李紹鵬 周鵬 李常興

摘? 要：目前，安場向斜頁巖氣已進(jìn)入規(guī)模開發(fā)階段，壓裂加砂強(qiáng)度1.8t/m，單井產(chǎn)量平均約1.4萬方/天，高成本、低產(chǎn)出等問題嚴(yán)重制約區(qū)塊整體開發(fā)進(jìn)度及效果。面對上述問題，本文通過開展低成本支撐劑導(dǎo)流能力評價(jià)試驗(yàn)，分析低成本支撐劑替代可行性研究與應(yīng)用，支撐劑費(fèi)用逐年降低。與2020年相比，支撐劑平均米費(fèi)由0.38萬元降至0.19萬元，同時(shí)配合壓裂工藝的逐步改進(jìn)，平均單井日產(chǎn)氣量由2020年的1.69萬方/天增加至2023年的2.34萬方/天，達(dá)到了降本增效的目的，助力貴州頁巖氣井有效開發(fā)。

主題詞：正安向斜；低成本；高效支撐

支撐劑主要是充填于壓裂產(chǎn)生的人工裂縫，在地層形成具有高導(dǎo)流能力的油氣滲流通道，其性能和不同地層條件對支撐裂縫的滲透率差異較大。常用的支撐劑有石英砂、樹脂、涂層砂、陶粒等，型號種類比較多，其球度和圓度對支撐劑的性能評價(jià)有很重要的影響，在不同閉合壓力下的破碎率也是優(yōu)選支撐劑的性能指標(biāo)。另外，導(dǎo)流能力則是評價(jià)支撐劑性能的關(guān)鍵指標(biāo)，是影響頁巖氣井產(chǎn)量高低的主要因素。本文采用室內(nèi)支撐劑導(dǎo)流能力評價(jià)試驗(yàn)進(jìn)行低成本支撐劑替代的可行性論證并進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，降本效果明顯。

1、安場向斜地質(zhì)條件

安場向斜位于中上揚(yáng)子地臺(tái)武陵坳陷隔槽式褶皺帶，為一被斷層復(fù)雜化的向斜構(gòu)造，屬典型的“窄陡型”向斜。五峰-龍馬溪組構(gòu)造海拔-3240m～300m，呈現(xiàn)長軸長、短軸短的特征，其軸線為南西-北東向走向，總體表現(xiàn)為南部寬緩，北部收斂、緊閉；構(gòu)造形態(tài)南緩北陡，南部相對寬緩的特征地層自向斜核部向兩端抬升，總體向斜的核部和東西兩翼斷層均發(fā)育，東翼較西翼斷裂更為復(fù)雜。

區(qū)內(nèi)頁巖儲(chǔ)層五峰-龍馬溪組大部分深度范圍為1500-3500m，面積約129km2，最小水平主應(yīng)力為36.8～63.1Mpa，平均值為50.0Mpa；最大水平主應(yīng)力為45.8～80.8Mpa，平均值為65.2Mpa。水平地應(yīng)力差異系數(shù)在0.25～0.36之間。

2、低成本支撐劑評價(jià)

采用不同目數(shù)篩網(wǎng)，對低成本支撐劑進(jìn)行粒徑篩選，然后進(jìn)行破碎率、導(dǎo)流能力及性價(jià)比分析評價(jià)。

2.1破碎率評價(jià)試驗(yàn)

分別取石英砂、低密度陶粒70/140目、40/70目兩種類型，采用抗破碎能力測試機(jī)進(jìn)行破碎率實(shí)驗(yàn)，共計(jì)4組。在不同閉合壓力下測試支撐劑樣品的破碎率。整體表現(xiàn)為各種類型支撐劑隨著閉合壓力增加破碎率平穩(wěn)上升，相同閉合壓力下，陶粒、覆膜砂破碎率較石英砂低（表1、圖1）。

2.2支撐劑導(dǎo)流能力評價(jià)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)從支撐劑類型、粒徑和鋪砂濃度三個(gè)維度評價(jià)支撐劑的導(dǎo)流能力，開展在相同鋪砂濃度下不同類型支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)以及不同鋪砂濃度下不同支撐劑導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)。閉合壓力在25-80MPa范圍內(nèi)，陶粒的導(dǎo)流能力較覆膜砂、石英砂好；在80MPa閉合壓力下陶粒能保持一定導(dǎo)流能力（圖2）。

安場向斜龍馬溪組地層閉合壓力約為64.00MPa-69.00MPa。在45MPa-70MPa閉合壓力下石英砂與覆膜砂導(dǎo)流能力差距較小，約為15.0dc.cm-20.0dc.cm，與陶粒導(dǎo)流能力相差較大，同等鋪砂濃度下，導(dǎo)流能力相差75%。支撐劑組合室內(nèi)導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)表明，石英砂：陶粒（7：3）+鋪砂濃度5.0kg/m2的導(dǎo)流能力較石英砂：陶粒（5：5）+鋪砂濃度2.0kg/m2提高45%以上，表明提高加砂強(qiáng)度即提高鋪砂濃度，有利于彌補(bǔ)陶粒缺失帶來的導(dǎo)流能力損失（圖3）。

3、現(xiàn)場應(yīng)用情況

根據(jù)理論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收，安場向斜由初期全陶支撐向全石英砂支撐過渡，通過對34口井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支撐劑費(fèi)用逐年降低，與2020年相比，目前支撐劑平均米費(fèi)已由0.38萬降至0.19萬，降幅達(dá)50%（圖4），同時(shí)配合壓裂工藝的逐步改進(jìn)與應(yīng)用，平均單井日產(chǎn)氣量由2020年的1.69萬方/天增加至2023年的2.34萬方/天（圖5），達(dá)到了降本增效的目的，助力頁巖氣井高效開發(fā)。

4、結(jié)論及認(rèn)識

（1）石英砂導(dǎo)流能力低于陶粒，低鋪砂濃度下閉合壓力越高二者差異減小，高鋪砂濃度石英砂可以彌補(bǔ)其導(dǎo)流能力的不足，石英砂用量約為陶粒的1.5-1.6倍時(shí)，可以達(dá)到與陶粒相同導(dǎo)流能力效果。

（2）通過組合優(yōu)化，在提高加砂強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，石英砂替代陶粒，以量保質(zhì)，能有效降低支撐劑成本。

作者單位：貴州能源產(chǎn)業(yè)研究院有限公司（李紹鵬 周鵬）， 貴州頁巖氣勘探開發(fā)有限責(zé)任公司（ 李常興）