压裂用暂堵剂性能评价技术

1.目的

暂堵剂进入地层裂缝后能迫使裂缝发生转向，增加裂缝的复杂程度，增大储层段改造体积，最大限度地提升油气储层的改造效率。暂堵转向需要优化暂堵剂材料性能、研究暂堵剂加量、暂堵剂浓度、裂缝宽度与暂堵剂粒径的匹配关系。压裂用暂堵剂性能评价技术可用于模拟缝内暂堵转向情况，评价各种控制因素对暂堵转向效果的影响，进而为缝内暂堵转向压裂优选暂堵剂类型、粒径、浓度等提供指导。但是目前在该领域，却存在着暂堵转向压裂主控因素不明确、暂堵效率低、缺乏对暂堵材料有效评价的方法及设备等难题。

2.方法

针对上述问题，研制了3级缝内暂堵转向、3～15 mm裂缝开度、不同粗糙度条件下的压裂用暂堵剂性能评价技术（图1）。预设裂缝缝宽，选择不同厚度的橡胶垫片，放在两个缝板之间，形成主裂缝、次一级裂缝、再次一级裂缝缝板。将铜片加工成大小与次一级、再次一级裂缝缝板入口端大小一致的圆形。根据预设压力要求，在次一级、再次一级裂缝缝板入口端放置相应厚度的圆形铜片，组装形成复杂缝网板。将预定浓度、预定粒径的暂堵剂与预定量的压裂液加入到混合罐中搅拌混合，由供液泵按照预定的流速注入复杂缝网板，对渗透性能较好的主裂缝端部进行暂堵，提高缝内的压力，当缝内压力超过放置在此裂缝缝口处铜片的承压能力时，铜片破坏，暂堵剂进入次级裂缝。监测主裂缝、次一级裂缝、再次一级裂缝出口端流量、压力，得到缝内暂堵转向的封堵效果及转向能力。实验结果表明，采用该技术可以连续监测暂堵剂在缝内的暂堵性能，直观获得不同测试条件下暂堵剂在不同缝宽情况下的暂堵承压能力，同时获取一定缝宽裂缝条件下达到一定的转向压力所需的暂堵剂粒径及浓度，并且可以评价暂堵剂的封堵转向能力。

图1 缝内暂堵转向评价装置图

3.作用和效果

大量的现场实践结果表明：①该压裂用暂堵剂性能评价技术能够快速、准确、直观地得到缝内暂堵转向过程中暂堵剂的封堵性能、承压及转向能力；②可以解决静态评价方法实验结果与现场实际情况差异太大、不能有效指导暂堵压裂优化设计的难题；③实现了缝内暂堵转向效果动态评价，指导暂堵材料优选和施工参数优化。该技术首次提出了适用于储层缝内暂堵材料的性能要求和施工参数，直接促使升级换代形成了“段内多簇+暂堵转向+高强度加砂”的压裂新工艺，大幅度提高了储层体积压裂效果，目前已广泛应用于中国石油西南油气田公司油气勘探开发中，高效开发成效明显。该技术达到国际先进水平，填补了相关评价技术的空白，已经获得国家知识产权局发明专利授权（授权专利号：ZL 2020 1 0140885.0），如图2所示。

图2 发明专利证书

（韩慧芬：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: hanhf@petrochina.com.cn特约栏目主编 高新平 编辑 居维清）