低密度支撑剂在垂直裂缝储层应用的适应性分析

牟佳（大庆油田有限责任公司第七采油厂）

目前应用的石英砂、陶粒视密度较大(石英砂为2.56～2.65 g/cm3，陶粒3.0～3.35 g/cm3，覆膜砂和覆膜陶粒约为2.0 g/cm3)，在垂直裂缝施工中沉降速度快，往往出现裂缝底部铺砂浓度高，顶部无支撑情况，为保证对高密度支撑剂的携砂能力，压裂液采用携砂液黏度较高(胍胶120～180 MPa·s、缔合液60 MPa·s)的冻胶体系，压后破胶残渣影响裂缝渗流效果，为此提出采用低密度支撑剂，提高压裂措施改造效果，提升经济效益[1-2]。

1 低密度支撑剂性能评价

影响压裂支撑剂效果的主要因素有：支撑剂的沉降速和压裂液的携砂速度。为此，开展室内实验研究，对支撑剂沉降速度和压裂液携砂速度进行对比分析，评价低密度支撑剂的性能，为工艺技术及施工参数优化提供依据[3]。

1.1 沉降速度实验

本次实验针对压裂常用支撑剂陶粒、石英砂和低密度支撑剂进行评价分析，对比不同类型支撑剂在相同压裂液体系中沉降速度（主要考虑不同类型支撑剂的效果，而压裂液为定值，不作为实验变量的参考因素）[4]。

实验方案：选取相对密度为1.0，黏度为1～3 cps MPa·s 的滑溜水作为压裂液，压裂液的相对密度黏度作为定值，而支撑剂的参数为变量。通过实验对比，20/40陶粒的沉降速度约为5.7m/min，20/40石英砂的沉降速度约为5m/min，20/40低密度支撑剂的沉降速度1m/min。不同类型的支撑剂在压裂液中的沉降速度见表1[5-8]。

表1 不同类型的支撑剂在压裂液中的沉降速度对比

实验表明在相同条件下，低密支撑剂的沉降速度低于石英砂和陶粒。在裂缝中，由于低密度支撑剂沉降速度慢，可以提高裂缝远端及上部支撑效果。另外，还可采用滑溜水、清水等低黏度压裂液，减少入井液残渣伤害，提高储层的动用程度和导流能力[9]。

1.2 携砂速度分析

通过上述对不同密度的支撑剂在滑溜水压裂液中的沉降速度研究实验，进一步确定出有效携带不同类型支撑剂的流体的速度，即为携砂速度。不同类型支撑剂滑溜水压裂液中的携砂速度见图1。其中：20/40 石英砂为2.4m3/min，20/40 陶粒为2.0m3/min，20/40低密度支撑剂为0.5m3/min。在相同条件下，由于低密度支撑剂所需携砂速度低，易于被携带到裂缝的最远端，对裂缝支撑效果更好。

表2 两种压裂方式效果对比

图1 携砂速度对比

2 现场实验评价

以A 井为例，该井共发育6 个小层，2 个厚油层，全井射开厚度7.6m，有效厚度4.6m，措施前日产液1.5 t，日产油0.3 t，含水78.2%，沉没度170m，且长期处于较低水平，累计产油0.11×104t，采出程度低，具有一定改造潜力。

工艺设计：根据储层物性分析，全井划分3 个卡段，压裂液采用滑溜水+缔合压裂液，施工排量3.0～3.5m3/min，4个薄油层采用普通压裂分，选择低密度支撑剂、滑溜水携砂；2 个厚油层，采用多级加砂工艺，分两段施工，为提高裂缝远端支撑体积，采用段塞加入方式，在携砂液低砂比阶段加入低密度支撑剂段塞，保证垂直缝远端得到有效支撑，近端为提高缝内铺砂浓度，采用石英砂支撑剂、缔合压裂液[10]。

施工效果分析：从压裂施工过程来看，整个施工过程无异常，低密度支撑剂在造缝初期加入，保证低密度支撑剂在裂缝前端，减缓沉降速度，采用滑溜水携砂，施工排量3.0m3/min；近井地带中、高砂比阶段采用石英砂支撑剂、缔合液携砂，利用高砂比方式确保缝内铺砂浓度。该井压后初期日增液12.2 t，日增油1.8 t，目前日增油1.1 t，，对比144天，累计增油156 t。

试验应用低密度支撑剂压裂4 口井，与常规支撑剂压裂5 口井对表见表2。平均单井压裂砂岩厚度6.2m，有效厚度3.2m，压裂后初期平均单井日增液4.1 t，日增油1.3 t，综合含水下降2.1%，相比于储层条件相似的常规支撑剂压裂井平均初期增油提高0.4 t，平均日增液强度提高0.1 t/m，同期对比152 天，平均单井累计多增油28.2 t，按照油价3 147 t/元计算，单井投入产出提高约8%，单井创经济效益8.8万元。

3 几点认识

1）室内实验及现场试验表明，低密度支撑剂具备提高垂直缝储层的裂缝远端支撑效果，与同区块储层相似压裂井进行同期对比，产液强度有一定程度提高。

2）在现场施工上可采用清水、滑溜水等低黏度压裂液携砂，降低压裂液对储层的伤害及压裂液配制难度[11]。

3） 该技术能够解决压裂用支撑剂在垂直裂缝中沉降速度快的问题，从增油效果来看，具有一定经济效益。