壓裂用暫堵劑性能評價技術(shù)

1.目的

暫堵劑進入地層裂縫后能迫使裂縫發(fā)生轉(zhuǎn)向，增加裂縫的復(fù)雜程度，增大儲層段改造體積，最大限度地提升油氣儲層的改造效率。暫堵轉(zhuǎn)向需要優(yōu)化暫堵劑材料性能、研究暫堵劑加量、暫堵劑濃度、裂縫寬度與暫堵劑粒徑的匹配關(guān)系。壓裂用暫堵劑性能評價技術(shù)可用于模擬縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向情況，評價各種控制因素對暫堵轉(zhuǎn)向效果的影響，進而為縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向壓裂優(yōu)選暫堵劑類型、粒徑、濃度等提供指導(dǎo)。但是目前在該領(lǐng)域，卻存在著暫堵轉(zhuǎn)向壓裂主控因素不明確、暫堵效率低、缺乏對暫堵材料有效評價的方法及設(shè)備等難題。

2.方法

針對上述問題，研制了3級縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向、3～15 mm裂縫開度、不同粗糙度條件下的壓裂用暫堵劑性能評價技術(shù)（圖1）。預(yù)設(shè)裂縫縫寬，選擇不同厚度的橡膠墊片，放在兩個縫板之間，形成主裂縫、次一級裂縫、再次一級裂縫縫板。將銅片加工成大小與次一級、再次一級裂縫縫板入口端大小一致的圓形。根據(jù)預(yù)設(shè)壓力要求，在次一級、再次一級裂縫縫板入口端放置相應(yīng)厚度的圓形銅片，組裝形成復(fù)雜縫網(wǎng)板。將預(yù)定濃度、預(yù)定粒徑的暫堵劑與預(yù)定量的壓裂液加入到混合罐中攪拌混合，由供液泵按照預(yù)定的流速注入復(fù)雜縫網(wǎng)板，對滲透性能較好的主裂縫端部進行暫堵，提高縫內(nèi)的壓力，當(dāng)縫內(nèi)壓力超過放置在此裂縫縫口處銅片的承壓能力時，銅片破壞，暫堵劑進入次級裂縫。監(jiān)測主裂縫、次一級裂縫、再次一級裂縫出口端流量、壓力，得到縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向的封堵效果及轉(zhuǎn)向能力。實驗結(jié)果表明，采用該技術(shù)可以連續(xù)監(jiān)測暫堵劑在縫內(nèi)的暫堵性能，直觀獲得不同測試條件下暫堵劑在不同縫寬情況下的暫堵承壓能力，同時獲取一定縫寬裂縫條件下達到一定的轉(zhuǎn)向壓力所需的暫堵劑粒徑及濃度，并且可以評價暫堵劑的封堵轉(zhuǎn)向能力。

圖1 縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向評價裝置圖

3.作用和效果

大量的現(xiàn)場實踐結(jié)果表明：①該壓裂用暫堵劑性能評價技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確、直觀地得到縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向過程中暫堵劑的封堵性能、承壓及轉(zhuǎn)向能力；②可以解決靜態(tài)評價方法實驗結(jié)果與現(xiàn)場實際情況差異太大、不能有效指導(dǎo)暫堵壓裂優(yōu)化設(shè)計的難題；③實現(xiàn)了縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向效果動態(tài)評價，指導(dǎo)暫堵材料優(yōu)選和施工參數(shù)優(yōu)化。該技術(shù)首次提出了適用于儲層縫內(nèi)暫堵材料的性能要求和施工參數(shù)，直接促使升級換代形成了“段內(nèi)多簇+暫堵轉(zhuǎn)向+高強度加砂”的壓裂新工藝，大幅度提高了儲層體積壓裂效果，目前已廣泛應(yīng)用于中國石油西南油氣田公司油氣勘探開發(fā)中，高效開發(fā)成效明顯。該技術(shù)達到國際先進水平，填補了相關(guān)評價技術(shù)的空白，已經(jīng)獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利授權(quán)（授權(quán)專利號：ZL 2020 1 0140885.0），如圖2所示。

圖2 發(fā)明專利證書

（韓慧芬：中國石油西南油氣田公司工程技術(shù)研究院、頁巖氣評價與開采四川省重點實驗室。E-mail: hanhf@petrochina.com.cn特約欄目主編 高新平 編輯 居維清）