川西须五复杂砂页岩气藏压裂工艺技术研究

兰沆源

摘 要：本文针对川西须五气藏储层大厚度、砂页岩互层、非均质性强等特征，通过渗流实验分析、技术措施优化组合研究，形成的须五气藏复杂裂缝压裂复合技术，有利于提高裂缝复杂性、增加裂缝导流能力。研究形成的须五段压裂实施关键技术，能够保障复杂裂缝压裂复合技术顺利实施。现场试验表明，形成的复杂砂页岩储层压裂技术满足川西须五砂页岩气藏地质要求，在类似的低渗特低渗油气藏、复杂岩性储层条件油气藏的勘探開发具有重要的借鉴意义。

关键词：须五气藏;砂页岩;压裂;复杂裂缝

川西须五气藏整体具有面积广、厚度大、资源丰富的特征，目前已实施19口井的储层增产改造，累计产气3349.74×104m3，展示了须五段巨大的勘探开发潜力。但改造井压后效果均未达到预期，经济开发的难度较大。分析发现存在以下五方面问题及难点，主要表现在复杂地质条件下的压裂改造裂缝起裂延伸复杂、工艺针对性差、压裂实施配套技术有待完善等等。

1 须五气藏改造针对性工艺方案

1.1 工程地质特征

须五气藏埋深2100～3500m，平均厚度500.6m，沉积特征、岩性特征复杂，是滨--浅湖沉积的多层系叠置的特低孔超致密非常规储层。该气藏泥地比69%，泥页岩厚度100～430m，平均孔隙度3.61%，脆性59 %，含气量平均1.44m3/t。属于典型的低孔、低渗、低品质的非常规气藏，纵向上层段多，储层类型复杂，砂页岩互层，非均质性强。

1.2 针对性压裂工艺方案

根据以上分析，从改造总体原则、工艺措施和射孔布缝原则等方面，提出了须五砂页岩气藏改造针对性工艺方案;改造总体原则：轴向上裂缝组合优化，多级多缝，控制非均质的复杂储层;横向上优化缝长控制砂体;纵向上缝高控制或穿层压裂;工艺措施：纵向上大厚度互层型储层直井/定向井分层压裂工艺;横向上强非均质性储层水平井分段压裂工艺。

2 须五气藏压裂技术对策

2.1 组合渗流实验

为判断须五砂页岩气藏增产机理，笔者采用裂缝--裂缝--基质、裂缝--基质--裂缝和基质--裂缝--裂缝等几种组合开展了渗流实验，从结果来看裂缝--基质--裂缝组合渗流能力最高，表明须五砂页岩气藏形成复杂裂缝网络是增产关键。

2.2 须五气藏形成复杂裂缝可行性

复杂裂缝网络的形成与储层微裂缝发育情况、矿物组成、三轴地应力等因素密切相关。笔者主要从微裂缝发育情况、矿物组成、三轴地应力方面开展了须五砂页岩气藏形成复杂裂缝可行性评价。

①从天然裂缝发育情况看，须五气藏地层天然裂缝以低角度裂缝和斜交缝为主，低角度缝占80%以上，根据2009年新南威尔士大学Rahman MM，Ali Aghighi，Sheik S Rahman等人研究成果，川西中浅层大部分天然裂缝起裂受水平主应力差值的影响较小，抗张强度分布在1.2～2.3MPa之间，压裂时人工裂缝与天然裂缝夹角小，总体来看有利于复杂裂缝形成;②从脆性特征看，须五气藏脆性矿物含量较高（约52.8～69.4%），有利于破裂并形成复杂裂缝。

2.3 须五气藏压裂技术对策

结合须五气藏的工程地质特征，考虑复杂缝网形成机理分析结果合前期压裂施工经验，通过分析主要压裂参数与形成复杂裂缝之间的关系，可以确定缝间干扰与缝内增压措施并用增加裂缝复杂性兼顾提高综合导流能力的须五砂页岩气藏压裂复合技术。

3 须五气藏压裂实施关键技术

3.1 大型压裂供配系统

根据须五段前期压裂改造经验结合压裂优化设计研究，大型压裂供配系统研究主要满足以下参数要求：压裂施工中施工总功率>20000hp，最大施工压力>95MPa，单层/段施工总液量2600m3，施工排量18m3/min，连续压裂时间>6h。

按照该要求，对连续供水系统、连续配液系统、连续供砂系统进行了优化研究，尤其针对供配系统中加砂和配液两个关键环节，研发了砂量校准装置和速配装置，解决了大型压裂供配砂量精确添加难和配液效率低的问题。自主研发的多剂添加速配装置，与连续混配装置配合应用，大大提高了配液效率，实现多种添加剂同时添加，液体配制速度达到18m3/min以上。

3.2 脉冲式加砂压裂控制装置

脉冲式加砂压裂的关键是压裂液和携砂液的脉冲交替注入，脉冲间隔根据工艺需求的不同范围通常在10s～3min。该套系统有两个关键，关键一是研发了脉冲式加砂模式控制装置，能实现支撑剂模式的快速切换，克服常规混砂车输砂器切换时间长的弊端;关键二是研发了脉冲加砂系统配套软件，能够实现脉冲式加砂的自动控制。整套装置可以满足10s以上不同时间间隔、砂浓度500kg/m3以内的脉冲式加砂压裂。

4 结论与建议

①通过渗流实验分析、技术措施优化组合和配套技术研究，形成的须五砂页岩气藏复杂裂缝压裂复合技术，有利于裂缝内形成复杂裂缝网络，从而促使须五气藏储层压裂提高裂缝复杂性、增加裂缝导流能力;②研究形成的以“大型压裂供配系统、脉冲式加砂压裂控制装置、油套同注封隔器分层压裂管柱、压裂工作液、压后排液技术”为核心的须五段压裂实施关键技术，能够保障复杂裂缝压裂复合技术顺利实施。

参考文献：

[1]雷群，胥云，蒋廷学，丁云宏等.用于提高低——特低渗透油气藏改造效果的缝网压裂技术[J].石油学报，2009，30 （2）：237-241。

[2]郭海萱，郭天魁.胜利油田罗家地区页岩储层可压性实验评价[J].石油实验地质，2013，35（3）：339-346.