依据物质凝聚态分类油气井用转向压裂暂堵剂

王相春 郑力会 白建文 李品伟 翟晓鹏 魏攀峰

关键词：勘探开发；工程技术；非常规油气；压裂；暂堵剂；封堵；凝聚态；种类

0 引言

转向压裂是有潜力老井、低产能新井等提高油气产量的重要手段。转向压裂用暂堵剂又称转向剂，是转向压裂过程中暂时封堵裂缝或孔眼，阻止压裂工作流体流入，强制流向其他方向的化学材料。使用暂堵剂的化学转向相对于机械转向，施工风险小、费用相对较低、作业时间短，成为转向压裂的主流。

从Web of Science、Science Direct、OnePetro、知网和万方等数据库，调研了200 多篇相關文献表明，暂堵剂有23 种，按不同依据有3 种分类方法，解决了一些科学研究和应用实践的难题。一是，根据原料性质，分为固体有机酸、惰性有机树脂、遇酸溶胀的聚合物及惰性固体暂堵剂；二是，根据形态，可分为颗粒暂堵剂、压裂暂堵球、纤维类暂堵剂及冻胶类暂堵剂等；三是，根据解堵方式不同，可分为酸溶性暂堵剂、油溶性暂堵剂和水溶性暂堵剂［1］。可以看出，分类不仅重复、交叉和遗漏，又无法涵盖全部暂堵剂。根本原因是分类方法依据只是暂堵剂的某一方面特性，未把暂堵剂的分类与暂堵剂的增压转向机制、转向压裂施工工艺结合起来，造成暂堵剂使用者根据地层、工艺优选暂堵剂时，不系统、不完整。

用作用机制分类可以清楚地支撑合理选择暂堵剂。利用断裂力学中最大能量释放率准则，分析了暂堵剂的暂堵增压机理，发现不同凝聚态暂堵剂表现出不同的暂堵增压机理。而凝聚态，是由大量原子或者分子以某种方式聚集在一起，而且能够在自然界相对稳定存在的物质形态，如常见物质的固、液、气三态等与作用机制密切相关。据此可分为改变裂缝内压力分布和改变岩石力学参数两大类作用机制［2］，涵盖了所有的暂堵剂，表明用凝聚态为依据分类会更契合转向机制。同时，凝聚态由于能够用定量的方式表征其状态，便于匹配现场施工工艺参数。因此，按照凝聚态分类转向压裂用暂堵剂，给出每种暂堵剂的特征参数，能够解决非凝聚态分类无法涵盖所有的暂堵剂、工艺参数无法和暂堵剂匹配等难题。

1 凝聚态分类结果

转向压裂过程中，如颗粒暂堵剂、纤维暂堵剂等固体类，利用架桥、充填的原理在裂缝内部建立低渗透暂堵带，增加压裂液流动阻力，使缝内净压力分布不均，减小裂缝尖端应力强度，减小能量释放率，在提高井筒至暂堵带之间净压力的同时阻止初始裂缝扩展［3］。液氮、绒囊流体等流体暂堵剂则是内暂堵剂，进入裂缝后通过冰晶、囊泡对缝端基质暂堵后改变岩石力学参数，减小裂缝的能量释放率，提高裂缝净压力同时阻止初始裂缝扩展［4］。因此，为实现这两种封堵机制，应用者开发了诸多暂堵剂。其中包括固体的和液体的，还有部分暂堵剂在注入过程中是液体、静止后发生化学反应变成固体，即液体-固体的。

按照暂堵剂在暂堵过程中不同的凝聚态，将暂堵剂分成固态暂堵剂、液-固态暂堵剂和液态暂堵剂3 大类23 种，其中固体暂堵剂还可以分为4 个亚类，如图1 所示。

从图1 可以看出，固态暂堵剂种类最多，进一步分为4 个亚类，分别为球状暂堵剂、绳结状暂堵剂、颗粒类暂堵剂和纤维暂堵剂。颗粒类暂堵剂还可以进一步细分；液-固态暂堵剂包括化学凝胶暂堵剂、物理凝胶暂堵剂和水泥暂堵剂3 种；液态暂堵剂包括绒囊流体暂堵剂、液氮暂堵剂2 种。

这种分类方法的好处是，还可以用暂堵剂特征参数表征其理化性能（主要特征参数见表1）。密度是指固态暂堵剂的表观密度或液-固态暂堵剂、液态暂堵剂液的流体密度。粒径是指暂堵剂的平均粒径。适用温度是指暂堵剂保持其结构、性能和功能时的最高温度。解堵时间是指暂堵剂溶解、降解或破胶时间。封堵压力是指暂堵剂在暂堵过程中能承受的最大压力。渗透率恢复值是指暂堵剂解堵后渗透率与初始渗透率的比值。

从表1 中可以看出，暂堵剂特征参数的差异性很大。（1） 不同暂堵剂特征参数有无各不相同，如球状暂堵剂、绳结状暂堵剂渗透率恢复值这一特征参数缺失，提示选择暂堵剂需要测试这些参数时，选择合适的测量方法表征想了解的参数。同时，也为研究人员建立或者研发新方法提供了信息。（2） 不同的暂堵剂性能特征参数相差很大，如球状暂堵剂的粒径最小可达2.54 mm，而颗粒类暂堵剂粒径最小粒径仅为0.01 mm，二者相差254 倍，对应的封堵位置、适用的压裂工艺有所区别。因此，凝聚态分类方法，指明了暂堵剂的区别，能够解决非凝聚态分类无法涵盖所有的暂堵剂、工艺参数无法和暂堵剂匹配等难题。

1.1 固态暂堵剂

固态暂堵剂是通过架桥、充填等封堵方式形成暂堵带封堵裂缝，增加压裂液的流动阻力促使其流动方向改变，且在施工后能够解堵返排的具有固定形状和强度的固体暂堵剂，是转向压裂乃至封堵界最常用的暂堵剂。按其外形还可以分为球状暂堵剂、绳结状暂堵剂、颗粒暂堵剂和纤维暂堵剂等4 个亚类。

1.1.1 球状暂堵剂

球状暂堵剂又称为暂堵球，是外形为球状的固体暂堵剂。早期暂堵球是由塑料、橡胶、钢芯橡胶等不可降解或者不可溶解的材料制造，易脱落和堵塞射孔炮眼。后来用可降解聚合物［5］、可溶解无机物［3］及可溶解金属等［6］，研发了可降解或者可溶解的球状暂堵剂。

球状暂堵剂的主要特征参数为密度、粒径、适用温度、解堵时间和封堵压力。（1） 密度1.25～2.18g/cm3。密度一般大于压裂液密度（0.96～1.32 g/cm3），易沉降，携带困难。（2） 粒径2.54～50.00 mm。暂堵剂封堵射孔形成的炮眼，需要一定的粒径与炮眼匹配，因此尺度比较宽泛。（3） 适用温度90～150 ℃。水溶性金属物、可降解聚合物暂堵球抗温性能较好。（4） 解堵时间8.4～240.0 h。可溶金属球利用电化学反应实现溶解，溶解时间最短，另外2 种暂堵球溶解时间较长。（5） 封堵压力27.58～90.00 MPa［4］。可溶金属球的封堵压力最高可达90 MPa，整体的承压能力较高。尽管球状暂堵剂应用广泛，但是在封堵不规则射孔孔眼、裂缝时，由于级配问题封堵效果不佳。

1.1.2 绳结状暂堵剂

绳结状暂堵剂利用纤维编制成绳结状结构，承压能力较好和形变能力强，能够有效封堵不规则形状的孔眼和裂缝。常用材料有可降解聚合物纤维［7］、可降解固化树脂纤维和可降解改性聚合物纤维［8］。

绳结状暂堵剂的主要特征参数为密度、绳头宽度、适用温度、降解时间和封堵压力。（1） 密度1.05～1.30 g/cm3。由于密度接近压裂液密度，便于携带。（2） 绳头宽度4.00～120.00 mm。封堵对象是裂缝缝口处的不规则射孔孔眼，绳头宽度较大。（3） 适用温度20～200 ℃。可降解聚合物纤维绳结状暂堵剂抗温性能较好。（4） 降解时间24.0～312.0 h。可降解改性聚合物纤维绳结状暂堵剂降解时间最短。（5） 封堵压力30.00～70.00 MPa。绳结状暂堵剂一般都具有较强的封堵压力，封堵性能较好。

1.1.3 颗粒类暂堵剂

颗粒类暂堵剂是粒径大多在纳米至毫米尺寸范围内，具有特定几何形状的固体暂堵剂。其种类繁多，根据解堵方式的不同将其分为水溶性暂堵剂、油溶性暂堵剂、酸溶性暂堵剂和降解性暂堵剂。

1.1.3.1 水溶性颗粒暂堵剂

水溶性颗粒暂堵剂暂堵后能够直接在压裂液或返排液中溶解。按组分可分为可溶解盐岩颗粒暂堵剂［9］、可溶解性复合颗粒暂堵剂［10］。可溶解盐岩颗粒暂堵剂主要是氯化钠颗粒，可溶解性复合颗粒暂堵剂由可溶解的聚合物、无机盐等复配而成。

水溶性颗粒类暂堵剂的主要特征参数为密度、粒径、适用温度、溶解时间、封堵压力和渗透率恢复值。（1） 密度1.20～2.17 g/cm3。可溶解性复合暂堵剂的密度1.20～1.50 g/cm3，携带性能较好。（2） 粒径0.005～6.00 mm。可溶解盐岩颗粒通过盐析结晶制成，粒径较小。可溶解性复合颗粒暂堵剂是大块材料粉碎、研磨制成，粒径分布范围大。（3） 适用温度25～260 ℃。可溶解性复合颗粒暂堵剂最高适用温度为260 ℃，可满足大多数井的温度要求。（4） 溶解时间1.0～24.0 h。溶解时间较短，易解堵。（5） 封堵压力8.10～21.90 MPa。可溶性岩盐颗粒的封堵压力为8.10 MPa，与可溶性复合颗粒暂堵剂相差较大。（6） 渗透率恢复值94.30%～98.20%。渗透率恢复值大于94%，储层伤害程度较低。

1.1.3.2 油溶性颗粒暂堵剂

油溶性颗粒暂堵剂能较好地溶解于原油实现自行解堵，随原油一同采出。常用的油溶性颗粒主要由苯甲酸［11］、沥青［12］、石蜡［13］和石油树脂［14］等加工而成。

油溶性颗粒暂堵剂的主要特征参数为密度、粒径、适用温度、溶解时间、封堵压力和渗透率恢复值。（1） 密度0.88～1.30 g/cm3。密度与压裂液密度差较小，携带性较好。（2） 粒径0.01～0.28 mm。石蜡粒径最小，适合于缝端暂堵。其余3 种粒径较大，适合于缝内暂堵。（3） 适用温度90～140 ℃。抗温性能较差，适用温度普遍较低。（4） 溶解时间24.0～48.0h。溶解时间较长，不易解堵。（5） 封堵压力6.89～62.50 MPa。石油树脂封堵压力较大，石蜡颗粒封堵压力较小。（6） 渗透率恢复值91.90%～98.50%。渗透率恢复值大于91%，储层伤害程度较弱。

1.1.3.3 酸溶性颗粒暂堵剂

酸溶性颗粒暂堵剂暂堵后能够被酸或残酸溶解，主要为碳酸钙颗粒［15］。碳酸钙的密度为2.93g/cm3，粒径0.15～4.00 mm 可调，耐温性能较好，最大封堵压力为29.10 MPa，一般用于转向酸压，施工后利用残酸溶解，溶解率94.00%。因为用酸解堵，所以其渗透率恢复值为101.80%～126.20%。

1.1.3.4 降解性颗粒暂堵剂

降解性颗粒暂堵剂，暂堵后一段时间内在热力学和动力学作用下可自动降解、消除，降解产物储层伤害程度低，环境污染程度低。常用可降解暂堵剂按其降解机理可分为生物降解暂堵剂和热降解暂堵剂。生物降解暂堵剂由聚乳酸、聚乙醇酸、聚丁酸丁二酯、聚酯等预聚体合成［16］。热降解类暂堵剂为丙烯酰胺、丙烯酸盐等单体聚合的凝胶颗粒［17］。

降解性颗粒暂堵剂的主要特征参数为密度、粒径、适用温度、降解时间、封堵压力和渗透率恢复值。（1） 密度0.86～1.30 g/cm3。密度接近于压裂液的密度，便于携带。（2） 粒径0.15～3.00 mm。热降解类暂堵剂可吸水膨胀， 粒径可变。（3） 适用温度30～150 ℃。热降解类颗粒暂堵剂在高温下才能降解，适用温度90～120 ℃。（4） 降解时间1.8～19.0 h。降解时间较短，利于压裂后迅速解堵。（5） 封堵压力7.37～52.00 MPa。生物降解暂堵剂封堵压力优于热降解暂堵剂。（6） 渗透率恢复值95.50%～99.13%。渗透率恢复值大于95%，储层伤害程度较低。

1.1.4 纤维暂堵剂

纤维暂堵剂主要由长径比大的化学纤维及其改性产品制备。主要成分是聚乙烯醇纤维、聚乳酸纤维和聚酯纤维等［1］。

纤维暂堵剂的主要特征参数为密度、直径、长度、适用温度、降解时间、渗透率恢复值和封堵压力。（1） 密度1.00～1.30 g/cm3。接近于压裂液密度，便于携带。（2） 直径4.00～10.00 μm，长度3.00～12.00mm。纤维直径越小、长度越长，封堵性能越好。长度增加更有利于形成复杂的网状结构［18］。（3） 适用溫度5～100 ℃。抗温性能较差，适用温度普遍较低。（4） 降解时间0.5～10.0 h。降解时间较短，利于压裂后迅速解堵。（5） 封堵压力8.00～14.00 MPa。封堵压力最高为14.00 MPa，相对较小。（6） 渗透率恢复值91.37%～98.06%。渗透率恢复值大于91%，储层保护性能较好。

纤维暂堵剂、颗粒暂堵剂封堵效果受裂缝宽度影响较大，研究表明当裂缝宽度大于4.00 mm 时两者封堵效果均不理想。为了弥补单一材料的性能不足，结合2 者优点，研发了纤维与颗粒复合暂堵剂。复合暂堵剂可封堵裂缝宽度范围1.00～6.00 mm，封堵承压3.90～40.00 MPa，且当颗粒暂堵剂的最大粒径大于裂缝宽度的50%、颗粒与纤维的加量为1∶1 时封堵效果较好。

1.2 液-固态暂堵剂

液-固态暂堵剂是在地面及进入裂缝过程中为液态，但在地层环境下发生交联或水化反应后生成固体物质封堵裂缝的一类暂堵剂。常用的液-固态暂堵剂主要是化学凝胶［19］、物理凝胶［20］和水泥暂堵剂［21］。

液-固态暂堵剂的主要特征参数为密度、适用温度、成胶/水化时间、破胶时间、封堵压力和渗透恢复值。（1） 密度1.03～1.83 g/cm3。物理、化学凝胶是由聚合物溶解于水中配制而成， 密度小于1.10g/cm3。水泥浆作为暂堵剂因含有高密度、高浓度的固体颗粒，密度较高。（2） 适用温度20～200 ℃。化学凝胶适用温度60～175 ℃， 物理凝胶适用温度110～130 ℃，水泥浆暂堵适用温度最高可达200 ℃。（3） 成胶/水化时间0.32～23.00 h。水泥暂堵剂水化时间一般为23 h。（4） 化学凝胶的破胶时间10.0～96.0 h。物理凝胶的破胶时间主要受到温度的影响，目前没有发现明确的测定数据。水泥凝结后无法破胶，所以不存在解堵时间。（5） 封堵压力7.00～45.00MPa。物理凝胶、化学凝胶、水泥暂堵剂最高封堵压力分别为7.00、20.50、45.00 MPa，相差较大，选择时需要注意适用场景。（6） 渗透率恢复值80.00%～93.36%。化学凝胶渗透率恢复值80.00%～93.36%，物理凝胶渗透恢复值在90.00%～90.70%，水泥暂堵剂渗透率恢复值则无法测量。

1.3 液态暂堵剂

液态暂堵剂在地面及地层中均为流体，在裂缝内封堵裂缝端部改变岩石力学参数、提高力学强度提高裂缝内净压力，施工结束后通过破胶或汽化返排。

液态暂堵剂是近年来现场应用的暂堵剂，包括液氮、绒囊流体暂堵剂等2 类暂堵剂。液氮是一种过冷液体，目前主要在煤层气井压裂中使用，其他储层报道较少。开发者认为，煤岩割理最初几乎全部被水饱和，当液氮被泵入地层时，夹板中的水迅速冻结成冰，暂堵裂缝并使压裂液流转向［22］。绒囊流体暂堵剂利用仿生原理由环保型聚合物及表面活性剂通过氢键和疏水缔合作用自组装形成囊泡，囊泡与其赖以生存的聚合物和表面活性剂溶液称为绒囊流体。囊泡静止时吸附聚合物形成独立球状体，无固相可以自降解恢复渗透率能力［23］。作业过程中，绒囊流体进入地层后，囊泡根据空间大小堆积、拉抻和填塞封堵压裂流体通道，升温低压促使其膨胀充满空间，聚合物和表面活性剂粘接地层形成一体，提高含裂缝的储层强度，从而提高裂缝的净压力［24］。

液-固态暂堵剂的主要特征参数为密度、粒径、适用温度、破胶时间、封堵压力和渗透恢复值。（1） 密度0.75～1.40 g/cm3。常压低温下液氮的密度为0.81 g/cm3，绒囊流体密度可以通过添加其它封堵材料和加重材料调整。（2） 囊泡粒径0.001～0.015mm。绒囊流体中的囊泡具有较强的变形能力，在压差作用下进入岩石基质内部暂堵。（3） 适用温度20～160 ℃。液氮暂堵剂主要用于煤层气储层，绒囊流体暂堵剂适合储层温度较为宽泛。（4） 绒囊流体暂堵剂的破胶时间0.5～1.0 h，破胶时间较短；液氮暂堵剂在储层温度下汽化成氮气不需要破胶，都能获得较为满意的解堵时间。（5） 封堵压力19.00～60.51MPa。液氮封堵压力最高为19.00 MPa，绒囊流体最高封堵压力可达60.51 MPa。（6） 绒囊流体渗透率恢复值93.09～96.30%，储层伤害程度较低；液氮暂堵剂在储层温度下迅速汽化成氮气，理论上不会产生储层伤害。此外绒囊流体暂堵剂还有稳气控水的效果，可以增大地层中水的流动阻力减少出水量，进而减小气井出水对产量的影响［25］。

2 分类方法效果对比

暂堵剂分类方法涵盖全部产品种类、契合压裂工艺性行和定量化表征性能，是现场准确选择的关键，关系到转向压裂效果。

2.1 用凝聚态分类暂堵剂的涵盖率

常用的暂堵剂分类方法主要依据材料性质、形态和解堵方式等分成3 大类，解决了暂堵剂分类不明确的问题，但这3 种分类方法不能涵盖目前常用的23 种暂堵剂。

（1） 依据材料性质分类，可以解决暂堵剂与携带流体及储层配伍性问题。但是未考虑与现场施工工艺对接问题。且这种分类方法不全面，水泥暂堵剂、物理凝胶、化学凝胶、液氮及绒囊流体暂堵剂等已经超出这个范围；

（2） 依据形态分类，可以解决暂堵剂与施工工艺对接问题。但是这种分类方法没有考虑到施工后暂堵剂解堵返排及与储层匹配问题，且这种分类方法也不全面，如球状暂堵剂、绳结状暂堵剂、水泥暂堵剂和液氮暂堵剂等已经超出这个范围。

（3） 依据解堵方式分类，可以解决暂堵剂的解堵返排及暂堵剂与储层匹配问题。但是未考虑暂堵剂环保与暂堵机理问题，且降解性颗粒暂堵剂、液氮暂堵剂、水泥暂堵剂、绒囊流体暂堵剂、物理凝胶暂堵剂和化学凝胶暂堵剂等已经超出这个范围。

统计对比了目前3 种分类方法和凝聚态分类方法涵盖暂堵剂的数量和涵盖率，以便于定量比较不同的分类方法，如图2 所示。

从图2 中可以看出，依据材料性质分类可以涵盖18 种暂堵剂，涵盖率为78.26%；依据形態分类可以涵盖19 种暂堵剂，涵盖率为82.61%；依据解堵方式分类可以涵盖17 种暂堵剂，涵盖率为73.91%；而依据凝聚态分类方法可以涵盖23 种暂堵剂，涵盖率为100%。

因此，凝聚态分类方法涵盖率高，在选择暂堵剂过程中不会遗漏暂堵剂种类，可以更全面地指导现场设计施工过程中暂堵剂的选择。

2.2 暂堵剂特征参数与转向压裂工艺的契合度

油气藏开发按照储层特点和开发难易程度分为常规油气藏和非常规油气。常规油气藏由于开采后期产量降低需要转向压裂开采未动用储层，非常规油气藏则要通过压裂提高油气的流动能力。转向压裂为这些储层提供了可选择的技术。不同的油气藏常用开发方式不同，采用暂堵转向压裂工艺不同，使用的暂堵剂类型也不同。不同类型油气藏采用的压裂工艺及适用的暂堵剂如图3 所示。

从图3 中可以看出，常规的砂岩和砾岩油气藏，储层物性较好，多采用直井、定向井开发，转向压裂为纵向分层压裂和缝内转向压裂。纵向分层压裂中，如果初始裂缝地层继续开采，建议使用球状暂堵剂或绳结状暂堵剂；如果初始裂缝地层停止开采，则建议使用水泥暂堵剂封堵储层。缝内转向压裂，建议采用由纤维颗粒组成的复合暂堵剂、绒囊流体暂堵剂。其中绒囊流体暂堵剂可实现原缝无损转向压裂，现场应用效果较好［26］。碳酸盐岩油气藏，储层以裂缝-孔隙型、缝洞型为主，非均质性强，其储层改造工艺已由早期的全井筒酸化或笼统改造发展成为水平井分段立体酸压［27］，在储层酸化或转向酸压中宜采用暂堵球、绳结状暂堵剂、物理凝胶、可降解纤维颗粒复合暂堵剂、绒囊流体暂堵剂［28］。这些暂堵剂耐酸性强、封堵效果好、施工后易返排，储层保护效果好。

非常规的页岩油气藏、致密砂岩油气藏，储层物性差，只有通过储层改造才能获得工业油流［29］。这2 类油气藏，目前主要采用体积压裂以实现提产、提效、降本的目的。在体积压裂过程中暂堵剂的使用以大尺寸的球状暂堵剂、绳结状暂堵剂为主，以常规可降解颗粒、纤维暂堵剂为辅。煤层气藏赋存条件复杂，勘探开发技术难度大，不同地质条件下煤层气开发技术通用性差［30］。碎软煤层转向压裂，采用顶板水平井少段多簇、密切割分段、控底体积压裂工艺，在储层改造施工过程中宜选用球状暂堵剂、绳结状暂堵剂，封堵初期形成裂缝缝口处的射孔孔眼，形成井底高压形成新裂缝增加改造体积；厚煤层压裂采用控缝高压裂工艺，控制裂缝上下延伸，或暂堵转向压裂工艺促使层内横向均衡改造，暂堵剂宜选用可降解复合暂堵剂、绒囊流体暂堵剂［30］及液氮暂堵剂［31］。

以上分析可以看出，利用凝聚态分类的方法可将暂堵剂种类划分得更加详细，与壓裂工艺契合度高，可以根据不同的压裂工艺快速选出适合的暂堵剂类型。

2.3 暂堵剂性能参数的定量化表征与现场选择

凝聚态分类方法给出了暂堵剂的密度、粒径、长度、适用温度、解堵时间、渗透率恢复值和封堵压力等6 项性能参数，分别与压裂液的密度和排量、封堵孔径或缝宽、储层温度、焖井返排时间、储层应力状态和储层物性相匹配，利于现场准确选择适合的暂堵剂。

（1） 根据压裂液密度和施工排量与暂堵剂密度相匹配选择暂堵剂。暂堵剂密度0.75～2.93 g/cm3。暂堵剂密度影响材料的强度、分散及携带性能。固态暂堵剂的密度越高，沉降速度越大，越容易造成砂堵。同时，较高的密度易产生较大的惯性力，需要压裂液产生较大的拖曳力才能将其携带至封堵位置。液-固态以及液态暂堵剂，被压裂液顶替到裂缝内过程中，与压裂液的密度差过大时会引起混浆段过长，从而影响其封堵性能。因此，需要根据压裂液密度、施工排量选择密度匹配的暂堵剂。

（2） 根据孔径或缝宽分别与暂堵剂粒径相匹配选择暂堵剂。暂堵剂的粒径0.001～120 mm。球状暂堵剂直径、绳结状暂堵剂绳头宽度分别为封堵孔眼尺寸的1.24～1.25 倍、0.80～1.30 倍时，封堵效果最好。颗粒暂堵剂粒径与裂缝的缝宽匹配才能形成良好的暂堵带。匹配要求为充填、架桥准则。液-固态暂堵剂不存在粒径，用量与裂缝的宽度、长度相匹配；液氮暂堵剂形成的冰晶及绒囊流体暂堵剂中的囊泡粒径呈连续分布，与基质孔隙具有良好的自匹配性，符合模糊封堵理论［32］。因此，需要根据孔径或缝宽选择粒径匹配的暂堵剂。

（3） 根据储层温度与暂堵剂适用温度相匹配选择暂堵剂。目前， 暂堵体系适应的储层温度为20～260 ℃。固态暂堵剂材料性能相对稳定，温度影响其解堵性能及力学性能。高温下由于热分解、玻璃化转变、软化和流动性增加以及热应力等因素的相互作用，造成固态暂堵剂解堵速度过快、强度降低。液-固态暂堵剂，温度影响其封堵或解堵性能。绒囊流体暂堵剂，温度过高会使体系内高分子聚合物分子链断裂，影响封堵性能。因此，需要根据地层温度选择适合温度的暂堵剂。

（4） 根据焖井、返排时间分别与暂堵剂解堵时间相匹配选择暂堵剂。目前常用暂堵剂的解堵时间0.5～312.0 h。固态暂堵剂解堵时间较长且与暂堵剂的粒径（绳宽） 正相关；液-固态暂堵剂破胶时间10～96 h，受环境温度、盐度和破胶剂加量的影响较大；液态暂堵剂中液氮汽化为氮气不需要破胶，绒囊流体暂堵剂的破胶时间0.5～1.0 h，时间较短有利于快速返排。转向压裂施工后只有暂堵剂解堵后才能返排。因此，需要根据焖井、返排时间选择适合解堵时间的暂堵剂。

（5） 根据储层应力状态与暂堵剂的封堵压力相匹配选择暂堵剂。封堵压力影响着裂缝的开启与扩展，是评价暂堵剂封堵效果的重要指标［33］。暂堵剂的封堵压力8.00～90.00 MPa。暂堵剂的强度、加量、粒径分布、温度等对封堵压力都有影响。在转向压裂过程中，暂堵剂的封堵压力超过薄弱地层的破裂压力或天然裂缝的开启压力，才能产生新的裂缝沟通剩余油气。因此，需要根据储层应力状态准确选择适合封堵压力的暂堵剂。

（6） 根据储层物性与暂堵后的渗透率恢复值相匹配选择暂堵剂。暂堵剂与储层接触会产生储层伤害，伤害程度通过渗透率恢复值评价。可以看出，暂堵剂的渗透率恢复值80.00%～126.20%。球状、绳结状暂堵剂施工时不与地层接触，不会产生储层伤害；颗粒类、纤维暂堵剂可以溶解或者降解，渗透率恢复值较高；化学凝胶、物理凝胶破胶后返排储层保护性能好；液态暂堵剂可以快速汽化或破胶，渗透率恢复值整体较高。但是，暂堵剂与储层的物性相匹配，暂堵剂才能快速溶解、降解或者破胶，如油溶性暂堵剂只能用于油藏，在气藏中使用时无法溶解会产生严重的储层伤害。水溶性暂堵剂适用于高含水井或注水井。暂堵剂的渗透率恢复值越高，施工后对油气流动的阻力越小、产量越高。因此，需要根据储层物性准确选择适合的暂堵剂。

总体看，应用时可先根据压裂类型初步选择暂堵剂，再根据储层物性参数，分类别选择参数合适的暂堵剂，从而实现精准匹配，提高暂堵转向压裂施工效果。

3 结论

（1） 调研200 多篇文献获得暂堵剂种类比较齐全的基础上，将转向压裂用暂堵剂按凝聚态分为固态暂堵剂、液-固态暂堵剂和液态暂堵剂等3 大类，解决了目前暂堵剂分类方法众多却又无法涵盖全部产品的难题。进一步对比统计暂堵剂的密度、粒径、适用温度、解堵时间、封堵压力和渗透率恢复值等，分别建立了与压裂液的密度和排量、封堵孔径或缝宽、储层温度、焖井返排时间、储层应力状态及物性的对应关系，提高了现场选择暂堵剂的准确性。

（2） 利用凝聚态分类的方法，依然存在交叉重复的现象，如固态分类的球状和酸溶性暂堵剂以形态和理化性能分类的不统一现象；部分室内测定的特征参数无法用现场数据表征，如渗透率值现场无法测定，造成无法一一对应；部分复配的暂堵剂，如绒囊流体中加入短纤维缩短封堵时间，没有明确其归属。

（3） 为了用凝聚态分类方法更加全面地指导暂堵剂的开发与应用，不仅要细化2 级3 级分类，还要研究与现场对等的评价指标。作为系统工程，影响因素众多、预定目标多样，可以引入大数据的思想，用原生数据为现场暂堵剂选择及新产品研发提供数据支撑和发展方向，可能是未来不可忽视的手段。