郭建春，趙 峰，詹 立，張 航，曾 杰

（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（西南石油大學(xué)），四川成都 610500）

四川盆地及其周緣地區(qū)是我國頁巖氣的主要產(chǎn)區(qū)，其頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)水平始終處于國內(nèi)前沿。水平井分段多簇壓裂技術(shù)作為該區(qū)域頁巖氣高效開發(fā)的重要手段，因頻繁出現(xiàn)井筒內(nèi)套管變形、面臨工具入井困難、無法實(shí)施電纜傳輸分簇射孔和下入橋塞等問題，極大地降低了壓裂施工效率[1–2]。同時(shí)，由于地層非均質(zhì)性、射孔孔眼流量分配不均勻等的影響，壓裂施工還面臨一次改造射孔簇開啟不充分、各簇裂縫難以同步均勻擴(kuò)展和水平井段改造不完全等關(guān)鍵工程問題[3–5]。此外，當(dāng)改造段天然裂縫發(fā)育時(shí)，單裂縫過度延伸，還會增加井間壓竄風(fēng)險(xiǎn)，影響單井產(chǎn)量[6–7]。對于川南深層頁巖氣藏，天然裂縫總體欠發(fā)育，水平應(yīng)力差值大，壓后易形成雙翼縫，裂縫復(fù)雜程度低，改造體積小[8–9]。

暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)是解決上述工程問題的重要手段之一，通過泵送可降解暫堵劑封堵先壓裂裂縫，使注入流體轉(zhuǎn)向，在水平井段開啟新裂縫或在壓裂裂縫縫口與封堵層間產(chǎn)生分支縫[10]。四川盆地頁巖氣開發(fā)過程中，該技術(shù)逐漸演化為以下2 種：1）縫口暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)[11]（見圖1），通常指采用暫堵劑或暫堵球封堵先壓裂縫的入口或射孔孔眼，迫使后續(xù)注入流體轉(zhuǎn)向，開啟暫堵縫間未開啟的射孔簇，保證各簇水力裂縫有效延伸，實(shí)現(xiàn)“暫堵勻擴(kuò)”，最終達(dá)到水平井段充分改造的目的；2）縫端暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)[12]（見圖2），通常指采用攜帶液將暫堵劑運(yùn)移至裂縫端部形成封堵層，從而減小優(yōu)勢裂縫過度生長，防止井間壓竄，同時(shí)增大封堵層與裂縫入口間流體凈壓力，實(shí)現(xiàn)開啟新縫、提高裂縫復(fù)雜程度的目的。目前，暫堵壓裂技術(shù)已在四川盆地長寧、威遠(yuǎn)和昭通等區(qū)塊開展了現(xiàn)場應(yīng)用，其改造效果顯著優(yōu)于同區(qū)域采用常規(guī)壓裂技術(shù)的頁巖氣井[13–17]。但由于暫堵劑材料本身復(fù)雜多樣，以及對暫堵材料縫內(nèi)運(yùn)移、封堵、承壓失穩(wěn)機(jī)理的研究不夠深入等，目前施工現(xiàn)場對暫堵材料加入?yún)?shù)的選擇還主要停留在現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)層面，缺乏理論依據(jù)。此外，隨著頁巖氣開發(fā)向深部進(jìn)軍，高溫、高壓等復(fù)雜工況和高應(yīng)力、天然裂縫等復(fù)雜地質(zhì)條件對暫堵工藝和暫堵材料提出了更高要求。

圖1 縫口暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)原理示意Fig. 1 Principle of near-wellbore temporary plugging and diverting fracturing technology

圖2 縫端暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)原理示意Fig. 2 Principle of far-field temporary plugging and diverting fracturing technology

基于上述情況，為了給暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)的發(fā)展提供借鑒、指導(dǎo)，筆者首先介紹了四川盆地及其周緣地區(qū)頁巖儲層特征和開發(fā)概況，回顧了該區(qū)域暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)的應(yīng)用歷程；然后從暫堵材料、暫堵機(jī)理、暫堵裂縫轉(zhuǎn)向機(jī)理、暫堵工藝和應(yīng)用效果等方面總結(jié)了暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)的主要進(jìn)展，對比了國內(nèi)外該技術(shù)的應(yīng)用情況；最后針對該技術(shù)目前存在的局限和面臨的挑戰(zhàn)，提出了發(fā)展建議。

1 儲層特征及暫堵轉(zhuǎn)向壓裂應(yīng)用歷程

1.1 儲層特征和勘探開發(fā)概況

四川盆地及其周緣地區(qū)頁巖氣儲量豐富，發(fā)育了海相、海陸過渡相和陸相等3 類富有機(jī)質(zhì)頁巖，廣泛分布6 套厚度大、有機(jī)碳含量高和成熟度高的頁巖氣富集層系，頁巖氣地質(zhì)資源量和可采資源量分別為57.27×1012和9.16×1012m3[18–20]。四川盆地6 套頁巖儲層的特征如表1 所示，自下而上富有機(jī)質(zhì)頁巖層系分別為陡山沱組、筇竹寺組、五峰組—龍馬溪組、龍?zhí)督M、須家河組和自流井組。其中，筇竹寺組和五峰組—龍馬溪組有機(jī)碳含量（TOC）高的頁巖厚度最大，在盆地南部、東北部TOC 大于2%的頁巖厚度分別為60～150 m 和80～120 m[18]。

表1 四川盆地6 套頁巖儲層的特征[18–19]Table 1 Table of six sets of shale reservoir characteristics in the Sichuan Basin[18–19]

四川盆地及其周緣地區(qū)經(jīng)過10 余年的頁巖氣勘探開發(fā)，在埋深3500 m 以淺的中淺層已經(jīng)建成涪陵、長寧—威遠(yuǎn)和昭通等3 個國家級頁巖氣示范區(qū)，成功實(shí)現(xiàn)頁巖氣規(guī)?；?、商業(yè)化開發(fā)，川南地區(qū)埋深3500～4500 m 的上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組深層海相頁巖分布穩(wěn)定，頁巖氣地質(zhì)資源量達(dá)6.6×1012m3，具備良好的開發(fā)前景[21–22]。四川省統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021 年全省頁巖氣產(chǎn)量為143.4×108m3，居全國首位。四川盆地中淺層頁巖氣是我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“壓艙石”，而深層頁巖氣則是未來頁巖氣實(shí)現(xiàn)上產(chǎn)的主力軍[22]。

1.2 暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)應(yīng)用歷程

暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)適用性廣，可用于直井和水平井的水力壓裂和酸化壓裂[23–25]。該技術(shù)在新井壓裂和老井重復(fù)壓裂施工中均有應(yīng)用[26]?？p口暫堵轉(zhuǎn)向壓裂和縫端暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)可在直井壓裂和水平井分段壓裂中應(yīng)用，對于直井，還可進(jìn)行縱向分層分段暫堵轉(zhuǎn)向壓裂[10]。

四川盆地及其周緣地區(qū)近年才開始大規(guī)模應(yīng)用暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)開發(fā)頁巖氣。該區(qū)塊頁巖氣開發(fā)經(jīng)歷了直井壓裂、常規(guī)水平井分段多簇壓裂[27]、“工廠化”壓裂模式（拉鏈?zhǔn)綁毫选⒀h(huán)拉鏈?zhǔn)綁毫?、同步式壓裂）[28]和“密切割分段分簇+高強(qiáng)度加砂+暫堵轉(zhuǎn)向（多級）壓裂”[29]等發(fā)展階段。2010 年，在四川省威遠(yuǎn)縣新場鎮(zhèn)實(shí)施了中國石油首次頁巖氣直井壓裂（威 201 井）[27]。2011 年，中國石油完成了我國第一口頁巖氣水平井——威201-H1 井的11 段壓裂施工[30]。2014 年，我國首次頁巖氣四井同步拉鏈?zhǔn)綁毫延谒拇ㄒ速e順利進(jìn)行，是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的頁巖氣“工廠化”壓裂作業(yè)[31]。2014—2016 年，國內(nèi)油田通過借鑒國外先進(jìn)壓裂技術(shù)和自主創(chuàng)新，逐漸形成了頁巖氣壓裂工藝1.0 版[32]。但隨著頁巖氣勘探開發(fā)挺進(jìn)儲層地質(zhì)條件更加復(fù)雜的區(qū)塊，壓裂施工受高地應(yīng)力和天然裂縫的影響，加之水平段長度增加，施工參數(shù)（級數(shù)、液量、砂量和排量等）變化，到2018 年頁巖氣壓裂工藝1.0 版逐漸顯得“動力不足”，導(dǎo)致儲層改造不充分，測試產(chǎn)量高低不均。經(jīng)過2 年多的現(xiàn)場試驗(yàn)，該區(qū)域逐漸形成“密切割分段分簇+高強(qiáng)度加砂+暫堵轉(zhuǎn)向+石英砂替代陶?！钡男乱淮鷫毫压に?，即頁巖氣壓裂工藝2.0 版[32]。

暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)隨著四川盆地頁巖氣壓裂工藝升級逐漸被廣泛應(yīng)用。下面以四川盆地威遠(yuǎn)地區(qū)中淺層頁巖氣儲層的壓裂改造工藝為例，分析說明四川盆地暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)的應(yīng)用歷程。頁巖氣壓裂工藝1.0 版（2014—2019 年）具有“短段、少簇、長間距”的分段分簇特征，主體單段長60～70 m，單段射孔3～5 簇，簇間距15～25 m，且很少涉及暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)；頁巖氣壓裂工藝2.0 版（2020—2022 年）具有“長段、多簇、短間距”的分段分簇特征，主體單段長90～130 m，單段射孔12～18 簇，簇間距4～7 m，同時(shí)開始大規(guī)模使用暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)（見表2）。以上分析可知：是否采用大規(guī)模暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)，是區(qū)分1.0 版和2.0 版的重要標(biāo)志。

表2 頁巖氣壓裂改造工藝參數(shù)變化特征Table 2 Variation characteristics of parameters for shalegas fracturing stimulation process

1）頁巖氣壓裂工藝1.0 版（2014—2019 年）。由于施工排量、液量過大，導(dǎo)致水力壓裂過程中近井筒附近的天然裂縫被激活，發(fā)生剪切滑移錯位，這是導(dǎo)致水平井筒發(fā)生套變的主要原因[33–35]。套變導(dǎo)致橋塞無法下至預(yù)定位置進(jìn)行分段改造，使得單井丟段數(shù)增加，壓裂改造效果受限。在此背景下，暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)主要有2 種應(yīng)用場景：①應(yīng)用于發(fā)生套變高風(fēng)險(xiǎn)段，采用暫堵劑封堵近井筒附近的大裂縫，使進(jìn)入大裂縫的流體減少，降低壓裂過程中大裂縫發(fā)生剪切滑移錯位的概率，減小井筒套變發(fā)生的概率[36]；②應(yīng)用于套變合壓段，采用暫堵劑代替橋塞進(jìn)行分段，即采用暫堵劑封堵套變合壓段中已開啟的水力裂縫入口，迫使流體轉(zhuǎn)向開啟新裂縫，從而實(shí)現(xiàn)套變合壓段充分改造[36–40]。

2）頁巖氣壓裂工藝2.0 版（2020—2022 年）。由表2 可知，頁巖氣壓裂工藝2.0 版的水平井單段改造段長增加，段內(nèi)射孔簇?cái)?shù)增加，簇間距減小。由此也引發(fā)一系列工程問題：①受射孔孔眼進(jìn)液不均勻以及地層非均質(zhì)性等的影響，射孔簇開啟不完全，單段改造不充分；②儲層天然裂縫較發(fā)育時(shí)，已開啟簇水力裂縫過度延伸，導(dǎo)致井間壓竄風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，該階段大規(guī)模應(yīng)用暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)主要包括以下2 種情形：①應(yīng)用于所有壓裂改造井段，采用暫堵劑封堵已開啟水力裂縫的入口或射孔簇孔眼，從而迫使流體轉(zhuǎn)向開啟新裂縫，最終實(shí)現(xiàn)段內(nèi)充分改造的目的；②應(yīng)用于井間壓竄發(fā)生高風(fēng)險(xiǎn)段（天然裂縫發(fā)育段），采用暫堵劑封堵水力裂縫端部，防止裂縫過度延伸，降低井間壓竄風(fēng)險(xiǎn)。

此外，隨著四川盆地頁巖氣開發(fā)向深層頁巖氣藏進(jìn)軍，壓裂施工面臨地應(yīng)力高、塑性強(qiáng)、天然裂縫分布復(fù)雜且總體欠發(fā)育、水平兩向應(yīng)力差值大等挑戰(zhàn)，造成常規(guī)壓裂施工時(shí)水力裂縫起裂延伸困難、有效改造體積偏小、裂縫復(fù)雜程度低和導(dǎo)流能力低，需要通過暫堵轉(zhuǎn)向壓裂提高裂縫水平橫向覆蓋率和裂縫復(fù)雜性[8,20]。目前，深層頁巖氣開發(fā)在暫堵轉(zhuǎn)向壓裂理論認(rèn)識與工藝、技術(shù)創(chuàng)新上依然任重道遠(yuǎn)。

2 暫堵轉(zhuǎn)向壓裂關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展

通過廣泛調(diào)研國內(nèi)外文獻(xiàn)，從暫堵材料、暫堵機(jī)理、暫堵裂縫轉(zhuǎn)向機(jī)理、暫堵工藝和應(yīng)用效果等方面總結(jié)了暫堵轉(zhuǎn)向壓裂關(guān)鍵技術(shù)的主要進(jìn)展。暫堵材料在堵水、壓裂酸化、鉆井、完井和修井作業(yè)中均有應(yīng)用，但在水力壓裂中應(yīng)用最為廣泛，是目前的研究熱點(diǎn)[41]。暫堵材料的性能參數(shù)決定了暫堵效果，而對暫堵機(jī)理的清晰認(rèn)識對暫堵工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

2.1 暫堵材料

暫堵材料分類有多種，根據(jù)其原料，可分為惰性有機(jī)樹脂、惰性固體、固體有機(jī)酸和遇酸溶脹的聚合物等[41]；根據(jù)其表觀形態(tài)，又可分為暫堵球和暫堵劑，其中暫堵劑可細(xì)分為液體凝膠類、顆粒類、泡沫類和纖維類[42]。頁巖氣藏暫堵最常用的材料包括暫堵球和顆粒暫堵劑（見圖3）。其中，暫堵球主要用于縫口暫堵，其封堵對象是井筒的中射孔孔眼，其直徑與射孔孔眼直徑處于同一級別；暫堵劑可用于縫口暫堵和縫內(nèi)暫堵，其封堵對象主要是人工裂縫。由于頁巖氣藏中暫堵工藝的發(fā)展時(shí)間較短，針對頁巖氣藏暫堵特征的研究較少，故本文主要總結(jié)其他領(lǐng)域與頁巖氣藏暫堵物理過程相似的研究。

圖3 暫堵材料Fig. 3 Temporary plugging material

暫堵球最初主要用難降解的材料制作，例如塑料、橡膠等。但這類材料在完成轉(zhuǎn)向后難以降解，會對地層造成損害，因此逐漸被淘汰。目前最常用的暫堵球由可溶合金、樹脂、PLA、PVAc 等可降解性材料制成。暫堵球最主要的性能是其力學(xué)性能和溶解性能，力學(xué)性能要保證暫堵球在高壓下不變形失效，能夠有效封堵；溶解性能則要保證其能夠有效降解。暫堵球周圍的工作液主要是滑溜水，因此需要其能夠在該環(huán)境中直接降解成小分子物質(zhì)，并隨著返排液直接排出。目前針對新材料暫堵球的研發(fā)，國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道較少，大部分為專利。杜林麟等人[43]以碳化硼、聚丙烯酰胺、4,4-二氨基二苯酰胺、聚乙烯蠟、熱塑性聚合物、苯并三唑及田菁膠為原料，制備了一種高強(qiáng)度可降解的頁巖用壓裂暫堵球。金智榮等人[44]優(yōu)選合成了樹脂類暫堵球，能夠在45 ℃下承受30 MPa 的壓差4 h，當(dāng)壓裂完成后能夠快速溶解。雷煒[45]通過在鎂合金中加入Fe 金屬和X 金屬，制作得到可溶合金材料，其抗壓強(qiáng)度達(dá)90 MPa，在60 ℃的3%KCl 溶液中溶解速度為1.73 g/h。宋世偉[46]利用丙烯酸、丙烯酰胺、羧甲基纖維素鈉、殼聚糖等材料制作得到的可降解暫堵球，具有優(yōu)良的降解承壓性能。對于深層頁巖氣藏，如威榮深層頁巖氣田，地層溫度在127.4～135.0 ℃[47]，對暫堵球性能要求更高。劉多容等人[48]發(fā)明了一種抗壓強(qiáng)度高、可溶性好、彈性變形能力強(qiáng)和對尺寸不規(guī)則炮眼封堵性能優(yōu)異的暫堵球，且對水質(zhì)無要求，能在30～130 ℃的溫度環(huán)境下溶解/降解，無殘?jiān)?，溶?降解時(shí)間在6 h～40 d 范圍內(nèi)可調(diào)。目前研發(fā)的暫堵球基本能夠滿足當(dāng)前頁巖氣開發(fā)的需要。

暫堵劑根據(jù)形態(tài)可分為顆粒、纖維、泡沫和液體凝膠4 種。纖維和凝膠主要用于酸壓暫堵和調(diào)剖堵水，而泡沫暫堵劑則主要用于驅(qū)油、調(diào)剖和酸化作業(yè)[42]。顆粒暫堵劑是當(dāng)前頁巖氣藏暫堵轉(zhuǎn)向中使用最廣泛的暫堵劑，根據(jù)性能可以劃分為油溶性、水溶性和酸溶性等3 種。暫堵劑的工作環(huán)境與暫堵球相同，主要是在滑溜水中，因此水溶性顆粒暫堵劑在頁巖氣藏暫堵中使用最廣泛。覃孝平等人[49]以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）等材料得到了AAAM-NVP-NGD 四元共聚物暫堵劑。D.Zhu 等人[50]利用AM、AMPS 等單體聚合，得到了一種可降解預(yù)成型顆粒，該種顆粒注入地層后遇水能夠膨脹，具有良好的變形能力，適用于不同尺寸的裂縫。許偉星等人[51]將2 種自降解材料復(fù)配，得到一種配方為60% PA+40% YG-1 的自降解綠色水溶性暫堵劑，該暫堵劑降解后僅含葡萄糖和乙醇酸，對儲層和環(huán)境均無傷害。曾斌等人[52]以聚丙烯酸鈉、植物膠、松香酸鈉、聚磷酸銨和聚乙二醇為原料，發(fā)明了一種適用于頁巖氣藏壓裂、能克服高應(yīng)力差的暫堵劑，其降解率可達(dá)100%，抗壓強(qiáng)度可達(dá)80 MPa，且耐溫能力強(qiáng)，最高使用溫度達(dá)180 ℃。此外，還研發(fā)出由可溶解高強(qiáng)度聚合物制成的繩結(jié)狀暫堵材料，用于封堵不規(guī)則射孔孔眼，如Any-Plug 繩結(jié)暫堵劑[53]，適用于地層溫度60～200 ℃的油氣井，降解時(shí)間在12 h～4 d 可調(diào)。同樣，目前研發(fā)的顆粒暫堵劑基本能夠滿足當(dāng)前頁巖氣開發(fā)的需要。

2.2 暫堵轉(zhuǎn)向壓裂機(jī)理

2.2.1 暫堵球坐封機(jī)理

暫堵球主要利用射孔孔眼打開程度不同導(dǎo)致的進(jìn)液量差異實(shí)現(xiàn)對改造充分的射孔簇封堵，通過滑溜水將暫堵球泵入井筒，暫堵球封堵射孔孔眼導(dǎo)致壓力升高，打開未壓開的儲層。暫堵球的封堵效率是最被關(guān)注的問題。目前常用的研究手段主要有3 種（見圖4）：1）根據(jù)暫堵球在流體中的受力狀態(tài)建立相應(yīng)的運(yùn)動方程，對得到的解析公式進(jìn)行求解；2）利用計(jì)算流體力學(xué)–離散元方法（CFD-DEM）耦合滑溜水與暫堵球運(yùn)動特征，建立暫堵球運(yùn)移–封堵模型；3）通過可視化和承壓試驗(yàn)研究暫堵球的封堵規(guī)律。

圖4 暫堵球坐封機(jī)理研究方法Fig. 4 Research method for setting mechanism of temporary plugging balls

R.W.Brown 等人[54]首先提出影響暫堵球封堵的理論模型，分析暫堵球在井筒中受到的慣性力、拖曳力和附著力等，研究影響封堵效率的因素，提出當(dāng)暫堵球的密度大于壓裂液密度時(shí)，其能夠自動落入井底。S.R.Erbstoesser 等人[55]通過研究不同密度暫堵球的封堵效率，提出浮力球比非浮力球密封效率更高，流體黏度、排量、暫堵球和攜帶流體之間的密度差是影響暫堵球封堵效果的關(guān)鍵。李勇明等人[56]進(jìn)一步通過受力分析，建立了投球分壓排量控制方程，得到了不同射孔長度上的最小控制排量，研究結(jié)果表明，射孔數(shù)越大，對排量的要求越高。肖輝等人[57]在李勇明等人[56]的基礎(chǔ)上，增加了重力、附加質(zhì)量力和Basset 力對暫堵球運(yùn)動的影響，并提出暫堵球的運(yùn)動主要包括短期加速運(yùn)動和長時(shí)間勻速沉降運(yùn)動，暫堵球的密度越大，則速度越大，排量是影響暫堵球運(yùn)動的關(guān)鍵因素。綜上所述，在直井段影響暫堵球封堵效率的因素主要包括暫堵球密度、泵送排量和攜帶液黏度等因素。

頁巖氣開發(fā)時(shí)，井筒通常存在直井段和水平井段，因此暫堵球的運(yùn)移和封堵更加復(fù)雜。X.Tan等人[58]改進(jìn)了暫堵球的封堵模型，使其可用于研究斜井和水平井中不同密度暫堵球的封堵效率，研究認(rèn)為，在水平井段中應(yīng)使用重型、中性和浮力球，從而實(shí)現(xiàn)對不同相位射孔孔眼的封堵。方裕燕等人[59]建立炮眼暫堵試驗(yàn)裝置并進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究認(rèn)為，當(dāng)暫堵球直徑小于炮眼尺寸時(shí)無法形成有效封堵，排量越大，越有利于形成封堵。陳釗等人[60]通過數(shù)值模擬多簇壓裂投球暫堵，研究了投球時(shí)機(jī)、投球數(shù)量、暫堵球直徑對暫堵效果的影響，確定了昭通頁巖氣示范區(qū)的暫堵工藝參數(shù)。張峰等人[61]利用CFD 和EDM 耦合模型模擬暫堵球運(yùn)移，發(fā)現(xiàn)受流體阻力影響，暫堵球存在空間分布差異，不同排量下暫堵球運(yùn)移速度具有相對穩(wěn)定值，排量影響暫堵球在長水平井段的封堵位置。C.Wan 等人[62]通過受力分析，明確了暫堵球在垂直段和水平段的運(yùn)動特征，通過研究暫堵球密度、排量和射孔角度對暫堵球封堵的影響，發(fā)現(xiàn)暫堵球密度對坐封效率的影響比排量更大；當(dāng)暫堵球封堵完成后，排量對其封堵穩(wěn)定性的影響比密度更大。目前，水平井段暫堵球封堵機(jī)理研究仍主要通過建立數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行分析，分析內(nèi)容包括暫堵球的密度、直徑與孔眼直徑的匹配關(guān)系、排量和射孔角度之間的關(guān)系等。

2.2.2 顆粒暫堵劑暫堵機(jī)理

顆粒暫堵劑最初主要在鉆井堵漏中應(yīng)用。1977 年，A.Abrams[63]首次提出了1/3 架橋理論，即顆粒粒徑需要達(dá)到地層孔喉直徑的1/3 才能實(shí)現(xiàn)有效封堵。后來，N.Hands 等人[64]提出了暫堵顆粒的d90規(guī)則，即顆粒粒徑的d90值要和封堵區(qū)的最大孔喉直徑相等。隨后，國內(nèi)學(xué)者將其發(fā)展為1/3～2/3原則，即顆粒直徑為顆粒平均孔喉直徑的1/3～2/3時(shí)能夠形成有效封堵層。綜上所述，鉆井堵漏中對顆粒暫堵劑暫堵機(jī)理的主要研究點(diǎn)是顆粒粒徑與堵漏中孔隙半徑之間的關(guān)系。

頁巖氣藏主要利用顆粒封堵人工裂縫，因此下面重點(diǎn)總結(jié)顆粒–裂縫封堵的研究進(jìn)展，主要涉及暫堵層的形成條件和暫堵層所能提供的封堵壓力2 方面的研究。

1）暫堵層形成條件。研究暫堵層形成條件的核心是研究封堵層形成過程，目前主要采用可視化平板試驗(yàn)和CFD-DEM 數(shù)值模擬進(jìn)行研究[65–67]（見圖5）?？梢暬桨逶囼?yàn)是將裂縫等效為透明平板，將暫堵劑驅(qū)替進(jìn)入平板中，直接觀察封堵層的形成。目前公認(rèn)的顆粒封堵過程是大顆粒首先在裂縫中架橋，形成穩(wěn)定的封堵層，而后小粒徑顆粒充填在大顆粒間架橋形成的封堵層的孔隙中，近一步降低封堵層滲透率，達(dá)到提高封堵壓力的目的。前人重點(diǎn)研究了顆粒的加入順序、顆粒濃度、粒徑和裂縫形態(tài)對封堵過程的影響。①顆粒粒徑：許成元等人[68]模擬了不同粒徑對暫堵層的形成機(jī)制的影響，針對不同粒徑提出了暫堵層形成的4 種模式，分別是單粒架橋、順序雙架橋、平行架橋和多粒架橋；②顆粒加入順序：B.LYU 等人[66]利用可視化平板得到結(jié)論，先使用大顆粒在裂縫中形成暫堵層，再使用小粒徑能夠明顯增大暫堵層體積；③顆粒濃度：R.Li 等人[69]提出顆粒濃度決定顆粒在裂縫中的架橋行為，在低濃度下以單顆粒架橋?yàn)橹鳎诟邼舛认乱噪p顆粒架橋?yàn)橹?；④裂縫粗糙性：裂縫越粗糙，在裂縫中形成暫堵層的概率越大[69]；⑤裂縫寬度：裂縫寬度越大，形成暫堵層越困難[69]。目前的研究能夠從一定程度上重現(xiàn)暫堵層的形成過程，但其選取的試驗(yàn)參數(shù)仍然與現(xiàn)場實(shí)際有較大出入。

圖5 封堵過程研究方法Fig. 5 Research methods for plugging process

2）暫堵層封堵能力。利用可視化裝置或CFDDEM 研究封堵過程，能夠確定封堵層形成條件，但可視化裝置中的裂縫系統(tǒng)并不能承壓，難以測試封堵層的封堵能力，因此目前主要通過承壓裝置研究封堵層的封堵能力。制作耐高壓的夾持器，將巖心或巖板作為裂縫系統(tǒng)，將暫堵劑預(yù)制進(jìn)入裂縫，或者使用中間容器動態(tài)驅(qū)替暫堵劑進(jìn)入裂縫系統(tǒng)，通過測試封堵層的滲透率或封堵壓力反映暫堵層的封堵能力。目前學(xué)者主要從以下2 方面研究暫堵層封堵能力的影響因素：

①顆粒的粒徑和分選性。一般認(rèn)為，顆粒粒徑越小，形成的封堵層越致密，但粒徑應(yīng)與裂縫尺寸相匹配。因此，目前最常用的方式是通過不同粒徑顆粒復(fù)配來提高暫堵層的承壓能力。A.M.Gomaa等人[70]利用自研的橋接裝置，研究了封堵層的滲透率，結(jié)果表明粒徑雙峰分布的顆粒和較高濃度的小顆粒比粒徑三峰分布的顆粒滲透率更低。

②暫堵劑濃度。暫堵劑濃度越大，形成的封堵層的封堵壓力越高，但需要根據(jù)地層開啟新縫所需破裂壓力優(yōu)化暫堵劑濃度，以控制成本。H.Xu 等人[71]利用導(dǎo)流裝置研究了濃度為12，18 和24 kg/m3的顆粒在裂縫中的封堵壓力，隨著濃度逐漸增大，其封堵壓力升高，最高可達(dá)20 MPa 以上。關(guān)于裂縫寬度和粗糙性對暫堵層承壓能力影響的研究較少，研究人員重點(diǎn)關(guān)注其對暫堵層形成的影響。目前對封堵層封堵壓力的研究，主要是從宏觀上分析不同材料或工況條件下的封堵壓力，但未能從微觀角度建立封堵層結(jié)構(gòu)特征與封堵壓力之間的聯(lián)系。

2.2.3 暫堵裂縫擴(kuò)展機(jī)理

1）縫口暫堵裂縫

由于儲層非均質(zhì)性、縫間應(yīng)力干擾和射孔孔眼磨蝕等因素的影響，多簇水力裂縫難以同步起裂和均衡擴(kuò)展?？p口暫堵工藝，是通過投放暫堵球、暫堵顆粒、暫堵繩結(jié)等材料，封堵優(yōu)勢孔眼，限制優(yōu)勢擴(kuò)展裂縫的孔眼流量，迫使弱勢孔眼起裂擴(kuò)展，通過重新分配各孔眼流量實(shí)現(xiàn)多簇水力裂縫均衡擴(kuò)展。因此，明確縫口暫堵前后各孔眼流量變化，是研究縫口暫堵裂縫擴(kuò)展規(guī)律、調(diào)控縫口暫堵工藝的關(guān)鍵。

數(shù)值模擬是目前研究縫口暫堵裂縫擴(kuò)展規(guī)律的主要手段。周彤等人[72]根據(jù)各簇裂縫流量差異分配暫堵球數(shù)量，研究了非均質(zhì)應(yīng)力場下投球數(shù)量、時(shí)機(jī)及次數(shù)對多簇裂縫擴(kuò)展的影響；唐瑄赫等人[73]、李奎東等人[74]、J.Li 等人[75]、B.Wang 等人[76]通過調(diào)整優(yōu)勢射孔簇的流量，研究了暫堵射孔簇位置、暫堵時(shí)機(jī)及次數(shù)對縫口暫堵后多裂縫競爭擴(kuò)展過程的影響；胡東風(fēng)等人[77]將暫堵球封堵概率和數(shù)量方程植入簇間流量分配方程，研究了投球數(shù)量、時(shí)機(jī)及次數(shù)對三維多簇裂縫擴(kuò)展形態(tài)的影響。上述研究可以歸為根據(jù)簇間流量差異分配暫堵球、模擬縫口暫堵的研究方法，發(fā)現(xiàn)適量增大暫堵球數(shù)量和暫堵次數(shù)，并根據(jù)應(yīng)力和天然裂縫特征選擇合適的暫堵時(shí)機(jī)（數(shù)值模擬的暫堵時(shí)機(jī)一般選擇大于1/3 注液總時(shí)長），有利于促進(jìn)各簇裂縫均衡擴(kuò)展。但是，這些方法假設(shè)暫堵球總會優(yōu)先封堵優(yōu)勢孔眼，在均質(zhì)地層內(nèi)模擬縫口暫堵時(shí)可能會出現(xiàn)水平段A、B靶點(diǎn)附近射孔簇裂縫同時(shí)被封堵的現(xiàn)象，暫不能考慮暫堵球、暫堵顆粒和暫堵繩結(jié)等在水平井筒內(nèi)的運(yùn)移坐封規(guī)律對各簇流量變化及后續(xù)裂縫擴(kuò)展的影響。

2）縫內(nèi)暫堵裂縫

早期，為了實(shí)現(xiàn)低滲透油氣藏未動用區(qū)的挖潛，提出了縫內(nèi)暫堵重復(fù)壓裂技術(shù)，通過投放纖維、凝膠、聚合物等暫堵材料限制新水力裂縫的縫內(nèi)流量及壓力向舊水力裂縫前端傳遞，提升新水力裂縫的縫內(nèi)凈壓力，改變封堵位置附近的應(yīng)力場分布，新裂縫沿周圍巖石弱面或新的最大水平主應(yīng)力方向發(fā)生裂縫轉(zhuǎn)向[78–79]。目前，為了防止發(fā)生頁巖氣壓裂井間壓竄，采用了縫內(nèi)暫堵工藝，通過在裂縫發(fā)育的壓裂段投放暫堵顆粒等材料封堵過度擴(kuò)展或與大型天然裂縫溝通的水力裂縫，限制優(yōu)勢裂縫的縫內(nèi)流量及壓力向裂縫前端傳遞，抑制優(yōu)勢裂縫過度擴(kuò)展[80]。因此，明確縫內(nèi)暫堵前后優(yōu)勢裂縫縫內(nèi)流場及應(yīng)力場變化，是研究縫內(nèi)暫堵裂縫擴(kuò)展規(guī)律、調(diào)控縫內(nèi)暫堵工藝的關(guān)鍵。

王博[80–81]、S.Shi 等人[82]通過求解縫內(nèi)暫堵前后流場及應(yīng)力場，總結(jié)了3 種數(shù)學(xué)假說：①應(yīng)力籠模型——假設(shè)暫堵劑在縫內(nèi)形成封堵段塞，段塞前端的流體逐漸濾失到周圍巖體，縫內(nèi)壓力降低，裂縫逐漸閉合，暫堵劑受到周圍巖體的壓實(shí)作用后產(chǎn)生了附近應(yīng)力場，導(dǎo)致裂縫發(fā)生轉(zhuǎn)向或很難繼續(xù)擴(kuò)展；②裂縫閉合應(yīng)力模型——假設(shè)暫堵劑在縫內(nèi)逐漸形成封堵層，不斷增長的封堵層受到周圍巖體的壓實(shí)作用后產(chǎn)生附加的法向應(yīng)力，裂縫開度和裂縫閉合應(yīng)力增加，導(dǎo)致裂縫很難繼續(xù)擴(kuò)展；③裂縫擴(kuò)展阻力模型——假設(shè)暫堵劑在裂縫尖端附近形成封堵區(qū)域，阻止縫內(nèi)流體及壓力傳遞到裂縫尖端，導(dǎo)致裂縫很難繼續(xù)擴(kuò)展。

物理模擬試驗(yàn)和數(shù)值模擬是目前研究縫內(nèi)暫堵裂縫擴(kuò)展規(guī)律的主要手段。M.Li 等人[83–84]、R.Zhang 等人[85]基于真三軸水力壓裂物理模擬裝置，采用纖維、纖維和顆粒組合、水溶性暫堵劑等材料，研究了應(yīng)力差、材料用量和完井方式對頁巖縫內(nèi)暫堵后裂縫轉(zhuǎn)向擴(kuò)展規(guī)律和形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)水平應(yīng)力差較大不利于暫堵后裂縫轉(zhuǎn)向，暫堵劑用量影響封堵位置、裂縫轉(zhuǎn)向類型和射孔簇有效性。

受限于試驗(yàn)條件及研究尺度，數(shù)值模擬成為開展縫內(nèi)暫堵裂縫擴(kuò)展轉(zhuǎn)向機(jī)理研究及工程應(yīng)用的主要手段。C.Lu 等人[86]基于三維DDM 法，研究了應(yīng)力差、逼近角、天然裂縫位置、暫堵時(shí)間和暫堵段長度對單條水力裂縫暫堵后與天然裂縫的交互轉(zhuǎn)向擴(kuò)展形態(tài)的影響；D.Wang 等人[87]基于三維CZMFEM 法，研究了天然裂縫力學(xué)強(qiáng)度、應(yīng)力差和暫堵位置對單簇水力裂縫擴(kuò)展過程的影響；Y.Zou 等人[88]基于三維DEM 法，研究了應(yīng)力差、天然裂縫參數(shù)、暫堵點(diǎn)數(shù)量、暫堵位置和注入排量對單簇水力裂縫與天然裂縫的交互擴(kuò)展過程及擴(kuò)展形態(tài)的影響。B.Luo 等人[89]考慮縫內(nèi)暫堵劑在縫內(nèi)運(yùn)移–封堵行為，建立了KGD 型裂縫尖端漸近解與暫堵劑顆粒通量運(yùn)移模型的耦合模型，研究了暫堵前縫內(nèi)液量、暫堵劑用量和孔眼壓力損失對水平井多簇裂縫擴(kuò)展過程的影響。上述研究發(fā)現(xiàn)，水平應(yīng)力差和天然裂縫逼近角較小時(shí)，采用縫內(nèi)暫堵有利于形成復(fù)雜的裂縫形態(tài)；水平應(yīng)力差較大時(shí)，高排量、大液量和多次暫堵等措施有利于提高裂縫的復(fù)雜程度，但多數(shù)模型暫未考慮縫內(nèi)暫堵劑在頁巖復(fù)雜縫網(wǎng)內(nèi)如何運(yùn)移–封堵、縫內(nèi)暫堵后流場及應(yīng)力場如何變化、是否實(shí)現(xiàn)封堵當(dāng)前優(yōu)勢裂縫等問題。

2.3 暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)及現(xiàn)場應(yīng)用效果

以下主要總結(jié)四川盆地及其周緣地區(qū)頁巖氣開發(fā)中應(yīng)用暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)的典型案例，并對比分析暫堵轉(zhuǎn)向壓裂在國外頁巖氣區(qū)塊的應(yīng)用情況。暫堵轉(zhuǎn)向壓裂施工效果評價(jià)的現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)主要包括施工壓力分析、高頻壓力監(jiān)測技術(shù)、壓裂示蹤技術(shù)、管外光纖技術(shù)、微地震監(jiān)測技術(shù)和井下電視等，大多數(shù)監(jiān)測技術(shù)成本較高，且解釋速度慢，高頻壓力監(jiān)測技術(shù)等新型診斷技術(shù)有助于現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測[10]。

2.3.1 威榮頁巖氣田

川南威榮頁巖氣藏埋深3500～4200 m，通過“密切割+高強(qiáng)度加砂+暫堵轉(zhuǎn)向”的改造理念進(jìn)行暫堵轉(zhuǎn)向壓裂施工，以實(shí)現(xiàn)有效改造體積最大化[9]。根據(jù)射孔孔眼直徑，選取暫堵球直徑為15.0和13.5 mm、暫堵劑粒徑為60/80 目，實(shí)施復(fù)合暫堵施工，同時(shí)采用更小粒徑（100/200 目）的顆粒封堵層理和微裂縫，實(shí)現(xiàn)裂縫縫內(nèi)轉(zhuǎn)向，增加裂縫復(fù)雜性。圖6 所示為其中一口水平井的暫堵轉(zhuǎn)向壓裂施工曲線，暫堵后施工壓力增大了12.3 MPa。該區(qū)塊施工后水平井單段簇?cái)?shù)由2～3 簇增至6～8 簇，加砂強(qiáng)度由1.05 t/m 升至1.95 t/m，水平段橫向覆蓋率高達(dá)96.4%，平均無阻流量提高了60.4%[9]。

圖6 威榮WY23-1HF 井暫堵轉(zhuǎn)向壓裂施工曲線[9]Fig. 6 Temporary plugging and diverting fracturing curve of Well Weirong WY23-1HF[9]

2.3.2 長寧區(qū)塊

川南長寧區(qū)塊頁巖氣藏水平應(yīng)力差為10～16 MPa，難以形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，其209 井區(qū)NH1 和NH8 平臺的3 口井采用“高強(qiáng)度加砂+縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向”壓裂工藝（加砂強(qiáng)度2.8～3.1 t/m），簇間距為8.50～10.00 m，在總液量50%～60%時(shí)加入100/200 目與1～3 mm粒徑組合暫堵劑300～400 kg[13]。平臺其余井采用常規(guī)壓裂工藝，加砂強(qiáng)度較低（1.9～2.2 t/m），簇間距為16.40～21.60 m。同平臺2 口采用不同壓裂工藝改造井的微地震監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，相較于常規(guī)壓裂井，“高強(qiáng)度加砂+縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向”壓裂后井的改造體積、微地震事件點(diǎn)數(shù)和裂縫復(fù)雜指數(shù)分別增加10.9%、86.3%和29.2%，180 d 累計(jì)產(chǎn)量和預(yù)測EUR分別增加44.5%和32.1%[13]。

2.3.3 南川頁巖氣田

重慶南川頁巖氣田L(fēng)Q-1HF 井完鉆井深6285 m，其目的層為上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組下部頁巖儲層，兩水平主應(yīng)力之差約7 MPa[14]。該井分25 段壓裂，根據(jù)儲層特征，采用縫口暫堵和縫端暫堵壓裂工藝的井段各5 段，暫堵劑為壓差聚合膠結(jié)型暫堵劑 GTF-SM（粒徑1～2 mm，溫度90～160 ℃）[14]。縫口暫堵單段暫堵劑用量（184～210 kg）高于縫端暫堵單段暫堵劑的用量（65～138 kg），2 種暫堵工藝的施工曲線如圖7 所示。第20 段縫端暫堵施工過程中，當(dāng)注入液量達(dá)328.6 m3時(shí)，注入暫堵劑65 kg 和膠液20 m3，施工壓力上升2.1 MPa；第14 段縫口暫堵時(shí)，注液量達(dá)590 m3后，降排量注入暫堵劑230 kg 和膠液30 m3，使施工壓力增加6 MPa[14]。與采用常規(guī)壓裂工藝相比，平均縫長增加5.8%，SRV 增加12.5%，平均產(chǎn)氣量達(dá)23.37×104m3/d[14]。

圖7 LQ-1HF 井暫堵壓裂施工曲線[13]Fig. 7 Temporary plugging fracturing curve of Well LQ-1HF[13]

2.3.4 國外典型頁巖氣區(qū)塊

暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)在北美Haynesville、Permian Basin 等頁巖氣區(qū)塊均有應(yīng)用，取得了較好的增產(chǎn)改造效果。Haynesville 頁巖氣區(qū)塊位于美國路易斯安那州北部和得克薩斯州東部[90]，該區(qū)塊一口水平井分39 段壓裂，單段共5 簇，簇間距從該區(qū)塊原來的12～30 m 減至5～12 m，加砂強(qiáng)度達(dá)5.2～7.4 t/m，壓后7 個月累計(jì)產(chǎn)量提升5%[91]。Permian Basin 頁巖氣區(qū)塊位于美國得克薩斯州西部和新墨西哥州東南部[92]，該區(qū)塊水平井單段簇?cái)?shù)從3 簇增至10 簇，簇間距縮減至4.50 m，加砂強(qiáng)度提升至7.5 t/m[93]。微地震監(jiān)測結(jié)果表明，Permian Basin 頁巖氣區(qū)塊暫堵轉(zhuǎn)向壓裂井的微地震事件點(diǎn)數(shù)比常規(guī)壓裂井高50%，暫堵轉(zhuǎn)向后初期產(chǎn)量增加10%～20%[94]。北美典型頁巖氣區(qū)塊采用的簇間距與四川盆地及其周緣地區(qū)水平井的簇間距相當(dāng)，且均有逐漸減小的趨勢，體現(xiàn)出近年來“密切割”開發(fā)的發(fā)展趨勢。此外，北美頁巖氣區(qū)塊加砂強(qiáng)度總體上高于四川盆地頁巖氣區(qū)塊加砂強(qiáng)度。國內(nèi)外在施工參數(shù)、暫堵劑用量和加入時(shí)機(jī)方面仍主要通過經(jīng)驗(yàn)判定，需進(jìn)一步明確暫堵轉(zhuǎn)向壓裂機(jī)理，據(jù)此進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 主要挑戰(zhàn)及發(fā)展建議

目前，施工現(xiàn)場主要面臨暫堵材料種類選擇不清楚、暫堵材料加入?yún)?shù)選擇不明確2 大關(guān)鍵工程問題。其中，后者主要包括暫堵劑加入時(shí)機(jī)與加量的優(yōu)化，暫堵劑粒徑與濃度、攜帶液黏度與排量的選擇?？蓮臅憾聶C(jī)理研究、制定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和新材料研發(fā)3 方面著手解決上述工程問題。

1）加強(qiáng)暫堵理論研究。暫堵劑在地層中依次經(jīng)過地面管線、井筒和射孔孔眼后進(jìn)入裂縫，最后在裂縫中運(yùn)移封堵，形成封堵層。首先，暫堵劑以怎樣的加量和濃度進(jìn)入各個裂縫，以及進(jìn)入裂縫后在裂縫之中形成封堵層的條件、形成封堵層的過程和方式，及其主控因素是什么，目前尚缺乏深入研究，可通過可視化試驗(yàn)結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)數(shù)模方法開展研究，定量分析暫堵劑進(jìn)入裂縫后的狀態(tài)；其次，暫堵層的封堵–承壓機(jī)理不清（暫堵劑在裂縫中形成的封堵層封堵壓力大小，以及該封堵壓力是否導(dǎo)致暫堵層失效尚不明確），應(yīng)根據(jù)暫堵層封堵物理過程，建立相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備，同時(shí)對暫堵層受力進(jìn)行理論分析，建立封堵壓力預(yù)測模型開展研究；再次，對暫堵裂縫轉(zhuǎn)向擴(kuò)展機(jī)理認(rèn)識不夠深入，而明確縫口暫堵前后各孔眼流量變化、縫內(nèi)暫堵前后優(yōu)勢縫內(nèi)流場及應(yīng)力場變化是研究暫堵裂縫擴(kuò)展機(jī)理的關(guān)鍵，因此暫堵裂縫擴(kuò)展研究應(yīng)結(jié)合暫堵材料在縫口或縫內(nèi)的運(yùn)移封堵規(guī)律，建立適配不同暫堵材料類型、可植入裂縫擴(kuò)展模擬計(jì)算的孔眼流量分配、縫內(nèi)暫堵后流場及應(yīng)力場計(jì)算等的數(shù)學(xué)模型。

2）規(guī)范暫堵劑評價(jià)體系并形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，用于頁巖暫堵轉(zhuǎn)向壓裂施工的暫堵劑主要包括顆粒（應(yīng)用最廣泛）、凝膠和纖維等3 大類。每一大類暫堵劑的封堵原理不同，同一大類暫堵劑的形狀、密度和力學(xué)性質(zhì)等也存在差異。因此，由于暫堵劑的復(fù)雜多樣性，導(dǎo)致暫堵劑種類選擇和暫堵劑加量精準(zhǔn)優(yōu)化十分困難。在目前暫堵劑品種、性能多樣的情況下，未形成一套標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)體系。因此，需要總結(jié)當(dāng)前暫堵劑的性能特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)場需求，形成一套適用于暫堵劑性能參數(shù)（溶解性、承壓能力、密度和形狀等）的評價(jià)體系，指導(dǎo)暫堵劑廠商生產(chǎn)。

3）加強(qiáng)新材料研發(fā)。隨著頁巖氣開發(fā)進(jìn)一步邁向深層，暫堵材料所面臨的地層環(huán)境更加惡劣，對其工作環(huán)境提出了更高要求。對現(xiàn)有暫堵材料進(jìn)行改性，提高耐溫性、承壓能力，同時(shí)保證后續(xù)溶解后的產(chǎn)物無污染。豐富暫堵劑的種類，提高封堵效果，例如目前已經(jīng)報(bào)道的繩結(jié)暫堵劑等。

4 結(jié)束語

四川盆地頁巖氣儲量豐富，全省頁巖氣年產(chǎn)量已達(dá)143.4×108m3，但在頁巖氣儲層改造過程中，存在易發(fā)生套變、射孔簇開啟不完全、井間壓竄風(fēng)險(xiǎn)以及深層頁巖難以形成縫網(wǎng)等問題，嚴(yán)重制約頁巖氣的高效開發(fā)。暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)能夠通過泵入暫堵劑，產(chǎn)生附加阻力，達(dá)到控制人工裂縫走向和延伸的目的，從而解決上述工程難題。該技術(shù)已在威遠(yuǎn)、長寧、川南等區(qū)塊應(yīng)用并取得了較好的效果。但目前仍然存在暫堵材料種類選擇和加入?yún)?shù)不明確等工程問題，其根本原因在于暫堵劑縫內(nèi)運(yùn)移規(guī)律、暫堵層形成條件不明，封堵壓力難以預(yù)測，暫堵后裂縫延伸機(jī)理不清楚。通過對國內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)，針對暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)，提出以下發(fā)展建議：強(qiáng)化暫堵理論研究，明確暫堵劑運(yùn)移、封堵、暫堵層承壓和裂縫轉(zhuǎn)向機(jī)理，建立相應(yīng)的試驗(yàn)裝置和數(shù)學(xué)模型，支撐暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)理論體系構(gòu)建；根據(jù)現(xiàn)場需求，建立并規(guī)范暫堵劑評價(jià)體系，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提升暫堵劑優(yōu)選的科學(xué)性；加強(qiáng)新材料的研發(fā)，使暫堵劑適用于更深的地層和更復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，同時(shí)降低使用成本，推進(jìn)暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用；充分總結(jié)分析前期施工情況，針對不同儲層特征形成與之適應(yīng)的施工方案，深化暫堵轉(zhuǎn)向壓裂技術(shù)造縫增產(chǎn)的認(rèn)識；加快發(fā)展暫堵轉(zhuǎn)向壓裂施工后評估技術(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)場施工方案進(jìn)一步優(yōu)化。