提高深层页岩裂缝扩展复杂程度的工艺参数优化

张丰收 吴建发 黄浩勇 王小华 罗浩然 岳文翰 侯 冰

1.同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室 2.同济大学土木工程学院地下建筑与工程系3.中国石油西南油气田公司页岩气研究院 4.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室5.中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室

0 引言

页岩气高效勘探开发是保障国家能源安全的重要途径之一[1-3]。埋深大于3 500 m的深层页岩储层具有高水平主应力差、发育层理裂缝、低脆性指数、呈现塑性等特点，前期压裂实践发现深层页岩压裂过程中表现为高破裂压力和延伸压力、加砂规模小、低缝宽和低裂缝导流能力等，导致压裂后初期产气量低且递减快[4-12]。充分认识深层页岩气储层（尤其是在高水平主应力差和层理裂缝发育条件下）压裂裂缝扩展规律，有助于提高压裂裂缝复杂程度、优化压裂施工参数设计。室内压裂物理模拟实验（以下简称物模实验）是研究水力裂缝扩展规律的重要手段[13-21]，但由于现场岩样获取困难、实验成本过高，物模实验数量通常较少，并且研究因素受到岩样随机缺陷（如随机天然裂缝和人工扰动导致的缺陷）的影响，难以对目标问题进行系统研究。因此，低成本的压裂数模实验便成为室内物模实验的有力补充，前者能够直观精细描述裂缝扩展的时间和空间演化过程，也能方便地考虑各种复杂情况（如不同性质的层理和天然裂缝）和压裂物模实验中的难以实现的过程，如考虑支撑剂和储/隔层不同地应力施加等。……