淺談頁(yè)巖氣水平井分段壓泵優(yōu)化方法

楊兆津 宋銳　賴(lài)欣

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，而頁(yè)巖氣資源的出現(xiàn)有效的緩解了能源供給問(wèn)題，為能源安全提供了有效的保障。但頁(yè)巖氣水平井分段壓裂形成存在復(fù)雜性裂縫量化表征困難以及壓裂優(yōu)化方法不成熟問(wèn)題，本文就頁(yè)巖氣水平井分段壓裂存在的問(wèn)題進(jìn)行討論，促使頁(yè)巖氣得到更好的開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣;水平井;分段壓泵;優(yōu)化方法

前言

由于頁(yè)巖氣裂縫復(fù)雜且需要的考慮的因素較多，因此頁(yè)巖氣水平井壓裂優(yōu)化方法比常規(guī)的油氣井壓裂方法更為復(fù)雜和困難，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在采用常規(guī)砂巖水平井分段壓裂設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，又融入了新的審計(jì)原理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)裂縫的縫長(zhǎng)和多導(dǎo)流能力進(jìn)行優(yōu)化。

一、復(fù)雜性裂縫量化表征新方法

（一）裂縫復(fù)雜指數(shù)的新定義

在水平井分段壓裂產(chǎn)生裂縫時(shí)，假設(shè)其分支裂縫相互平行，且都與水力裂縫垂直，并在水利裂縫范圍中對(duì)稱(chēng)。根據(jù)原有的裂縫復(fù)雜指數(shù)的定義，將分支裂縫的平均長(zhǎng)度和水力裂縫長(zhǎng)度的比值乘以4就是裂縫復(fù)雜性指數(shù)，此定義認(rèn)為分支裂縫滲透面積與滲流干擾波是重合的，但實(shí)際上分支裂縫的密集程度沒(méi)有達(dá)到裂縫滲透面積與滲流干擾波的重合程度。因此，針對(duì)這一情況又提出了一個(gè)新的定義：不同分支裂縫的長(zhǎng)度與水力裂縫的長(zhǎng)度相除，得到分支裂縫的縫寬，然后分支裂縫的縫寬與水力裂縫長(zhǎng)度的比值乘以4，其值即為裂縫復(fù)雜性指數(shù)，表達(dá)式為：Fc1=IhI1

（1+If1）（1+Iw）其中：Fc1為裂縫負(fù)雜性指數(shù);Ih為縫高的垂直長(zhǎng)度;I1為縫長(zhǎng)的延伸長(zhǎng)度;IF1為縫間干擾因子;Iw為縫寬非平面擴(kuò)展因子。

（二）分支裂縫滲流面積的確定

頁(yè)巖基質(zhì)的滲透性會(huì)對(duì)滲流區(qū)域有一定的影響，為此，針對(duì)這一情況應(yīng)將應(yīng)力干擾區(qū)疊加面積的近似值可以當(dāng)作分支裂縫滲透波及面積。在計(jì)算應(yīng)力干擾區(qū)疊加面積時(shí)，首先先計(jì)算水力裂縫的誘導(dǎo)應(yīng)力傳播區(qū)域，然后再計(jì)算分支裂縫的誘導(dǎo)應(yīng)力傳播區(qū)域，最后將這兩個(gè)區(qū)域的面積疊加就是應(yīng)力干擾區(qū)疊加面積。要是水力裂縫的傳播速度比分支裂縫的半縫長(zhǎng)，可以用原始水平應(yīng)力差來(lái)壓縮水力裂縫的誘導(dǎo)應(yīng)力傳播區(qū)域，但要注意的是，要是分支裂縫的壓力小，且誘導(dǎo)應(yīng)力傳播距離有限，可以不考慮以水平應(yīng)力差為界，直接計(jì)算水力裂縫和分支裂縫的滲流干擾波及面積。

（三）分支裂縫的延伸長(zhǎng)度的確定

水力裂縫在擴(kuò)展過(guò)程中要是遇到天然裂縫其曲線就會(huì)呈現(xiàn)出鋸齒狀波動(dòng)。出現(xiàn)的壓力波動(dòng)可以反映出分支裂縫距水平井筒的遠(yuǎn)近，壓力波動(dòng)的幅度可以反映出分支裂縫的長(zhǎng)度和寬度。利用壓裂施工曲線可以將分支裂縫延伸的用液量的近似值計(jì)算出來(lái)，而分支裂縫的排量分配。目前還沒(méi)有很好的計(jì)算方法，假設(shè)排水量1/10～1/5，且分支裂縫的底部壓力比臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子低，則分支裂縫不再延伸，運(yùn)用同樣的方法，可以計(jì)算出第二個(gè)分子裂縫的長(zhǎng)度和寬度，以此類(lèi)推，可以將各個(gè)裂縫的長(zhǎng)度和寬度都計(jì)算出來(lái)，其裂縫復(fù)雜性指數(shù)也可以按照上述的公式計(jì)算出來(lái)。

二、頁(yè)巖氣水平井分段壓泵優(yōu)化方法

（一）水平層里縫/紋理縫發(fā)育儲(chǔ)層

在壓裂水平層里縫/紋理縫發(fā)育儲(chǔ)層時(shí)，水利壓力即使不能全部與水平層里縫/紋理縫溝通，也能在一定程度上對(duì)水平層里縫/紋理縫進(jìn)行溝通。頁(yè)巖最重要的特征就是層里縫/紋理縫的存在，要是層里縫/紋理縫呈多層疊置分布，它對(duì)水力裂縫的逢高的增長(zhǎng)具有抑制的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在遇到層里縫/紋理縫時(shí)，水力裂縫能很快的溝通并且延伸，但由于受試驗(yàn)條件的限制，還未發(fā)現(xiàn)水力裂縫穿越第2條層里縫/紋理縫的情況，水力裂縫在穿越第一條層里縫/紋理縫后，就會(huì)消耗很大一部分能量，已經(jīng)沒(méi)有穿越第二條層里縫/紋理縫的能力，還有一種情況就是，層里縫/紋理縫被溝通后，其能量大部分被延伸的層里縫/紋理縫吸收，層里縫/紋理縫最理想的情況是不同層里縫/紋理縫都能被打開(kāi)且得到最大程度的延伸，最終形成體積裂縫。為此，在打開(kāi)第一條層里縫/紋理縫時(shí)，其延伸到達(dá)預(yù)期的縫長(zhǎng)后，再注入高粘度膠液，并提高注入量，讓其能量盡可能的打開(kāi)第二條層里縫/紋理縫，最后在注入低黏度滑溜水，以此類(lèi)推，達(dá)到所有層里縫/紋理縫都被打開(kāi)且延神的目的。

（二）天然裂縫發(fā)育儲(chǔ)層

在遇到天然裂縫發(fā)育儲(chǔ)層時(shí)，要先判斷該裂縫是張開(kāi)型的還是潛在型的，其中張開(kāi)型天然裂縫發(fā)育儲(chǔ)層，可以嘗試粉陶與常規(guī)大粒徑支撐劑混合施工的方法來(lái)降低壓裂液的失量，在張開(kāi)型天然裂縫后，將粉陶與大粒徑支撐劑按照比例進(jìn)行混合，然后一起注入到裂縫中，因?yàn)榉厶盏牧鲃?dòng)阻力小，會(huì)先行進(jìn)入到裂縫中，而大粒徑支撐劑流動(dòng)阻力大，進(jìn)入到裂縫中則顯得較為困難，要是天然裂縫的寬度不足，則大粒徑支撐劑就很難進(jìn)入到其中。潛在型天然裂縫，可以先計(jì)算其張開(kāi)壓力，要是張開(kāi)壓力過(guò)大，裂縫的凈壓力相對(duì)較小，則天然裂縫在壓裂施工中是不能張開(kāi)的，反之，張開(kāi)壓力過(guò)小，天然裂縫在壓裂施工中是張開(kāi)的，就會(huì)造成主裂縫的縫長(zhǎng)難以計(jì)算出來(lái)，針對(duì)這一情況，在壓裂的初期就要選擇優(yōu)質(zhì)的施工參數(shù)，以此來(lái)控制天然裂縫的張開(kāi)壓力，在主縫縫長(zhǎng)滿足設(shè)計(jì)的要求后，在提高主裂縫的凈壓力，讓天然裂縫張開(kāi)，進(jìn)而最大限度的達(dá)到改造的目的。

（三）提高裂縫復(fù)雜性指數(shù)的技術(shù)措施

要想提高裂縫復(fù)雜性指數(shù)，就要增大天然裂縫的寬度和長(zhǎng)度，延伸天然裂縫的主要技術(shù)措施：一降低壓裂液的黏度，讓其盡可能能多的進(jìn)入到裂縫中，讓天然裂縫得有更好的延伸，然后再通過(guò)模型來(lái)計(jì)算其延伸的長(zhǎng)度的寬度;二是控制粉陶加砂機(jī)及加量等，但目前還沒(méi)有可以模擬的定量。還有一種方法是主裂縫多次轉(zhuǎn)向，其主要技術(shù)措施：主裂縫中的壓力梯度越小，其轉(zhuǎn)向就越大，可以采用低黏度壓裂液來(lái)降低裂縫中的壓力梯度，此外，還可以提高主裂縫的凈壓力，除了優(yōu)化壓裂黏度、液量等參數(shù)，還可以采用人工轉(zhuǎn)向技術(shù)，如應(yīng)用縫的縫內(nèi)暫堵劑等。

結(jié)語(yǔ)

頁(yè)巖氣資源的出現(xiàn)有效的緩解了能源供給問(wèn)題，為能源安全提供了有效的保障。但由于頁(yè)巖氣裂縫復(fù)雜且需要的考慮的因素較多，因此頁(yè)巖氣水平井壓裂優(yōu)化方法比常規(guī)的油氣井壓裂方法更為復(fù)雜和困難，針對(duì)這一情況，在常規(guī)砂巖水平井分段壓裂設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，又融入了新的審計(jì)原理，這為頁(yè)巖氣資源的開(kāi)發(fā)提供了便利的條件。

參考文獻(xiàn)

[1]趙小強(qiáng).頁(yè)巖氣水平井裸眼分段壓裂酸化管柱下入技術(shù)[J].石化技術(shù)，2019，26（06）：89-90.