页岩气储层体积缝网压裂技术新进展_李小刚

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1、石油天然气学报（江汉石油学院学报）２０１４年７月第３６卷第７期·１５４·ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｊ．ＪＰＩ）Ｊｕｌ．２０１４Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．７页岩气储层体积缝网压裂技术新进展李小刚，苏洲，杨兆中油气藏地质及开发工程国家重点实验室（西南石油大学）雷腾蛟，何雨遥（四川成都６１０５００）［摘要］体积缝网压裂是以在储层中形成大规模复杂裂缝网络为目的的压裂工艺技术，是低渗、特低渗页岩气储层实现工业开采最有效的增产措施。介绍了近期提出的同步压裂（或拉链式压裂）、交替压裂（

2、或“德州两步跳”压裂）和改进拉链式压裂技术工艺原理及其实现方法，对比分析了其各自存在的优缺点，简要阐述了成功实现页岩气储层体积缝网压裂的关键辅助技术（清水压裂技术、微地震监测技术及参数优化方法等）。研究发现，改进拉链式压裂利用同步压裂和交替压裂优点的同时规避了它们各自的不足，使其压后效果相比于同步压裂和交替压裂更好，为页岩气的进一步开发提供了新思路。最后，针对目前尚存在的问题，分析了其可能原因并指出了未来发展方向，对我国页岩气高效开发具有重要指导意义。［关键词］页岩气储层；体积缝网；同步压裂；交

3、替压裂；改进拉链式压裂；微地震监测［中图分类号］ＴＥ３７５［文献标志码］Ａ［文章编号］１０００－９７５２（２０１４）０７－０１５４－０６页岩气是一种以游离气和吸附气为主赋存于低孔、极低渗、富含有机质页岩气储层中的非常规天然［１］气。要实现页岩气工业开采，一方面要求大量吸附气从基质和矿物颗粒表面解吸为游离气；另一方面［２］必须使储层具有足够的渗透能力，以便解吸出的气体能够流入井筒。这两方面因素使得页岩气储层改造理念完全不同于传统观点———仅仅在储层中形成具有足够长度和导流能力的平面裂缝，而是要对储

4、层在长、宽、高三个方向进行“立体式改造”，将储层“打碎”，形成复杂裂缝网络，增大裂缝壁面与储层基质的接触面积，缩短油气从任意方向基质向裂缝的渗流距离，极大地提高储层整体渗透率，从而实现［３］页岩气工业开采。因此，页岩气储层体积缝网压裂技术的深入研究对我国页岩气高效开发具有重要指导意义。１体积缝网压裂技术体积缝网压裂指以在储层中形成大规模复杂缝网、增大水力裂缝与储层基质接触面积为目的的增产［４］［５～９］措施。近年来，国外学者在低渗－特低渗页岩气储层增产改造方面做了大量深入研究，提出了以增大储层改

5、造体积（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｖｏｌｕｍｅ，简称ＳＲＶ）为目标的体积缝网压裂技术，主要包括同步压裂（或拉链式压裂）、交替压裂（或“德州两步跳”压裂）和改进拉链式压裂。１．１同步压裂［５］同步压裂或拉链式压裂是指对２口或２口以上的配对井同时进行压裂（图１）。其原理是利用压裂液和支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法，增加水力裂缝网络密度和表面积，利［１０］用井间连通优势增大工作区裂缝网络形成程度和强度，最大限度地沟通天然微裂缝。同步压裂最初是２口邻井且深度大致相同的水平

6、井同时压裂，目前已发展成３口井甚至４口井同时压裂。同步压裂对页岩气井在短期内增产的效果非常显著，而且对工作区环境影响小，完井速度快，压裂成本低，是页岩气开发中后期较常用的压裂技术。同步压裂打破常规压裂理念，利用缝间应力干扰，实现页岩气储层体积缝网压裂，现场施工效果相［收稿日期］２０１４－０１－１２［基金项目］国家自然科学基金重点支持项目（Ｕ１２６２２０９）；国家科技重大专项（２０１１ＺＸ０５０４２－００２－００１）。［作者简介］李小刚（１９８１－），男，２００３年西南石油大学毕业，博士，副教授，

7、现主要从事油气藏增产理论与应用技术研究。第３６卷第７期李小刚等：页岩气储层体积缝网压裂技术新进展·１５５·［１１］比于常规压裂更好。但同时也存在一些不足：首先，同步压裂时两井中同时延伸的两条裂缝，只能在裂缝尖端附近区域产生应力干扰，其干扰作用范围相对有限，得到的增产改造体积较小（图１）；其次，其对应力改变程度较小，缝网复杂程度较差，导致同步压裂不能充分沟通页岩气储层中大量存在的天然微裂缝，形成的ＳＲＶ相对较小；另外，同步压裂设计必须使两条裂缝尖端的距离足够近，才能在其尖端附近区域产生应力扰动，导

8、致井间窜流风险增大，进而对页岩气产量产生负面影响。图１同步压裂（拉链式压裂）１．２交替压裂交替压裂，也称作“德州两步跳”压裂，其基本原理是：水平井多段压裂过程中，利用水力压裂产生的裂缝对储层应力场的改变，将压裂主缝和分支缝与诱导应力松弛缝相连通，实现储层体积缝网压裂［１２］改造。在无分支水平井段中，该技术利用常规压裂技术对单个射孔簇实施水力压裂，与常规压裂技术不同的是，需要改变各压裂段的施工顺序（图２）。其原理是利用第一压裂段与第二压裂段之间产生的应力扰动，当在前两个压裂段之间某一合理位置进行第