李彥超 張 慶 沈建國 胥 云 何 封 鄧 才 肖劍鋒

1.中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司頁巖氣勘探開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部 2.中國石油勘探開發(fā)研究院

0 引言

川南地區(qū)頁巖氣經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動，斷裂褶皺發(fā)育，保存條件復(fù)雜，儲層地質(zhì)年代古老，成熟度高，有機(jī)碳、孔隙度、含氣量等儲層關(guān)鍵評價參數(shù)較北美存在一定差異。通過北美技術(shù)引進(jìn)與完善、開展先導(dǎo)與規(guī)模試驗(yàn)，形成了威遠(yuǎn)頁巖氣體積改造技術(shù)，單井壓后產(chǎn)量逐步提升，有力支撐了長寧—威遠(yuǎn)國家級頁巖氣示范工程建設(shè)。然而，受威遠(yuǎn)龍馬溪組頁巖經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動，高水平應(yīng)力差、強(qiáng)非均質(zhì)性等影響，單井產(chǎn)量差異大，套管變形率高等依然是影響威遠(yuǎn)頁巖氣高效壓裂的“卡脖子”技術(shù)難題，反映出基于北美壓裂技術(shù)形成的體積改造技術(shù)仍然較難適應(yīng)當(dāng)前威遠(yuǎn)頁巖氣高效壓裂的需要，段長、簇?cái)?shù)、加砂量等關(guān)鍵參數(shù)尚需進(jìn)一步優(yōu)化[1-2]。針對如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)頁巖水力裂縫的均勻擴(kuò)展，提升井間、段間、簇間的儲層有效動用，促進(jìn)威遠(yuǎn)頁巖氣體積改造技術(shù)的升級，成為當(dāng)前亟需解決的技術(shù)難題。

北美頁巖氣的開發(fā)歷程已證明水平井分段壓裂技術(shù)是其實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采的關(guān)鍵，Mayerhofer等[3]根據(jù)頁巖壓裂微地震監(jiān)測結(jié)果與產(chǎn)量關(guān)系首先提出油藏改造體積（SRV）概念，并指出SRV與產(chǎn)量的正相關(guān)關(guān)系，為后續(xù)頁巖氣開發(fā)指明了方向。吳奇等[4-6]首次提出體積改造技術(shù)，先后對其內(nèi)涵與理論模型及相應(yīng)技術(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，“縫網(wǎng)”是體積改造追求的裂縫形態(tài)，“縫網(wǎng)壓裂”技術(shù)是體積改造技術(shù)的一種表達(dá)形式。在非常規(guī)油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域以不同視角對經(jīng)典達(dá)西定律的詮釋，其核心理論是：① 1個方法：“打碎”儲集層，形成網(wǎng)絡(luò)裂縫，人造滲透率；② 3個內(nèi)涵：裂縫壁面與儲集層基質(zhì)的接觸面積最大，儲集層流體從基質(zhì)流至裂縫的距離最短，基質(zhì)中流體向裂縫滲流所需壓差最?。虎?3個作用：提高單井產(chǎn)量，提高采收率，儲量動用最大化。吳奇等針對壓裂設(shè)計(jì)中水平井長度、裂縫條數(shù)、縫間距等關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化問題提出了縫控壓裂技術(shù)，即通過對上述參數(shù)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)井控儲集層內(nèi)的最大動用。近年來，在上述頁巖增產(chǎn)改造理念的指導(dǎo)下，亦有不少學(xué)者從實(shí)驗(yàn)、理論方面開展了一系列提升頁巖壓裂效果的技術(shù)方法研究[7]。通過頁巖露頭水力壓裂模擬實(shí)驗(yàn)表明，水平應(yīng)力差異對頁巖水力裂縫擴(kuò)展具有重要影響；通過真三軸水力壓裂試驗(yàn)揭示了循環(huán)漸進(jìn)升壓方式可使水力裂縫沿著不同方向擴(kuò)展，能夠有效增加縫網(wǎng)密度并提升壓裂效果[8-9]。對頁巖裂縫暫堵轉(zhuǎn)向研究表明，儲層裂縫轉(zhuǎn)向能力、暫堵劑性能和暫堵工藝是控制裂縫轉(zhuǎn)向的主要因素，在應(yīng)力差較低、縫間距較小時，縫端更容易發(fā)生轉(zhuǎn)向，且轉(zhuǎn)向處的縫寬變窄，凈壓力降低[10]。利用真三軸壓裂模擬系統(tǒng)對四川盆地志留系龍馬溪組頁巖開展壓裂模擬實(shí)驗(yàn)，通過巖樣剖分及CT 掃描結(jié)果與聲發(fā)射定位結(jié)果的對比揭示裂縫擴(kuò)展過程中的聲發(fā)射響應(yīng)特征，從震源機(jī)制上分析水力裂縫連通區(qū)域與未連通區(qū)域在聲發(fā)射事件類型上的差異[11]。針對多簇壓裂縫網(wǎng)擴(kuò)展模擬，國內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)：各簇均勻布孔情況下受簇間應(yīng)力陰影影響，改造段內(nèi)兩側(cè)射孔簇較中間射孔簇更容易擴(kuò)展，呈現(xiàn)非均勻擴(kuò)展特征。采用非均勻布孔或復(fù)合暫堵可以提高改造段中間射孔簇開啟與延伸效果。上述數(shù)值模擬研究為壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化提出了極具價值的指導(dǎo)，但針對多簇、復(fù)合暫堵體積改造技術(shù)尚缺少系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化與現(xiàn)場實(shí)踐，同時常規(guī)體積改造技術(shù)較難克服套管變形等難題[12-13]。

為此，筆者基于體積改造技術(shù)與縫控壓裂技術(shù)理念[4-7]，在實(shí)驗(yàn)認(rèn)識、理論模擬的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)提出了多簇暫堵體積改造技術(shù)理念與措施，并建立了關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化方法，現(xiàn)場實(shí)踐表明：該技術(shù)可有效提高縫控儲量、單井產(chǎn)量與氣藏采收率，減少套變，為頁巖水力壓裂技術(shù)升級提供參考與借鑒。

1 長段多簇體積改造技術(shù)理念

1.1 技術(shù)理念與措施

長段多簇體積改造技術(shù)是對體積改造技術(shù)、縫控壓裂技術(shù)的豐富與完善，即以經(jīng)典達(dá)西理論為基礎(chǔ)，以“長段短簇、暫堵勻擴(kuò)、控液增砂”為關(guān)鍵技術(shù)措施：①“長段短簇”縮小簇間距離，減小流體從基質(zhì)向裂縫的流動距離；增加壓裂裂縫條數(shù)，增大壓裂裂縫與基質(zhì)的接觸面積；②“暫堵勻擴(kuò)”采用暫堵球與暫堵劑復(fù)合暫堵，確保各簇裂縫開啟效率，保證各簇壓裂裂縫有效延伸；③“控液增砂”保證單簇裂縫液量與砂量的前提下，通過增加裂縫條數(shù)、增大人工改造儲層滲透率。通過對簇間距、簇?cái)?shù)、暫堵參數(shù)與支撐劑用量等核心參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)各簇裂縫全部起裂延伸，延伸程度、加砂參數(shù)與井網(wǎng)部署相匹配，達(dá)到提升人工縫控儲量、單井產(chǎn)量與氣藏采收率的綜合目標(biāo)。

1.2 不同壓裂參數(shù)的水力裂縫擴(kuò)展特征

巖體破裂計(jì)算模型主要包括線彈性斷裂力學(xué)模型、損傷與強(qiáng)度理論模型等，但頁巖表現(xiàn)出典型的橫觀各向同性、層理及天然裂縫發(fā)育等特征，其在斷裂與強(qiáng)度上的隨機(jī)性需要結(jié)合損傷本構(gòu)理論與斷裂理論才能描述頁巖擴(kuò)展過程。當(dāng)頁巖裂縫擴(kuò)展受到層理或天然裂縫影響時，其延伸會形成受應(yīng)力或弱面起主控作用的競爭機(jī)制，水力裂縫最終在二者綜合作用下選擇擴(kuò)展路徑。當(dāng)頁巖水力裂縫的擴(kuò)展過分依賴于某一機(jī)制時，為了保證各簇裂縫的延伸程度能夠與井網(wǎng)部署相匹配，并促使其形成復(fù)雜縫網(wǎng)，這時需要人工強(qiáng)制干預(yù)，即暫堵平衡機(jī)制?？乜p勻擴(kuò)壓裂裂縫擴(kuò)展特征主要有競爭起裂機(jī)制與暫堵平衡機(jī)制，基于Ginzburg-Laudau理論相場斷裂方法研究的物理領(lǐng)域，其斷裂系統(tǒng)的自由能控制方程為式（1）、（2）[14]，將其作為調(diào)節(jié)兩種機(jī)制的判斷準(zhǔn)則。

式中?表示應(yīng)變能密度，MPa；χ表示系數(shù)；φ表示序參量，無量綱；g(φ)表示插值函數(shù)；γ(θ)表示表面應(yīng)變能密度，MPa；θ為裂縫擴(kuò)展的方向，（°）。當(dāng)應(yīng)變能密度?strain超過臨界應(yīng)變能密度?c時，裂紋開始起裂。

圖1中分別展示了常規(guī)3簇壓裂裂縫擴(kuò)展（圖1-a）、弱面驅(qū)動（圖1-b中第2～7簇）、應(yīng)力驅(qū)動（圖1-b中第1簇）占主導(dǎo)時的裂縫擴(kuò)展及多簇暫堵平衡機(jī)制后的裂縫擴(kuò)展分布（圖1-c）。

圖1 3種水力裂縫擴(kuò)展特征對比圖

1.3 不同壓裂參數(shù)的滲流規(guī)律

結(jié)合威遠(yuǎn)頁巖氣井生產(chǎn)特征，采用體積改造技術(shù)（圖1-a、b）的頁巖氣井生產(chǎn)過程中常見5種流態(tài)[15]（圖2），但產(chǎn)氣的主體階段以線性流和邊界流為主。多簇暫堵體積改造技術(shù)的頁巖氣井能夠?qū)崿F(xiàn)各簇裂縫間、井間高效動用，氣井滲流特征主要以線性流為主，整個開發(fā)階段呈現(xiàn)出由基質(zhì)向微裂縫，由微裂縫向次裂縫，由次裂縫向主裂縫流動?；|(zhì)內(nèi)部的滲流過程幾乎可以忽略，整個開采期邊界流態(tài)出現(xiàn)得最晚，這是多簇暫堵體積改造技術(shù)在改造效果上不同于常規(guī)體積改造技術(shù)最明顯的滲流特征，增大了線性流波及區(qū)域，提高裂縫控制儲量、有效動用程度與氣藏采收率。圖3展示了常規(guī)3簇裂縫、未暫堵7簇裂縫與暫堵7簇裂縫生產(chǎn)后的壓力分布，對比發(fā)現(xiàn)：采用暫堵的7簇裂縫縫間壓力波及范圍更廣，整體壓力水平更均衡，反映了多簇暫堵體積壓裂技術(shù)的儲層動用程度最高。

圖2 頁巖氣藏流動雙對數(shù)診斷示意圖[15]

圖3 3種壓裂參數(shù)的儲層壓力分布圖

2 多簇暫堵體積壓裂關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化

多簇暫堵體積改造技術(shù)的關(guān)鍵是如何通過關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化，保證各簇裂縫有效、均勻擴(kuò)展，提高縫控儲量及采收率，關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化包括：“長段短簇”“暫堵勻擴(kuò)”“控液增砂”等。

2.1 “長段短簇”參數(shù)優(yōu)化

“長段短簇”即通過優(yōu)化射孔簇?cái)?shù)與簇間距，確保每簇裂縫均開啟的前提下，最大可能的增加射孔簇?cái)?shù)，減小簇間距，以實(shí)現(xiàn)縫控體積最大化。Mayerhofer等[3,16]的研究成果表明水平井的簇?cái)?shù)越多，單井的采收率越高。一方面，增加單井簇?cái)?shù)，能夠顯著增加改造區(qū)域的裂縫比表面積，即增加基質(zhì)泄氣面積；另一方面，增加單井簇?cái)?shù)，可縮減簇間距，能夠充分應(yīng)用縫間誘導(dǎo)應(yīng)力增加裂縫的復(fù)雜程度，有利于形成縫網(wǎng)，從而進(jìn)一步縮短了氣體從基質(zhì)滲流到壓裂裂縫的距離，也降低了氣體動用的驅(qū)動壓差。多簇控縫技術(shù)涉及簇間距與簇?cái)?shù)兩個關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化。

2.1.1 簇間距優(yōu)化

根據(jù)威遠(yuǎn)區(qū)塊實(shí)測巖心滲透率分布范圍介于150～400 nD，應(yīng)用氣藏?cái)?shù)值模擬不同簇間距采收率，評估簇間距對采收率影響。如圖4所示，隨著簇間距由20 m減小至5 m，開采20年的氣藏采收率由26%提升至30%，尤其是開采3年的采收率由18%提升至28%，采用短簇間距達(dá)到提升最終采收率的目標(biāo)，尤其是提升了前3年氣藏采收率與采氣速率。隨著簇間距由10 m減小到5 m，20年氣藏采收率變化幅度不大，均接近30%。綜合考慮氣藏采收率與經(jīng)濟(jì)成本，建議適應(yīng)于威遠(yuǎn)頁巖氣的最優(yōu)簇間距為10 m左右，下一步可開展5 m左右簇間距試驗(yàn)，評價參數(shù)簇間距優(yōu)化結(jié)果。

圖4 最優(yōu)簇間距優(yōu)化結(jié)果圖

2.1.2 簇?cái)?shù)優(yōu)化

確保段內(nèi)每簇裂縫可壓開的情況下，增大射孔簇?cái)?shù)可以有效地提高縫控儲量，減少流動壓差。綜合考慮段內(nèi)簇間應(yīng)力陰影與天然裂縫影響，根據(jù)頁巖水力壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)動態(tài)擴(kuò)展預(yù)測模型，分別模擬不同射孔簇?cái)?shù)下壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展情況，如圖5所示。

從圖5可看出，隨著射孔簇?cái)?shù)增加，壓裂裂縫面積先增大后減小，主要是因?yàn)橐欢ㄅ帕颗c孔數(shù)情況下，隨著射孔簇?cái)?shù)的增加，射孔簇開啟效率逐漸降低，即不能保證所有射孔簇均能實(shí)現(xiàn)有效開啟，當(dāng)施工排量為12～16 m3/min時較為優(yōu)化的單段射孔簇?cái)?shù)為7～11簇。

圖5 不同射孔簇?cái)?shù)與排量下無因次裂縫面積模擬結(jié)果圖

2.2 “暫堵勻擴(kuò)”參數(shù)優(yōu)化

限流壓裂可以提高射孔簇開啟效率，但受簇間應(yīng)力陰影影響，改造段中間射孔簇裂縫受擠壓，縫寬相對較小，進(jìn)液能力低，裂縫延伸受限，整體表現(xiàn)出改造段兩邊裂縫延伸長，中間短的非均勻擴(kuò)展，同時天然裂縫發(fā)育段各簇裂縫擴(kuò)展差異更大。在頁巖實(shí)際壓裂過程中經(jīng)常出現(xiàn)如圖1-b所示現(xiàn)象，段間、井間存在漏失的改造甜點(diǎn)。威遠(yuǎn)頁巖儲層歷經(jīng)多期構(gòu)造運(yùn)動，具有強(qiáng)非均質(zhì)性，生產(chǎn)測井監(jiān)測表明，多簇體積壓裂后因受各簇裂縫延伸差異影響，產(chǎn)氣貢獻(xiàn)差異大。因此，需采用復(fù)合暫堵技術(shù)封堵前期進(jìn)液效率高的裂縫，促使液體轉(zhuǎn)向，強(qiáng)制開啟進(jìn)液能力弱的裂縫，提高各簇裂縫延伸效率。Vidma等研究指出應(yīng)用暫堵轉(zhuǎn)向技術(shù)可以有效抑制井間干擾發(fā)生，有利于提高新井EUR[17]。

結(jié)合威遠(yuǎn)頁巖氣藏地應(yīng)力特點(diǎn)與壓裂工藝特征，采用段內(nèi)復(fù)合暫堵技術(shù)，提高射孔簇延伸效率，以實(shí)現(xiàn)多簇暫堵與段間、井間儲層全動用。復(fù)合暫堵材料主要以0.15～3 mm粒徑的可降解材料為主，其用量根據(jù)暫堵設(shè)計(jì)控制介于10～102kg。復(fù)合暫堵技術(shù)的關(guān)鍵是暫堵射孔簇?cái)?shù)與暫堵時機(jī)優(yōu)化。

根據(jù)應(yīng)力陰影效應(yīng)主要影響中間射孔簇延伸情況[13]，為提高中間射孔簇延伸效率，實(shí)現(xiàn)各簇裂縫均勻擴(kuò)展，應(yīng)用壓裂縫網(wǎng)動態(tài)擴(kuò)展預(yù)測模擬器，分別模擬評價暫堵不同簇?cái)?shù)情況下縫網(wǎng)擴(kuò)展情況，根據(jù)各簇裂縫擴(kuò)展長度差異、激活天然裂縫面積差異等（圖6），得到較優(yōu)化的暫堵簇?cái)?shù)為：總射孔簇?cái)?shù)的1/3左右。

圖6 不同暫堵劑用量情況下裂縫擴(kuò)展分布圖

2.3 “控液增砂”參數(shù)優(yōu)化

頁巖露頭壓裂模擬實(shí)驗(yàn)表明，體積壓裂產(chǎn)生主裂縫的同時，可以激活大量的天然裂縫，形成主裂縫—次級裂縫組合的復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)[11]。尤其是激活的剪切天然裂縫具備自支撐導(dǎo)流能力，加入適量的支撐劑后其導(dǎo)流能力得到顯著提高。國內(nèi)外研究也證實(shí)頁巖體積壓裂能夠形成復(fù)雜縫網(wǎng)，國外學(xué)者數(shù)值模擬指出不同尺度裂縫所需要的導(dǎo)流能力不同。因此，多簇暫堵體積改造技術(shù)的技術(shù)關(guān)鍵是通過優(yōu)化不同支撐劑粒徑、用量，實(shí)現(xiàn)主裂縫與次級裂縫等多尺度壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)的有效支撐[18]。

根據(jù)威遠(yuǎn)頁巖儲層地應(yīng)力特征，結(jié)合室內(nèi)不同支撐劑頁巖支撐裂縫導(dǎo)流能力評價實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用數(shù)值模擬評價了主裂縫、次級裂縫等多尺度裂縫滲透率對采收率的影響，主裂縫的滲透率設(shè)置為10～104mD，次級裂縫的滲透率設(shè)置為10－1～104mD（每一個組合的次裂縫滲透率小于等于主裂縫的滲透率），模擬結(jié)果如圖7所示。當(dāng)主裂縫的滲透率大于103mD，次級裂縫的滲透率大于10 mD時無因次采收率增幅趨于平緩，得到最優(yōu)主裂縫的滲透率分布介于102～103mD，次級裂縫的最優(yōu)滲透率為 10－1～ 10 mD。

圖7 主裂縫與次級裂縫滲透率組合圖

應(yīng)用壓裂縫網(wǎng)動態(tài)擴(kuò)展預(yù)測模擬器，在相同暫堵射孔簇?cái)?shù)情況下，分別模擬不同暫堵時機(jī)情況下縫網(wǎng)擴(kuò)展情況。根據(jù)各簇裂縫擴(kuò)展長度差異、激活天然裂縫面積差異等（圖8），得到較優(yōu)化的暫堵時機(jī)為單段液量的75%時實(shí)施復(fù)合暫堵。圖9顯示威遠(yuǎn)實(shí)際井不同壓裂液規(guī)模下微地震事件個數(shù)變化發(fā)現(xiàn)，當(dāng)規(guī)模在 1 600～ 1 700 m3時，事件個數(shù)趨于平穩(wěn)，占總施工規(guī)模的72%～77%，與上述數(shù)值模擬優(yōu)化暫堵時機(jī)結(jié)果較接近。

圖8 不同暫堵時機(jī)情況下裂縫網(wǎng)擴(kuò)展圖

圖9 不同注入液量下微地震事件個數(shù)動態(tài)變化圖

根據(jù)數(shù)值模擬獲得的水力裂縫與次級裂縫的最優(yōu)滲透率組合，參考朱海燕等[19]對支撐劑鋪置濃度及尺寸組合形式對裂縫導(dǎo)流能力和閉合縫寬的影響規(guī)律研究。根據(jù)裂縫模擬的縫寬分布，主裂縫以40/70目陶粒支撐為主，次級裂縫以70/140目石英砂支撐為主，結(jié)合壓裂縫網(wǎng)擴(kuò)展模擬計(jì)算的主裂縫及次級裂縫面積，單簇裂縫加砂為30 t以上，威遠(yuǎn)頁巖氣藏埋深2 500～3 500 m的儲層石英砂占比為80%左右，埋深小于2 500 m儲層可進(jìn)一步試驗(yàn)增大石英砂用量。

3 現(xiàn)場應(yīng)用與效果分析

3.1 試驗(yàn)井地質(zhì)與工程參數(shù)

為更好地對比常規(guī)體積改造技術(shù)與多簇暫堵體積改造技術(shù)差異，選擇威遠(yuǎn)頁巖氣田W4H平臺兩口相鄰井（井間距300 m）開展工藝對比，其中W4H-5井采用常規(guī)體積改造技術(shù)參數(shù)，W4H-6井采用多簇暫堵體積改造技術(shù)參數(shù)，具體參數(shù)如表1所示。從參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)：兩口井孔隙度、含氣量等基本物性參數(shù)，水平段長度基本一致。壓裂技術(shù)參數(shù)差異主要包括：段長、簇?cái)?shù)、簇間距、復(fù)合暫堵等差異，其他參數(shù)接近。

表1 W4H平臺兩口井地質(zhì)工程對比參數(shù)表

3.2 工藝效果對比分析

3.2.1 壓裂微地震監(jiān)測分析

微地震監(jiān)測數(shù)據(jù)（表2，監(jiān)測結(jié)果如圖10所示）對比發(fā)現(xiàn)：W4H-6井的單段微地震事件個數(shù)、縫網(wǎng)復(fù)雜系數(shù)（微地震事件展布寬度與展布長度之比）均高于W4H-5井結(jié)果，顯示了多簇暫堵體積改造技術(shù)較常規(guī)體積改造技術(shù)形成的壓裂縫網(wǎng)復(fù)雜程度更高。

圖10 試驗(yàn)井微地震監(jiān)測對比圖

表2 W4H平臺兩口井壓裂效果綜合對比表

3.2.2 壓后儲層物性與裂縫反演參數(shù)對比分析

結(jié)合壓裂裂縫擴(kuò)展模擬數(shù)據(jù)擬合分析，對平臺井的實(shí)際水力裂縫進(jìn)行重構(gòu)，各簇裂縫擴(kuò)展情況對比評價采用裂縫擴(kuò)展差異指數(shù)來表征，裂縫擴(kuò)展差異指數(shù)越大代表裂縫擴(kuò)展差異越大，即

式中δ表示裂縫擴(kuò)展差異指數(shù)，無量綱；n表示總射孔簇?cái)?shù)，無量綱；Li表示第i簇裂縫擴(kuò)展長度，m；表示n簇裂縫平均擴(kuò)展長度，m。

W4H-5井的裂縫擴(kuò)展差異指數(shù)為0.54，W4H-6井的δ為0.17，明顯低于第一代壓裂工藝的W4H-5井，說明該井裂縫擴(kuò)展更均勻。同時通過對比W4H-6井暫堵前后的δ發(fā)現(xiàn)，暫堵前δ為0.36，暫堵后δ降低為0.17，多簇暫堵技術(shù)有效減小了各簇間裂縫擴(kuò)展差異，各簇裂縫暫堵后擴(kuò)展更均勻。

通過生產(chǎn)動態(tài)擬合分析獲取不同井的縫網(wǎng)體積比、改造區(qū)滲透率等表征壓后縫網(wǎng)、儲層滲流能力的關(guān)鍵參數(shù)，W4H-6井的參數(shù)解釋值明顯高于W4H-5井的結(jié)果，證實(shí)多簇暫堵體積改造技術(shù)較常規(guī)體積改造技術(shù)的壓裂改造縫網(wǎng)占比、儲層滲透率更高。

3.2.3 壓后產(chǎn)量動態(tài)綜合對比分析

結(jié)合對比發(fā)現(xiàn)，W4H-6井的測試產(chǎn)量、180 d累產(chǎn)氣量與首年日均產(chǎn)氣量等3指標(biāo)值較W4H-5井結(jié)果分別提高了100.3%、54.5%、35.7%。

3.3 推廣應(yīng)用情況

多簇暫堵體積改造技術(shù)在威遠(yuǎn)頁巖氣田推廣應(yīng)用73口井，完成測試井64口井，平均單井測試產(chǎn)量28.02×104m3/d，較常規(guī)體積改造技術(shù)工藝的井均測試產(chǎn)量25.01×104m3/d提升12.0%。同時多簇暫堵體積改造技術(shù)，展示出較好的套變防治效果[20-22]。2020年套變井占比較2019年降低51%，實(shí)現(xiàn)零丟段。主要包括兩個方面認(rèn)識：

1）“長段短簇”自適應(yīng)分級啟裂：薄弱面優(yōu)先啟裂，降低應(yīng)力集中，實(shí)現(xiàn)能量分級釋放；多簇裂縫提高改造裂縫面積，通過裂縫擴(kuò)展模擬器模擬發(fā)現(xiàn)：相對于單段3～4簇射孔，單段7簇射孔情況下縫內(nèi)流體壓力降低19%～25%，減小天然裂縫滑移，有助于降低套變發(fā)生概率。

2）“暫堵勻擴(kuò)”裂縫均勻擴(kuò)展：未暫堵情況下裂縫易形成3～4簇裂縫主導(dǎo)擴(kuò)展，裂縫長度差異大，復(fù)合暫堵轉(zhuǎn)向大幅降低各簇縫長差異，裂縫擴(kuò)展差異指數(shù)由0.54降低為0.17。

4 結(jié)論與建議

威遠(yuǎn)頁巖氣的規(guī)模效益開發(fā)得益于有利建產(chǎn)區(qū)帶優(yōu)選、水平井鉆井、體積改造技術(shù)進(jìn)步，本文在頁巖氣體積改造技術(shù)研究基礎(chǔ)上，結(jié)合威遠(yuǎn)頁巖儲層特征，對多簇暫堵體積改造技術(shù)理念與關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化方法進(jìn)行闡述，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐，得出如下結(jié)論與建議：

1）多簇暫堵體積改造技術(shù)是對體積改造技術(shù)、縫控壓裂技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)場實(shí)踐，其技術(shù)關(guān)鍵是“長段短簇、暫堵勻擴(kuò)、控液增砂”，通過對簇間距、簇?cái)?shù)、暫堵參數(shù)與支撐劑用量等核心參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了人工縫控儲量、單井產(chǎn)量與氣藏采收率的指標(biāo)綜合提升。

2）適用于威遠(yuǎn)龍馬溪組頁巖的多簇暫堵體積改造技術(shù)參數(shù)包括：簇?cái)?shù)為7～9簇，簇間距為10～12 m；暫堵簇?cái)?shù)為總簇?cái)?shù)的1/3左右，暫堵時機(jī)為總施工規(guī)模的72%～77%；單簇裂縫加砂為30 t以上，石英砂占比約為80%。

3）多簇暫堵體積改造技術(shù)應(yīng)用井縫網(wǎng)體積比、改造區(qū)域滲透率等關(guān)鍵參數(shù)明顯增大，裂縫擴(kuò)展差異系數(shù)明顯減小，各簇裂縫擴(kuò)展均勻程度更高。測試產(chǎn)氣量、首年平均日產(chǎn)量、采收率均有較大提升，套變率與丟段率明顯下降，該技術(shù)為威遠(yuǎn)頁巖氣開發(fā)效益提升提供了技術(shù)支撐，為頁巖氣藏水力壓裂技術(shù)升級提供參考與借鑒。

多簇暫堵體積改造技術(shù)下步參數(shù)優(yōu)化與試驗(yàn)建議如下：

1）W4H-6井的裂縫擴(kuò)展差異系數(shù)為0.17，表明當(dāng)前的多簇暫堵尚有進(jìn)一步優(yōu)化空間，復(fù)合暫堵參數(shù)如暫堵材料粒徑、用量、時機(jī)等關(guān)鍵參數(shù)尚需進(jìn)一步優(yōu)化，以提高裂縫均勻擴(kuò)展程度。

2）針對3 500 m以深的龍馬溪組頁巖氣壓裂，可以進(jìn)一步試驗(yàn)5 m左右簇間距；埋深小于2 500 m儲層可進(jìn)一步試驗(yàn)增大石英砂用量。