1.目的

頁巖氣儲層壓裂改造的目的是獲得具有高導(dǎo)流能力的頁巖氣流動通道，通常需要在人工裂縫中鋪置支撐劑來實現(xiàn)。在頁巖氣儲層改造施工過程中，由于滑溜水攜砂能力有限，支撐劑沉降速度快，施工結(jié)束后大量支撐劑沉降在裂縫底部，并使得裂縫下部保持張開，裂縫上部會在閉合壓力作用下逐漸閉合；由于存在巖屑，裂縫剪切滑移會形成自支撐；在裂縫上部自支撐和裂縫下部張開的過渡帶，即為頁巖儲層巖石相互作用形成的斜支撐區(qū)域（圖1）。頁巖儲層裂縫導(dǎo)流能力由支撐劑充填區(qū)域、自支撐區(qū)域、斜支撐區(qū)域3個部分的導(dǎo)流能力組成，國內(nèi)外對于支撐劑充填區(qū)域和自支撐區(qū)域的導(dǎo)流能力已有廣泛的研究，但對于斜支撐區(qū)域?qū)Я髂芰Φ难芯可刑幱诳瞻住?/p>

圖1 頁巖儲層不同支撐區(qū)域示意圖

2.方法

針對壓裂過程中裂縫斜支撐區(qū)域?qū)Я髂芰φJ識不清的問題，根據(jù)現(xiàn)場壓裂施工設(shè)計，開展了支撐劑縫內(nèi)流動室內(nèi)模擬實驗，模擬不同施工條件下支撐劑在裂縫中的運移、鋪置規(guī)律。制備尺寸厚度大于2 cm的頁巖巖板，在頁巖巖板側(cè)面預(yù)制劃痕，并將巖板劈裂，然后將壁面錯動，獲得頁巖巖板裂縫壁面組合。利用支撐裂縫導(dǎo)流儀，開展頁巖儲層裂縫導(dǎo)流能力測試，把制備好的頁巖巖板裂縫壁面組合放入導(dǎo)流室，根據(jù)支撐劑縫內(nèi)流動室內(nèi)模擬實驗結(jié)果，分別在裂縫下部鋪置一定濃度的支撐劑、不鋪置支撐劑及按一定鋪砂濃度均勻鋪置相應(yīng)支撐劑，連接儀器，啟動閉合應(yīng)力加載系統(tǒng)，模擬地層應(yīng)力條件，測試得到頁巖儲層裂縫、自支撐區(qū)域裂縫及支撐劑充填區(qū)域裂縫導(dǎo)流能力，最后通過計算得到頁巖儲層斜支撐區(qū)域?qū)Я髂芰Α?/p>

3.作用和效果

頁巖儲層斜支撐區(qū)域?qū)Я髂芰υu價技術(shù)，是基于不同工藝條件下支撐劑鋪置規(guī)律的導(dǎo)流能力評價方法，首次提出了“頁巖儲層斜支撐區(qū)域?qū)Я髂芰Α睂嶒灧椒?，實現(xiàn)了導(dǎo)流能力評價方法由“自支撐+全支撐”到“自支撐+斜支撐+全支撐”的重大轉(zhuǎn)變，揭示了不同條件下頁巖儲層支撐裂縫導(dǎo)流能力大小的變化規(guī)律。頁巖儲層斜支撐區(qū)域?qū)Я髂芰υu價技術(shù)可以有效評價斜支撐區(qū)域?qū)Я髂芰?，研究不同支撐劑鋪置形態(tài)下所形成斜支撐區(qū)域的導(dǎo)流能力及其變化規(guī)律，為油氣藏數(shù)值模擬提供可靠的數(shù)據(jù)，還可以為施工參數(shù)優(yōu)化提供有力的實驗支撐。目前該技術(shù)所提供的實驗數(shù)據(jù)已被廣泛應(yīng)用于四川盆地川南頁巖氣儲層改造實驗評價中，為促進該盆地頁巖氣的規(guī)模效益開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。該技術(shù)填補了我國相關(guān)實驗技術(shù)的空白，已經(jīng)獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利授權(quán)（授權(quán)專利號：ZL 2017 1 0721845.3），如圖2所示。

圖2 發(fā)明專利證書

（彭歡：中國石油西南油氣田公司工程技術(shù)研究院、頁巖氣評價與開采四川省重點實驗室。E-mail: peng_huan@petrochina.com.cn 特約欄目主編 高新平 編輯 居維清）