二次壓裂提高川南深層頁巖氣縫網復雜性

林永茂

【摘 要】川南深層頁巖氣是我國勘探開發的重要陣地，由于其埋藏深、地應力高、地應力差異大、天然裂縫不發育，壓裂改造形成的縫網復雜程度低，導致壓后產量不理想。論文提出了二次壓裂工藝技術，通過應用這項技術迫使裂縫轉向或開啟更多的微裂縫，從而提高頁巖氣縫網的復雜程度。

【Abstract】The deep shale gas in South Sichuan is an important position for exploration and development in China. Due to its deep burial， high in-situ stress， the large difference in in-situ stress， undeveloped natural fractures and low complexity of fracture network formed by fracturing transformation， the post-compression production is not ideal. This paper proposes the secondary fracturing process technology that uses this technique to force the crack to turn or open more micro-cracks， thereby increasing the complexity of the shale gas seam network.

【關鍵詞】深層頁巖氣;縫網復雜性;二次壓裂

【Keywords】 deep shale gas; the complexity of fracture network; secondary fracturing

【中圖分類號】TE377 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）07-0191-03

1 引言

川南深層頁巖氣資源量達到9.5萬億方[1-3]，是我國頁巖氣勘探開發的重要陣地。水平井分段壓裂是頁巖氣開發的主要手段，由于深層頁巖氣埋藏深、地應力高、水平主應力差異大、天然裂縫不發育，導致壓裂形成的裂縫復雜程度低，導致壓后產量不理想。因此，本文提出通過應用二次壓裂工藝技術，提高深層頁巖氣縫網復雜性，即在一次壓裂后主動停泵較長時間，再起泵進行第二次壓裂，第二次壓裂迫使裂縫轉向或開啟更多的微裂縫，從而提高頁巖氣縫網的復雜程度，改善壓后效果。

2 川南深層頁巖氣的概況及改造難點

2.1 川南深層頁巖氣的地質特征

川南深層頁巖氣主要位于四川威榮—永川區塊，其龍馬溪深層頁巖縱向上發育9套頁巖氣儲層，優質頁巖儲層為①至⑤號小層，厚度27.5～49.5m，儲層孔隙度3.1%～5.8%、TOC為2.2%～5.5%、含氣量為3.3～6.4t/m3、地壓系數為1.38～1.96。與淺層和國外頁巖氣相比，川南深層頁巖氣脆性指數更低、地應力更高、水平地應力差更大、天然裂縫欠發育，且以層理縫為主。

2.2 深層頁巖壓裂改造的難點

川南深層頁巖氣壓裂改造主要面臨以下兩個難點：

①地應力高、地應力差值大，天然裂縫欠發育，壓裂形成縫網復雜程度低。川南深層頁巖氣地應力為84～101MPa，水平地應力差為7～17.3MPa，壓裂改造打碎儲層難度較大，且天然裂縫欠發育，以層理縫為主，水力裂縫溝通天然裂縫的概率低，導致壓裂形成的縫網復雜程度低。

②施工壓力高，提高凈壓力手段缺乏。川南深層頁巖氣施工壓力為70～95MPa，停泵壓力為56～74MPa，在施工限壓95MPa的條件下壓力，壓力窗口窄（<10MPa），將排量由

8m3/min提高至15m3/min、使用膠液作為壓裂液，凈壓力僅提高了2.14MPa（如圖1所示），提高凈壓力工藝優化空間不足、措施手段有限。

3 二次壓裂工藝技術

二次壓裂是指在常規壓裂后主動停泵較長時間，再起泵進行第二次壓裂的改造工藝技術。人工裂縫的擴展總是延耗能最小的方向擴展，主要受到地應力、天然裂縫分布、儲層巖性、各向異性等因素的影響。二次壓裂工藝技術就是在第一次常規壓裂改變地層應力分布、降低水平主應力差值（如圖2所示）的基礎上，再起泵進行第二次壓裂，從而迫使裂縫轉向，開啟更多的天然裂縫。與此同時，縫內支撐劑和液體在第二次壓裂時重新開始流動，阻力較大，提高了縫內的凈壓力，也有利于提高縫網的復雜程度。

4 現場實施

目前，二次壓裂技術在川南深層頁巖氣WY23-1HF和YY1-3HF兩口井的15段中進行了現場實施，通過微地震監測和G函數對比，均表明二次壓裂有效地提高了壓裂縫網的復雜程度。

WY23-1HF井水平段長為1500.54m，段數為23段（實際施工為20段），其中第17、18段采用了二次壓裂工藝。第18段第一次壓裂加入液量為1423m3、砂量43.6m3，施工排量12～16.5m3/min，施工壓力76～97MPa，停泵壓力60.8MPa;停泵7h后，開始第二次壓裂施工。第二次壓裂加入液量為1031m3、砂量40.2m3，施工排量15～18m3/min，施工壓力74.4～93.4MPa，停泵壓力61.0MPa。

圖3為第18段二次壓裂的微地震監測結果，第一次壓裂事件點54個，主要分布在井筒左側，第二次壓裂事件點31個，主要分布在井筒右側，表明通過二次壓裂，使得儲層的改造更加充分，且裂縫有一定的轉向，提高了壓裂縫網的復雜性。

YY1-3HF井水平段長為1238m，段數為19段，其中15段采用了二次壓裂工藝。如表2所示，二次壓裂后，第二次壓裂比第一次停泵壓力增加了0.49MPa;同時，二次壓裂的G函數波動次數為8.6次，而常規壓裂G函數波動次數為8.0次，都表明二次壓裂提高了壓裂縫網的復雜性。

5 結論

由于川南深層頁巖埋藏深、地應力高、地應力差異大、天然裂縫不發育，壓裂改造難以形成高復雜程度的縫網。通過現場實踐表明，利用二次壓裂工藝技術，迫使裂縫轉向或開啟更多的微裂縫，能有效地提高縫網復雜程度，提高壓后產量。

【參考文獻】

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