储层体积压裂改造可行性分析

田建超 胡佳佳（中国石油大学（北京）， 北京 102249）

储层体积压裂改造可行性分析

田建超 胡佳佳（中国石油大学（北京）， 北京 102249）

体积压裂技术通过使主裂缝与次生裂缝相互交织形成复杂的裂缝网络系统，使得储层基质与裂缝壁面的接触面积大大增加，极大地降低了油气从基质向裂缝的有效渗流距离，从整体上提高了目的储层的渗透率。然而，并不是所有的储层都可以实现体积压裂改造，复杂缝网的形成需要满足一定的力学条件和相应的施工工艺技术。储层矿物成分、天然裂缝发育程度、地应力等因素是形成复杂缝网的必要基础；施工压裂液量、压裂液粘度和砂浓度等也影响着复杂缝网的形成和延伸。

储层；体积压裂；复杂缝网

1 致密油储层体积压裂技术

所谓体积压裂改造就是指在水力压裂过程中，使天然裂缝不断扩张和脆性岩石产生剪切滑移，从而形成天然裂缝与人工裂缝相互交错的裂缝网络系统，增加储层改造体积，提高油井产量和采收率。

图1 体积改造后的裂缝网络及剪切示意图

2 缝网形成条件

2.1 储层地质条件

（1）储层矿物成分（岩石脆性指数）。储集层的岩石矿物质成分对体积缝网形成的影响主要体现在其改变岩石力学的性质，从而影响裂缝的开裂方式，和裂缝开启后的延伸方向。研究和实验表明，岩石中硅质的含量越高，储集层越容易形成复杂网络裂缝，增大储层改造体积。而对于缺少碳酸盐夹层和硅质含量的储集层而言，便很难实现体积压裂。储集层的岩石矿物成分与裂缝网络系统形成的关系可以用脆性指数来表征，不同的储集层，岩石矿物组分相差很大，脆性指数也大不相同，实现体积压裂所用的压裂液体系和工艺技术也不尽相同。

（2）天然裂缝发育程度。一般来讲，体积压裂缝网的形成，主要是通过人工裂缝沟通天然裂缝而成，因而储集层中的天然裂缝发育程度及其方位都会影响着缝网的形成和延伸。一般来讲，人工裂缝和天然裂缝夹角越小，天然裂缝就更容易张开并改变原来的延伸路径，为裂缝网络的形成创造有利条件；若人工裂缝与天然裂缝夹角大于60度，则不论多大的水平应力差，都不能使天然裂缝张开，更不具备形成复杂裂缝网络的条件。

（3）地应力大小和方位。储层地应力各向异性越弱，越容易形成体积缝网；当各向异性较强时，很难在主裂缝的两侧形成分支的裂缝，则更难形成复杂网络系统。且储层水平主应力的差越小，则越容易形成复杂缝网系统。

表1 水平主应力差与体积改造裂缝形态的关系

2.2 施工工艺条件

（1）压裂液用量。大排量、多簇射孔压裂是增加缝网复杂程度的重要思路。对相同的储层而言，泵注排越高，缝内净压力越高，越有助于提高裂缝的复杂程度；增大压裂液总量能够增大目的层的改造体积。

（2）压裂液粘度。低黏度的流体能较快速地向天然裂缝内渗滤，可以起到一定的润滑作用，有利于天然裂缝的开启；中等粘度的压裂液可以提高携砂能力，形成中等复杂程度缝网。

3 缝网压裂实现途径

（2）缝内封堵技术。现场的试验和应用证明，在压裂施工的过程中，先在携砂液中加入常规粒径的支撑剂并逐渐提高支撑剂浓度，当形成一定形态的主裂缝之后，便加入大粒径支撑剂进行封堵，施工压力会有明显的提高，表明缝内净压力得到了有效提升，可能会压开新的分支裂缝，形成复杂缝网。

（3）端部脱砂技术。该技术的关键在于向井筒注入携砂液的过程中，要求主裂缝内的砂浆的前缘要比常规压裂提前到达裂缝端部的周边，实现在裂缝周边脱砂，这样可以限制裂缝长度的继续增加，使得缝内压力逐渐升高。

4 认识和建议

（1）复杂缝网的形成，可以很大程度上提高裂缝壁面与基质的接触面积，增大储层改造体积，提高油气采收率。

（2）体积压裂复杂缝网能否形成，取决于储集层地质特征和压裂施工工艺两个方面。