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、5、6的实验结果发现（图6）：当注入排量为2.4 m3/h时，前后砂堤高度基本相同，砂堤整体形态均匀稳定呈现水平铺置；当注入排量增加到4.2 m3/h时，入口端砂堤高度出现轻微降低，出口端砂堤高度无明显变化，前后砂堤高度出现少量起伏；而当注入排量增加到6.0 m3/h时，可明显观察到入口端及附近砂堤高度出现大幅度降低，出口端砂堤高度也出现明显降低，前后砂堤高度差距明显。同时，平衡高度的百分比从2.4 m3/h时的17.3%减至6.0 m3/h时的7.3%，覆盖面积的百分比从2.4 m3/h时的22.1%减至6.0 m3/h时的8.1%，而末端砂堤占比从2.4 m3/h时的32.1%增至6.0 m3/h时的52.4%，涨幅为63.2%。产生这种情况的原因是：随着注入排量的增大导致流体在狭窄裂缝入口端引起湍流效应，原本稳定的砂堤在压裂液的携带下重新发生运移，导致前缘砂堤高度降低，面积减小。同时，由于裂缝宽度狭窄，前缘砂堤面积的减少导致流体过流断面增大，引起支撑剂颗粒的速度相对减小，最终造成末端砂堤占比的大幅上升。