周怡

摘 要：我國(guó)頁(yè)巖氣資源量較大，分布較廣，勘探潛力大，遠(yuǎn)超過(guò)其它非常規(guī)天然氣，其勘探開(kāi)發(fā)成為世界天然氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。但其產(chǎn)層致密或超致密，采收率較低，需通過(guò)壓裂才能提高其產(chǎn)能。而我國(guó)頁(yè)巖氣井壓裂技術(shù)處在探索階段，而頁(yè)巖氣水平井分段壓裂技術(shù)是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)性開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，尚需研究和攻關(guān)。因此對(duì)頁(yè)巖氣水平井分段壓裂技術(shù)做出探討，對(duì)頁(yè)巖氣水平井的充分有效開(kāi)發(fā)具有著重要意義。本文在對(duì)頁(yè)巖氣水平井分段壓裂方式選擇做出論述的基礎(chǔ)上，對(duì)頁(yè)巖氣水平井分段壓裂設(shè)計(jì)的優(yōu)化進(jìn)行了研究與探討。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣；水平井；分段壓裂；支撐劑濃度；段塞；復(fù)雜裂縫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.043

頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層具有低孔低滲特征，在頁(yè)巖氣開(kāi)采過(guò)程中，直井壓裂只能在開(kāi)采前期獲得較多產(chǎn)能，但產(chǎn)量會(huì)隨開(kāi)采進(jìn)程而不斷遞減。因此，如何對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行充分開(kāi)采具有重要研究?jī)r(jià)值，在此過(guò)程中，對(duì)水平井完井方式以及分段壓裂技術(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化做出探討，有利于頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)價(jià)值的充分實(shí)現(xiàn)。

1 水平井壓裂方式選擇

在頁(yè)巖氣水平井分段壓裂技術(shù)的應(yīng)用中，為滿足壓裂改造要求，施工方式必須與完井方式契合，井位的設(shè)置、鉆井軌跡的確定等都需要對(duì)壓裂工藝要求作充分的考慮。從國(guó)內(nèi)外對(duì)頁(yè)巖氣水平井分段壓裂方式可以看出，裸眼完井與套管完井是水平井最主要的完井方式。其中，裸眼完井優(yōu)勢(shì)為節(jié)約時(shí)間成本及保護(hù)井壁，但其缺點(diǎn)也十分明顯，如井壁的不穩(wěn)定性、裂縫位置難以得到精細(xì)確定等，且一旦出現(xiàn)堵砂等現(xiàn)象，很難進(jìn)行有效處理；套管完井的優(yōu)勢(shì)為能夠?qū)α芽p的初始點(diǎn)有效控制，且該壓裂技術(shù)相對(duì)成熟，然而時(shí)間成本的提升與固井質(zhì)量的不理想等也制約著相關(guān)工作的順利開(kāi)展。因此，在井壁應(yīng)力相對(duì)集中并需開(kāi)展多段壓裂的頁(yè)巖氣水平井中，可以選擇套管完井下橋塞分段壓裂技術(shù)。而如果井壁穩(wěn)定性好，則可使用裸眼完井，使用裸眼封隔器分段壓裂技術(shù)。

2 頁(yè)巖氣水平井分段壓裂設(shè)計(jì)的優(yōu)化

在開(kāi)展頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工中，有必要對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，從而有效預(yù)防施工過(guò)程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)以及找出影響施工效果的因素，有針對(duì)性地降低施工風(fēng)險(xiǎn)、選擇最為合理的施工方案。在實(shí)際施工過(guò)程中，裂縫的發(fā)育程度直接影響頁(yè)巖氣的產(chǎn)量。因此，如何更多地造縫成為頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工中需要考慮的主要問(wèn)題之一。面對(duì)這一問(wèn)題，頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工需要在獲得主裂縫的基礎(chǔ)上有效產(chǎn)生誘導(dǎo)縫，從而形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，并在特殊情況下對(duì)天然裂縫進(jìn)行封堵，為預(yù)防砂堵，還需對(duì)支撐劑的沉砂現(xiàn)象進(jìn)行分析。

2.1 優(yōu)化施工工作液體系

由于滑溜水壓裂有利于產(chǎn)生復(fù)雜縫網(wǎng)，相對(duì)于瓜膠壓裂液而言，滑溜水壓裂不但摩阻低，對(duì)地層傷害小，其成本也更低。因此主體壓裂采用滑溜水壓裂液體系，而滑溜水的攜砂能力差制約著頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工成效，因此配合使用線性膠進(jìn)行攜砂及造縫，以提高攜砂能力從而增加裂縫導(dǎo)流能力。頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工一般采用“滑溜水+線性膠”復(fù)合壓裂的方式，前期利用滑溜水段塞形成復(fù)雜裂縫，后期利用段塞線性膠連續(xù)加砂的方式在近井地帶形成較高導(dǎo)流能力通道，最大限度提高改造效果。同時(shí)，可適當(dāng)提高線性膠比例，以降低慮失，提高凈壓力，拓展裂縫，確保復(fù)雜裂縫充分壓開(kāi)。

2.2 優(yōu)化施工排量

施工排量是優(yōu)化射孔參數(shù)和壓裂段數(shù)的重要依據(jù)，施工排量小，導(dǎo)致近井天然裂縫開(kāi)啟，液體濾失嚴(yán)重。而施工排量大，易形成單一主縫。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)可知，頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工使用相同支撐劑濃度時(shí)，施工排量與工作液的攜砂能力呈正比，與支撐劑的沉降速度呈反比，即施工中排量越大，工作液攜砂能力越強(qiáng)，支撐劑沉降速度越慢。因此，在頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工中，壓裂施工排量應(yīng)盡可能提高。

2.3 優(yōu)化施工支撐劑濃度

在頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工中，為避免施工過(guò)程中出現(xiàn)砂堵并提高裂縫導(dǎo)流能力，設(shè)計(jì)合理的支撐劑濃度對(duì)提高頁(yè)巖氣水平井分段壓裂具有重要意義。合理的支撐劑濃度可以更好地控制讓縫寬和縫高。從現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)可以看出，支撐劑濃度與壓后效果并沒(méi)有明顯的關(guān)系，這也決定了在設(shè)計(jì)支撐劑濃度時(shí)，需重點(diǎn)考慮儲(chǔ)層天然裂縫形態(tài)。另外，由于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層滲透性較差，在頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工中，壓開(kāi)主裂縫溝通更多微裂縫形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)裂縫更為重要，在支撐劑的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)更多考慮工作液的攜砂能力和砂堤的堆起效率。從支撐劑濃度對(duì)砂堤堆起效率的影響方面來(lái)看，支撐劑濃度與砂堤堆起效率呈現(xiàn)為正比關(guān)系，即支撐劑濃度越大，砂堤堆起效率也就越高。

2.4 優(yōu)化加砂方式

在頁(yè)巖氣水平井分段壓裂施工中，頁(yè)巖作為一種裂縫性強(qiáng)的儲(chǔ)層，需使用常規(guī)的水力壓裂方式對(duì)其天然裂縫進(jìn)行拓展。另外，頁(yè)巖的濾失主要是天然裂縫與層理的濾失。在施工過(guò)程中，需要利用這種濾失而不是抑制這些濾失。而由于工作液在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)濾失，因此對(duì)于液體的濾失有必要使用段塞工藝來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)，從而通過(guò)降低砂堤堆積效率來(lái)減小砂堤高度?？刹捎枚嗉?jí)段塞的加砂壓裂方式對(duì)砂堤低峰進(jìn)行沖刷，從而形成相對(duì)平緩的砂堤，減少砂堵風(fēng)險(xiǎn)。在施工前期前置液段塞采用粉砂，以充分封堵微裂縫提高施工凈壓力從而增加裂縫體積，主壓裂同樣采用段塞的方式填充主裂縫控制液體濾失。通過(guò)對(duì)段塞技術(shù)與段塞數(shù)量的優(yōu)化，可有效防止施工初期出現(xiàn)砂堵，對(duì)確保裂縫支撐剖面的連續(xù)性，對(duì)提升每篴加砂壓裂施工成功率具有著重要意義。

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