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二次压裂提高川南深层页岩气缝网复杂性

范文

林永茂

【摘要】川南深层页岩气是我国勘探开发的重要阵地，由于其埋藏深、地应力高、地应力差异大、天然裂缝不发育，压裂改造形成的缝网复杂程度低，导致压后产量不理想。论文提出了二次压裂工艺技术，通过应用这项技术迫使裂缝转向或开启更多的微裂缝，从而提高页岩气缝网的复杂程度。

【Abstract】The deep shale gas in South Sichuan is an important position for exploration and development in China. Due to its deep burial， high in-situ stress， the large difference in in-situ stress， undeveloped natural fractures and low complexity of fracture network formed by fracturing transformation， the post-compression production is not ideal. This paper proposes the secondary fracturing process technology that uses this technique to force the crack to turn or open more micro-cracks， thereby increasing the complexity of the shale gas seam network.

【关键词】深层页岩气;缝网复杂性;二次压裂

【Keywords】 deep shale gas; the complexity of fracture network; secondary fracturing

【中图分类号】TE377 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文献标志码】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編号】1673-1069（2019）07-0191-03

1 引言

川南深层页岩气资源量达到9.5万亿方[1-3]，是我国页岩气勘探开发的重要阵地。水平井分段压裂是页岩气开发的主要手段，由于深层页岩气埋藏深、地应力高、水平主应力差异大、天然裂缝不发育，导致压裂形成的裂缝复杂程度低，导致压后产量不理想。因此，本文提出通过应用二次压裂工艺技术，提高深层页岩气缝网复杂性，即在一次压裂后主动停泵较长时间，再起泵进行第二次压裂，第二次压裂迫使裂缝转向或开启更多的微裂缝，从而提高页岩气缝网的复杂程度，改善压后效果。

2 川南深层页岩气的概况及改造难点

2.1 川南深层页岩气的地质特征

川南深层页岩气主要位于四川威荣—永川区块，其龙马溪深层页岩纵向上发育9套页岩气储层，优质页岩储层为①至⑤号小层，厚度27.5～49.5m，储层孔隙度3.1%～5.8%、TOC为2.2%～5.5%、含气量为3.3～6.4t/m3、地压系数为1.38～1.96。与浅层和国外页岩气相比，川南深层页岩气脆性指数更低、地应力更高、水平地应力差更大、天然裂缝欠发育，且以层理缝为主。

2.2 深层页岩压裂改造的难点

川南深层页岩气压裂改造主要面临以下两个难点：

①地应力高、地应力差值大，天然裂缝欠发育，压裂形成缝网复杂程度低。川南深层页岩气地应力为84～101MPa，水平地应力差为7～17.3MPa，压裂改造打碎储层难度较大，且天然裂缝欠发育，以层理缝为主，水力裂缝沟通天然裂缝的概率低，导致压裂形成的缝网复杂程度低。

②施工压力高，提高净压力手段缺乏。川南深层页岩气施工压力为70～95MPa，停泵压力为56～74MPa，在施工限压95MPa的条件下压力，压力窗口窄（<10MPa），将排量由

8m3/min提高至15m3/min、使用胶液作为压裂液，净压力仅提高了2.14MPa（如图1所示），提高净压力工艺优化空间不足、措施手段有限。

3 二次压裂工艺技术

二次压裂是指在常规压裂后主动停泵较长时间，再起泵进行第二次压裂的改造工艺技术。人工裂缝的扩展总是延耗能最小的方向扩展，主要受到地应力、天然裂缝分布、储层岩性、各向异性等因素的影响。二次压裂工艺技术就是在第一次常规压裂改变地层应力分布、降低水平主应力差值（如图2所示）的基础上，再起泵进行第二次压裂，从而迫使裂缝转向，开启更多的天然裂缝。与此同时，缝内支撑剂和液体在第二次压裂时重新开始流动，阻力较大，提高了缝内的净压力，也有利于提高缝网的复杂程度。

4 现场实施

目前，二次压裂技术在川南深层页岩气WY23-1HF和YY1-3HF两口井的15段中进行了现场实施，通过微地震监测和G函数对比，均表明二次压裂有效地提高了压裂缝网的复杂程度。

WY23-1HF井水平段长为1500.54m，段数为23段（实际施工为20段），其中第17、18段采用了二次压裂工艺。第18段第一次压裂加入液量为1423m3、砂量43.6m3，施工排量12～16.5m3/min，施工压力76～97MPa，停泵压力60.8MPa;停泵7h后，开始第二次压裂施工。第二次压裂加入液量为1031m3、砂量40.2m3，施工排量15～18m3/min，施工压力74.4～93.4MPa，停泵压力61.0MPa。

图3为第18段二次压裂的微地震监测结果，第一次压裂事件点54个，主要分布在井筒左侧，第二次压裂事件点31个，主要分布在井筒右侧，表明通过二次压裂，使得储层的改造更加充分，且裂缝有一定的转向，提高了压裂缝网的复杂性。

YY1-3HF井水平段长为1238m，段数为19段，其中15段采用了二次压裂工艺。如表2所示，二次压裂后，第二次压裂比第一次停泵压力增加了0.49MPa;同时，二次压裂的G函数波动次数为8.6次，而常规压裂G函数波动次数为8.0次，都表明二次压裂提高了压裂缝网的复杂性。

5 结论

由于川南深层页岩埋藏深、地应力高、地应力差异大、天然裂缝不发育，压裂改造难以形成高复杂程度的缝网。通过现场实践表明，利用二次压裂工艺技术，迫使裂缝转向或开启更多的微裂缝，能有效地提高缝网复杂程度，提高压后产量。

【参考文献】

【1】李宏勋，张杨威.全球页岩气勘探开发现状及我国页岩气产业发展对策[J].中外能源，2015，20（5）：22-29.

【2】董大忠，邹才能，戴金星，等.中国页岩气发展战略对策建议[J].天然气地球科学，2016，27（3）：397-406.

【3】李勇明，李莲明，郭建春，等.二次加砂压裂理论模型及应用[J].新疆石油地质，2010，31（2）：190-193.

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