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。

对比实验1、3、4的实验结果发现（图5）：不同压裂液黏度下石英砂的砂堤整体形态从入口端到出口端均保持平缓上升，但随着压裂液黏度从3 mPa·s增至9 mPa·s，砂堤平衡高度出现明显降低、覆盖面积明显减少，平衡高度的百分比从19.1%降至6.4%，覆盖面积的百分比从24.0%减至10.4%，且入口端砂堤面积显著减少，这与宽缝条件下支撑剂颗粒受压裂液黏度影响的运移变化规律一致[15]。然而对比末端砂堤面积占整体砂堤面积的比例后发现：随着压裂液黏度的增大，末端占比从43.5%增至53.6%，呈现上升趋势。这是由于深层页岩裂缝狭长导致砂堤面积变化对流体流速的影响程度高于常见中浅层裂缝。而随着压裂液黏度的增大，压裂液对支撑剂颗粒的水平携带作用增强，更多的支撑剂颗粒被高黏度压裂液携带至裂缝深处，导致前端砂堤面积减小，流体过流断面增大。在流体流量一定的情况下，支撑剂颗粒的水平速度减小，裂缝末端有更多支撑剂颗粒发生沉降，因此，末端占比随之升高。