地應力對頁巖儲層開發的影響與對策

張金才，亓原昌

(中國石化 休斯頓研究開發中心，美國 休斯頓 TX 77056)

水平井多級大規模水力壓裂技術在北美的成功極大地改變了該地區油氣的供求局面，并對全球油氣的供需格局產生了深遠的影響，世界其他地方力圖重復北美成功的努力迄今收效有限。造成這種局面有多種原因，但是地質條件的差別不可否認是主要因素之一。盡管目前水力壓裂已經成為一種較成熟的技術，其應用大多數是在地應力與地質構造相對簡單、脆性較高的頁巖以及致密巖層中。該技術大面積應用于地應力復雜或塑性較強的頁巖時仍然存在許多技術難點，主要原因是在這些復雜條件下，地應力對水力壓裂裂縫擴展與壓裂效果的影響開始上升為主導作用。復雜地應力包括在高地應力地區復雜構造下的逆斷層或走滑斷層應力條件，例如四川盆地的川西坳陷。在這些地應力條件下，壓裂經常產生水平或低角度裂縫，導致水平井的儲層改造效果不佳。另外，四川盆地與美國頁巖氣產區儲層相比具有較高的最小水平主應力，這說明四川儲層的破裂壓力比美國同類儲層高[1]，加之四川盆地復雜的地質構造[2]，水平鉆井方向經常偏離最小水平主應力方向、水平井鉆遇脆性及地質目標層位的百分比低等多種不利因素，導致了該地區高產井的比例偏低，嚴重影響了大規模效益開發。下面將通過地質力學分析說明這些問題。

1 地應力的主要特征

1.1 地應力的3種狀態

地應力控制著壓裂裂縫擴展與壓裂效果。……