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

摘要（68）

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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。

考虑到实际裂缝宽度并非恒定，而是在压裂射孔附近裂缝宽度最大，随后沿着裂缝长度方向逐渐减小。因此，为研究深层页岩狭长裂缝下宽度变化对支撑剂沉降运移的影响，研究设置2、3、3 mm和3、3、3 mm两种不同裂缝宽度的平板进行对比实验。对比实验1和实验11的实验结果发现（图9）：随着末端平板裂缝宽度从3 mm减至2 mm，出口段砂堤高度和面积出现降低，而入口段及中间段砂堤高度及面积无明显变化，砂堤整体形态仍呈现均匀铺置。由图9计算可得，深层页岩狭长缝收缩前后的出口段砂堤面积减少13.6%，而入口段和中间段砂堤面积仅减少不到3%。这表明裂缝宽度的收缩对收缩前裂缝内砂堤整体的铺置情况影响不大，但会阻碍收缩后裂缝内支撑剂颗粒的流动铺置。这是因为在狭窄裂缝的条件下，裂缝宽度的收缩导致携砂液流体的过流断面再次减小，从而引起携砂液经过收缩裂缝时的流速增大，造成支撑剂颗粒更快通过出口段，最终导致收缩后裂缝内支撑剂沉降量的减少。由于深层页岩储层高闭合压力的特点，压裂裂缝容易闭合，而狭窄裂缝收缩后支撑剂沉降量的减少进一步增加了深层页岩储层裂缝有效压裂支撑的难度。