川西須五復雜砂頁巖氣藏壓裂工藝技術研究

蘭沆源

摘 要：本文針對川西須五氣藏儲層大厚度、砂頁巖互層、非均質性強等特征，通過滲流實驗分析、技術措施優化組合研究，形成的須五氣藏復雜裂縫壓裂復合技術，有利于提高裂縫復雜性、增加裂縫導流能力。研究形成的須五段壓裂實施關鍵技術，能夠保障復雜裂縫壓裂復合技術順利實施。現場試驗表明，形成的復雜砂頁巖儲層壓裂技術滿足川西須五砂頁巖氣藏地質要求，在類似的低滲特低滲油氣藏、復雜巖性儲層條件油氣藏的勘探開發具有重要的借鑒意義。

關鍵詞：須五氣藏;砂頁巖;壓裂;復雜裂縫

川西須五氣藏整體具有面積廣、厚度大、資源豐富的特征，目前已實施19口井的儲層增產改造，累計產氣3349.74×104m3，展示了須五段巨大的勘探開發潛力。但改造井壓后效果均未達到預期，經濟開發的難度較大。分析發現存在以下五方面問題及難點，主要表現在復雜地質條件下的壓裂改造裂縫起裂延伸復雜、工藝針對性差、壓裂實施配套技術有待完善等等。

1 須五氣藏改造針對性工藝方案

1.1 工程地質特征

須五氣藏埋深2100～3500m，平均厚度500.6m，沉積特征、巖性特征復雜，是濱--淺湖沉積的多層系疊置的特低孔超致密非常規儲層。該氣藏泥地比69%，泥頁巖厚度100～430m，平均孔隙度3.61%，脆性59 %，含氣量平均1.44m3/t。屬于典型的低孔、低滲、低品質的非常規氣藏，縱向上層段多，儲層類型復雜，砂頁巖互層，非均質性強。

1.2 針對性壓裂工藝方案

根據以上分析，從改造總體原則、工藝措施和射孔布縫原則等方面，提出了須五砂頁巖氣藏改造針對性工藝方案;改造總體原則：軸向上裂縫組合優化，多級多縫，控制非均質的復雜儲層;橫向上優化縫長控制砂體;縱向上縫高控制或穿層壓裂;工藝措施：縱向上大厚度互層型儲層直井/定向井分層壓裂工藝;橫向上強非均質性儲層水平井分段壓裂工藝。

2 須五氣藏壓裂技術對策

2.1 組合滲流實驗

為判斷須五砂頁巖氣藏增產機理，筆者采用裂縫--裂縫--基質、裂縫--基質--裂縫和基質--裂縫--裂縫等幾種組合開展了滲流實驗，從結果來看裂縫--基質--裂縫組合滲流能力最高，表明須五砂頁巖氣藏形成復雜裂縫網絡是增產關鍵。

2.2 須五氣藏形成復雜裂縫可行性

復雜裂縫網絡的形成與儲層微裂縫發育情況、礦物組成、三軸地應力等因素密切相關。筆者主要從微裂縫發育情況、礦物組成、三軸地應力方面開展了須五砂頁巖氣藏形成復雜裂縫可行性評價。

①從天然裂縫發育情況看，須五氣藏地層天然裂縫以低角度裂縫和斜交縫為主，低角度縫占80%以上，根據2009年新南威爾士大學Rahman MM，Ali Aghighi，Sheik S Rahman等人研究成果，川西中淺層大部分天然裂縫起裂受水平主應力差值的影響較小，抗張強度分布在1.2～2.3MPa之間，壓裂時人工裂縫與天然裂縫夾角小，總體來看有利于復雜裂縫形成;②從脆性特征看，須五氣藏脆性礦物含量較高（約52.8～69.4%），有利于破裂并形成復雜裂縫。

2.3 須五氣藏壓裂技術對策

結合須五氣藏的工程地質特征，考慮復雜縫網形成機理分析結果合前期壓裂施工經驗，通過分析主要壓裂參數與形成復雜裂縫之間的關系，可以確定縫間干擾與縫內增壓措施并用增加裂縫復雜性兼顧提高綜合導流能力的須五砂頁巖氣藏壓裂復合技術。

3 須五氣藏壓裂實施關鍵技術

3.1 大型壓裂供配系統

根據須五段前期壓裂改造經驗結合壓裂優化設計研究，大型壓裂供配系統研究主要滿足以下參數要求：壓裂施工中施工總功率>20000hp，最大施工壓力>95MPa，單層/段施工總液量2600m3，施工排量18m3/min，連續壓裂時間>6h。

按照該要求，對連續供水系統、連續配液系統、連續供砂系統進行了優化研究，尤其針對供配系統中加砂和配液兩個關鍵環節，研發了砂量校準裝置和速配裝置，解決了大型壓裂供配砂量精確添加難和配液效率低的問題。自主研發的多劑添加速配裝置，與連續混配裝置配合應用，大大提高了配液效率，實現多種添加劑同時添加，液體配制速度達到18m3/min以上。

3.2 脈沖式加砂壓裂控制裝置

脈沖式加砂壓裂的關鍵是壓裂液和攜砂液的脈沖交替注入，脈沖間隔根據工藝需求的不同范圍通常在10s～3min。該套系統有兩個關鍵，關鍵一是研發了脈沖式加砂模式控制裝置，能實現支撐劑模式的快速切換，克服常規混砂車輸砂器切換時間長的弊端;關鍵二是研發了脈沖加砂系統配套軟件，能夠實現脈沖式加砂的自動控制。整套裝置可以滿足10s以上不同時間間隔、砂濃度500kg/m3以內的脈沖式加砂壓裂。

4 結論與建議

①通過滲流實驗分析、技術措施優化組合和配套技術研究，形成的須五砂頁巖氣藏復雜裂縫壓裂復合技術，有利于裂縫內形成復雜裂縫網絡，從而促使須五氣藏儲層壓裂提高裂縫復雜性、增加裂縫導流能力;②研究形成的以“大型壓裂供配系統、脈沖式加砂壓裂控制裝置、油套同注封隔器分層壓裂管柱、壓裂工作液、壓后排液技術”為核心的須五段壓裂實施關鍵技術，能夠保障復雜裂縫壓裂復合技術順利實施。

參考文獻：

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