頁巖氣儲層斜支撐區域導流能力評價技術

1.目的

頁巖氣儲層壓裂改造的目的是獲得具有高導流能力的頁巖氣流動通道，通常需要在人工裂縫中鋪置支撐劑來實現。在頁巖氣儲層改造施工過程中，由于滑溜水攜砂能力有限，支撐劑沉降速度快，施工結束后大量支撐劑沉降在裂縫底部，并使得裂縫下部保持張開，裂縫上部會在閉合壓力作用下逐漸閉合；由于存在巖屑，裂縫剪切滑移會形成自支撐；在裂縫上部自支撐和裂縫下部張開的過渡帶，即為頁巖儲層巖石相互作用形成的斜支撐區域（圖1）。頁巖儲層裂縫導流能力由支撐劑充填區域、自支撐區域、斜支撐區域3個部分的導流能力組成，國內外對于支撐劑充填區域和自支撐區域的導流能力已有廣泛的研究，但對于斜支撐區域導流能力的研究尚處于空白。

圖1 頁巖儲層不同支撐區域示意圖

2.方法

針對壓裂過程中裂縫斜支撐區域導流能力認識不清的問題，根據現場壓裂施工設計，開展了支撐劑縫內流動室內模擬實驗，模擬不同施工條件下支撐劑在裂縫中的運移、鋪置規律。制備尺寸厚度大于2 cm的頁巖巖板，在頁巖巖板側面預制劃痕，并將巖板劈裂，然后將壁面錯動，獲得頁巖巖板裂縫壁面組合。利用支撐裂縫導流儀，開展頁巖儲層裂縫導流能力測試，把制備好的頁巖巖板裂縫壁面組合放入導流室，根據支撐劑縫內流動室內模擬實驗結果，分別在裂縫下部鋪置一定濃度的支撐劑、不鋪置支撐劑及按一定鋪砂濃度均勻鋪置相應支撐劑，連接儀器，啟動閉合應力加載系統，模擬地層應力條件，測試得到頁巖儲層裂縫、自支撐區域裂縫及支撐劑充填區域裂縫導流能力，最后通過計算得到頁巖儲層斜支撐區域導流能力。

3.作用和效果

頁巖儲層斜支撐區域導流能力評價技術，是基于不同工藝條件下支撐劑鋪置規律的導流能力評價方法，首次提出了“頁巖儲層斜支撐區域導流能力”實驗方法，實現了導流能力評價方法由“自支撐+全支撐”到“自支撐+斜支撐+全支撐”的重大轉變，揭示了不同條件下頁巖儲層支撐裂縫導流能力大小的變化規律。頁巖儲層斜支撐區域導流能力評價技術可以有效評價斜支撐區域導流能力，研究不同支撐劑鋪置形態下所形成斜支撐區域的導流能力及其變化規律，為油氣藏數值模擬提供可靠的數據，還可以為施工參數優化提供有力的實驗支撐。目前該技術所提供的實驗數據已被廣泛應用于四川盆地川南頁巖氣儲層改造實驗評價中，為促進該盆地頁巖氣的規模效益開發奠定了堅實的基礎。該技術填補了我國相關實驗技術的空白，已經獲得國家知識產權局發明專利授權（授權專利號：ZL 2017 1 0721845.3），如圖2所示。

圖2 發明專利證書

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