页岩气储层斜支撑区域导流能力评价技术

1.目的

页岩气储层压裂改造的目的是获得具有高导流能力的页岩气流动通道，通常需要在人工裂缝中铺置支撑剂来实现。在页岩气储层改造施工过程中，由于滑溜水携砂能力有限，支撑剂沉降速度快，施工结束后大量支撑剂沉降在裂缝底部，并使得裂缝下部保持张开，裂缝上部会在闭合压力作用下逐渐闭合；由于存在岩屑，裂缝剪切滑移会形成自支撑；在裂缝上部自支撑和裂缝下部张开的过渡带，即为页岩储层岩石相互作用形成的斜支撑区域（图1）。页岩储层裂缝导流能力由支撑剂充填区域、自支撑区域、斜支撑区域3个部分的导流能力组成，国内外对于支撑剂充填区域和自支撑区域的导流能力已有广泛的研究，但对于斜支撑区域导流能力的研究尚处于空白。

图1 页岩储层不同支撑区域示意图

2.方法

针对压裂过程中裂缝斜支撑区域导流能力认识不清的问题，根据现场压裂施工设计，开展了支撑剂缝内流动室内模拟实验，模拟不同施工条件下支撑剂在裂缝中的运移、铺置规律。制备尺寸厚度大于2 cm的页岩岩板，在页岩岩板侧面预制划痕，并将岩板劈裂，然后将壁面错动，获得页岩岩板裂缝壁面组合。利用支撑裂缝导流仪，开展页岩储层裂缝导流能力测试，把制备好的页岩岩板裂缝壁面组合放入导流室，根据支撑剂缝内流动室内模拟实验结果，分别在裂缝下部铺置一定浓度的支撑剂、不铺置支撑剂及按一定铺砂浓度均匀铺置相应支撑剂，连接仪器，启动闭合应力加载系统，模拟地层应力条件，测试得到页岩储层裂缝、自支撑区域裂缝及支撑剂充填区域裂缝导流能力，最后通过计算得到页岩储层斜支撑区域导流能力。

3.作用和效果

页岩储层斜支撑区域导流能力评价技术，是基于不同工艺条件下支撑剂铺置规律的导流能力评价方法，首次提出了“页岩储层斜支撑区域导流能力”实验方法，实现了导流能力评价方法由“自支撑+全支撑”到“自支撑+斜支撑+全支撑”的重大转变，揭示了不同条件下页岩储层支撑裂缝导流能力大小的变化规律。页岩储层斜支撑区域导流能力评价技术可以有效评价斜支撑区域导流能力，研究不同支撑剂铺置形态下所形成斜支撑区域的导流能力及其变化规律，为油气藏数值模拟提供可靠的数据，还可以为施工参数优化提供有力的实验支撑。目前该技术所提供的实验数据已被广泛应用于四川盆地川南页岩气储层改造实验评价中，为促进该盆地页岩气的规模效益开发奠定了坚实的基础。该技术填补了我国相关实验技术的空白，已经获得国家知识产权局发明专利授权（授权专利号：ZL 2017 1 0721845.3），如图2所示。

图2 发明专利证书

（彭欢：中国石油西南油气田公司工程技术研究院、页岩气评价与开采四川省重点实验室。E-mail: peng_huan@petrochina.com.cn 特约栏目主编 高新平 编辑 居维清）