頁巖儲層壓裂物理模擬技術進展及發展趨勢

侯 冰，張其星，陳 勉

（1.中國石油大學（北京）克拉瑪依校區石油學院，新疆克拉瑪依 834000；2.油氣資源與工程全國重點實驗室（中國石油大學（北京））,北京 102249；3.石油工程教育部重點實驗室（中國石油大學（北京））,北京 102249）

據國土資源部統計，我國深層頁巖氣可采資源量為55.45×1012m3、頁巖油可采資源量為145×108t[1]，總體資源量巨大。隨著我國非常規儲層開發的日益深入，低孔、低滲油氣資源的戰略地位逐漸提高，頁巖油氣從儲層物性來看都有低孔-低滲甚至特低孔、特低滲的特點。在我國深地油氣勘探開發快速發展的進程中，水力壓裂技術的進步是解決深層頁巖油氣開發難題的金鑰匙。深層頁巖面臨地應力高（≥120 MPa）、應力差大（≥15 MPa）、儲層塑性強、壓裂縫寬度窄（≤3 mm）和多尺度層理難以溝通等難題，壓裂改造難度大[2]。當前，為了提高改造效率、降低作業成本，保證儲層的高效和長效開發，頁巖油氣開發時采用了“井工廠”壓裂模式，實現了立體開發、多甜點壓裂等。此外，通過重復壓裂、步式壓裂和拉鏈式壓裂等可增大單井和多井儲層改造體積的壓裂形式，形成了更為復雜的裂縫網絡[3]。

1936 年，W.Kjellman[4]研制了世界上第一套適用于砂土的真三軸試驗裝置。1981 年，黃榮樽[5]在國內首次研究提出了水力壓裂，指導構建國內首個室內真三軸水力壓裂試驗系統。隨后，多位學者持續研究，模擬方法、壓裂工藝和監測技術等不斷細化和量化。目前，水力壓裂物理模擬主要研究布井方式、儲層產狀、儲層非均質性、地應力狀態、壓裂液性能、壓裂液泵注方案和完井方式等因素對水力裂縫起裂和擴展的影響[6]，并且發展形成了分布式光纖等新的監測技術。……