刘浩琦, 陈富红, 余致理, 龚伟, 罗西, 林魂

油气藏评价与开发 2025, 15 (3): 528-536. DOI:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2025.03.021

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水力压裂作为页岩气藏开发的重要技术，如何有效提高深层页岩储层“狭长缝”内的支撑剂铺置效果成为目前亟须解决的难题。研究基于模拟深层页岩储层狭长裂缝的平板实验装置，对压裂液黏度、注入排量、支撑剂粒径、加砂质量浓度、裂缝宽度、支撑剂类型等参数进行对比实验，以了解支撑剂颗粒在深层页岩储层狭长裂缝内的沉降运移规律。结果表明：与宽缝相比，相同条件下支撑剂颗粒在深层页岩狭长缝内形成的砂堤前缘坡度降低，前后砂堤高度差距减少，支撑剂颗粒的整体铺置效果更加均匀平缓；在深层页岩狭长缝内，末端砂堤面积占整体砂堤面积的比重随压裂液黏度、注入排量的增大而增大，而加砂质量浓度对其影响程度较低；微小粒径支撑剂颗粒同样对末端砂堤的铺置具有促进作用，并且更有利于整体砂堤的均匀铺置；深层页岩狭长缝内裂缝宽度的收缩对收缩前裂缝内的砂堤铺置无明显影响，但会阻碍收缩后裂缝内支撑剂颗粒的流动铺置。收缩后裂缝内砂堤的覆盖面积减小，平衡高度降低，砂堤整体铺置更加均匀。但支撑剂的沉降量减少，同时增大了深层页岩储层裂缝有效压裂支撑的难度。该实验研究成果可为深层页岩储层的压裂改造设计提供有力的支撑。

考虑到目前现场使用的支撑剂主要为石英砂，故在压裂液黏度为6 mPa·s，注入排量为4.2 m3/h，加砂质量浓度为160 kg/m3的条件下，选用石英砂进行对比实验。测得实验结果：平衡高度的百分比和覆盖面积的百分比分别为12.7%和16.7%，仅为覆膜陶粒的一半。但其砂堤的前缘坡度为2°，砂堤整体形态均匀，无明显起伏，对比选用覆膜陶粒时的砂堤，可发现两者前缘坡度相近，整体铺置情况基本一致（图4）。由此可见，在相同条件下，石英砂和覆膜陶粒都符合支撑剂在狭长缝内的沉降运移规律。但现场使用石英砂的比例更高，因此，后续选择采用石英砂来开展进一步的实验，为深层页岩的压裂改造提供更具实际参考价值的理论指导。