撐劑導(dǎo)流能力的影響是不可逆的。

圖5 分支縫內(nèi)不同鋪砂濃度下支撐劑導(dǎo)流能力變化規(guī)律

圖6 主裂縫內(nèi)應(yīng)力循環(huán)加載前后支撐劑導(dǎo)流能力

分析分支縫內(nèi)應(yīng)力循環(huán)加載前后支撐劑導(dǎo)流能力變化情況可知（圖7），無(wú)論支撐劑采用單一粒徑鋪置還是采用組合鋪置的方式，也具有和主裂縫同樣的規(guī)律，但第二輪應(yīng)力循環(huán)加載達(dá)到86 MPa時(shí)，支撐劑導(dǎo)流能力相比第一輪對(duì)應(yīng)閉合壓力下加載時(shí)降低了58.3%～64.2%，導(dǎo)流能力損失將近60%，降低速率稍低于主裂縫。

圖7 分支縫內(nèi)應(yīng)力循環(huán)加載前后支撐劑導(dǎo)流能力

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用

基于上述多尺度體積壓裂支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，在中石化鄂南、泌陽(yáng)凹陷、北部凹陷等致密油藏區(qū)域多口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用，以下重點(diǎn)以泌陽(yáng)凹陷探井A 井為例說(shuō)明具體實(shí)施過(guò)程（圖8、圖9）。

A 井壓裂目的層段（3592.0～3597.0 m，5.0 m/1 層）為灰色含礫細(xì)砂巖，壓力系數(shù)為0.93，油層溫度為139.7 ℃，為低孔低滲（孔隙度為5.78%，滲透率為2.5×10-3μm2）常溫常壓油層。壓裂采用了多尺度體積壓裂的技術(shù)思路：①綜合控縫高措施：綜合儲(chǔ)層地質(zhì)條件，通過(guò)射孔、酸預(yù)處理及施工參數(shù)優(yōu)化，有效控制裂縫縱向過(guò)度延伸；②充分造主縫：前置液造縫液體類型、壓裂液黏度、排量及造縫模式優(yōu)化，使主裂縫充分延伸；③多尺度分支縫開(kāi)啟及擴(kuò)展：主裂縫充分延伸基礎(chǔ)上通過(guò)交替注入膠凝酸段塞及縫端封堵提高縫內(nèi)凈壓力，使得分支縫、天然裂縫得到開(kāi)啟延伸；④多尺度裂縫飽充填：通過(guò)攜砂液類型、支撐劑類型及加入模式綜合優(yōu)化，優(yōu)化裂縫砂堤剖面，提高裂縫充填度；⑤低傷害壓裂液體系：在壓裂造縫、低砂比加砂、高砂比加砂階段分別采用三種不同黏度（低黏度、中黏度、高黏度）的清潔壓裂液體系，盡可能降低稠化劑使用濃度，降低基質(zhì)傷害及裂縫傷害。⑥采用變排量施工，結(jié)合液體黏度增加，逐漸提高縫內(nèi)靜壓力，從壓裂造縫、低砂比加砂、高砂比加砂階段分別采用不同排量，排量依次為2.5 m3/min～3.0 m3/min～4.0 m3/min～5.0 m3/min。

考慮多尺度體積壓裂裂縫高導(dǎo)流支撐的需要及儲(chǔ)層實(shí)際閉合壓力，依據(jù)本文研究成果：①選用抗壓86 MPa 的3 種類型的陶粒支撐劑（70/140目、40/70 目、20/40 目）；②主裂縫內(nèi)支撐劑最優(yōu)的組合方式為20%（70/140 目）+30%（40/70 目）+50%（20/40 目）；③分支縫內(nèi)支撐劑最優(yōu)的組合方 式 為50%（70/140 目）+50%（40/70 目）。綜 合考慮主裂縫及分支縫的綜合支撐情況，3 種支撐劑 選 擇 了22.5%（70/140 目）+27.5%（40/70 目）+50.0%（20/40 目）的最佳組合方式，以滿足壓后保持高導(dǎo)流能力的需要。

壓裂施工注入壓裂液538.11 m3，其中膠凝酸47.0 m3，低黏度壓裂液（0.2%增稠劑SRFP-1+2%黏土穩(wěn)定劑SRCS-1+0.1%助排劑SRCU-1+0.12%交聯(lián)劑SRFC-1+1%納米驅(qū)油劑SRFN-1，黏度為24～27 mPa·s）143.0 m3，中黏度壓裂液（0.3%增稠劑SRFP-1+2% 黏土穩(wěn)定劑SRCS-1+0.1%助排劑SRCU-1+0.16% 交聯(lián)劑SRFC-1+1% 納米驅(qū)油劑SRFN-1，黏度為48～51 mPa·s）201.0 m3，高黏壓裂液（0.45% 增稠劑SRFP-1+2% 黏土穩(wěn)定劑SRCS-1+0.1% 助 排 劑SRCU-1+0.25% 交 聯(lián) 劑SRFC-1+1%納米驅(qū)油劑SRFN-1，黏度為90～100 mPa·s）147.0 m3；共加入36.6 m3支撐劑，排量為2.5～5.0 m3/min，最高施工壓力為72.8 MPa，最高砂比為35%。

壓后分析表明，該井綜合控制縫高技術(shù)有效，壓裂過(guò)程中裂縫多尺度壓裂特征明顯，多粒徑組合加砂方式合理有效，多尺度體積壓裂工藝及低傷害組合液體體系應(yīng)用均比較成功。壓后初期液體返排效率達(dá)到90%，壓裂液返排率和見(jiàn)油時(shí)間均優(yōu)于鄰區(qū)鄰井，初期產(chǎn)能達(dá)到3 t/d，后期穩(wěn)產(chǎn)在5 t/d左右，是鄰區(qū)同層位井產(chǎn)量的3～4 倍，實(shí)現(xiàn)了多尺度體積壓裂及徹底改造儲(chǔ)層的目的，壓后取得了較好的增產(chǎn)改造效果。

圖8 A 井多尺度壓裂施工曲線

圖9 A 井壓裂施工縫內(nèi)凈壓力變化曲線

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1.影響支撐劑導(dǎo)流能力的因素較多，主要有閉合壓力、支撐劑粒徑、支撐劑鋪砂組合方式、支撐劑鋪砂濃度等；隨著閉合壓力增加，大粒徑支撐劑導(dǎo)流能力與小粒徑支撐劑導(dǎo)流能力差距逐漸變小，主裂縫及分支縫內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力逐漸降低，而且這種降低趨勢(shì)存在明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

2.不同粒徑支撐劑在組合鋪置條件下，主裂縫及分支縫內(nèi)支撐劑組合均存在最優(yōu)的組合方式；主裂縫及分支縫內(nèi)支撐劑鋪砂濃度越高，導(dǎo)流能力也越高；隨著閉合壓力增大，高濃度鋪砂與低濃度鋪砂條件下的導(dǎo)流能力差距逐漸變??；應(yīng)力加載破壞對(duì)裂縫內(nèi)導(dǎo)流能力的影響是不可逆的。

3.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，在滿足壓裂工藝要求前提下，通過(guò)支撐劑的優(yōu)選、支撐劑組合方式及加砂方式的優(yōu)化，可有效提高裂縫導(dǎo)流能力及壓后產(chǎn)量。在壓裂工藝及施工安全前提下，應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)層實(shí)際條件，選擇滿足地層閉合壓力匹配的支撐劑及與液體輸砂能力匹配的最佳加砂方式，盡可能提高壓裂加砂強(qiáng)度和縫內(nèi)鋪砂濃度，力求實(shí)現(xiàn)不同尺度裂縫的高導(dǎo)流能力。

4.該研究?jī)H采用中密度陶粒支撐劑，針對(duì)不同粒徑支撐劑在不同閉合壓力、粒徑組合方式、鋪置濃度及應(yīng)力循化加載條件下，對(duì)多尺度主裂縫及分支縫內(nèi)支撐劑的導(dǎo)流能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。低密度支撐劑、不同密度組合及混合粒徑加砂方式等也廣泛應(yīng)用于體積壓裂中，可參照文中方法，針對(duì)性地開(kāi)展不同工藝要求下的導(dǎo)流能力變化規(guī)律，為致密及非常規(guī)儲(chǔ)層高效壓裂改造提供基礎(chǔ)理論支持。