安场向斜页岩气低成本高效支撑技术实验研究与应用

李绍鹏 周鹏 李常兴

摘  要：目前，安场向斜页岩气已进入规模开发阶段，压裂加砂强度1.8t/m，单井产量平均约1.4万方/天，高成本、低产出等问题严重制约区块整体开发进度及效果。面对上述问题，本文通过开展低成本支撑剂导流能力评价试验，分析低成本支撑剂替代可行性研究与应用，支撑剂费用逐年降低。与2020年相比，支撑剂平均米费由0.38万元降至0.19万元，同时配合压裂工艺的逐步改进，平均单井日产气量由2020年的1.69万方/天增加至2023年的2.34万方/天，达到了降本增效的目的，助力贵州页岩气井有效开发。

主题词：正安向斜；低成本；高效支撑

支撑剂主要是充填于压裂产生的人工裂缝，在地层形成具有高导流能力的油气渗流通道，其性能和不同地层条件对支撑裂缝的渗透率差异较大。常用的支撑剂有石英砂、树脂、涂层砂、陶粒等，型号种类比较多，其球度和圆度对支撑剂的性能评价有很重要的影响，在不同闭合压力下的破碎率也是优选支撑剂的性能指标。另外，导流能力则是评价支撑剂性能的关键指标，是影响页岩气井产量高低的主要因素。本文采用室内支撑剂导流能力评价试验进行低成本支撑剂替代的可行性论证并进行现场应用，降本效果明显。

1、安场向斜地质条件

安场向斜位于中上扬子地台武陵坳陷隔槽式褶皱带，为一被断层复杂化的向斜构造，属典型的“窄陡型”向斜。五峰-龙马溪组构造海拔-3240m～300m，呈现长轴长、短轴短的特征，其轴线为南西-北东向走向，总体表现为南部宽缓，北部收敛、紧闭；构造形态南缓北陡，南部相对宽缓的特征地层自向斜核部向两端抬升，总体向斜的核部和东西两翼断层均发育，东翼较西翼断裂更为复杂。

区内页岩储层五峰-龙马溪组大部分深度范围为1500-3500m，面积约129km2，最小水平主应力为36.8～63.1Mpa，平均值为50.0Mpa；最大水平主应力为45.8～80.8Mpa，平均值为65.2Mpa。水平地应力差异系数在0.25～0.36之间。

2、低成本支撑剂评价

采用不同目数筛网，对低成本支撑剂进行粒径筛选，然后进行破碎率、导流能力及性价比分析评价。

2.1破碎率评价试验

分别取石英砂、低密度陶粒70/140目、40/70目两种类型，采用抗破碎能力测试机进行破碎率实验，共计4组。在不同闭合压力下测试支撑剂样品的破碎率。整体表现为各种类型支撑剂随着闭合压力增加破碎率平稳上升，相同闭合压力下，陶粒、覆膜砂破碎率较石英砂低（表1、图1）。

2.2支撑剂导流能力评价实验

实验从支撑剂类型、粒径和铺砂浓度三个维度评价支撑剂的导流能力，开展在相同铺砂浓度下不同类型支撑剂导流能力实验以及不同铺砂浓度下不同支撑剂导流能力实验。闭合压力在25-80MPa范围内，陶粒的导流能力较覆膜砂、石英砂好；在80MPa闭合压力下陶粒能保持一定导流能力（图2）。

安场向斜龙马溪组地层闭合压力约为64.00MPa-69.00MPa。在45MPa-70MPa闭合压力下石英砂与覆膜砂导流能力差距较小，约为15.0dc.cm-20.0dc.cm，与陶粒导流能力相差较大，同等铺砂浓度下，导流能力相差75%。支撑剂组合室内导流能力实验表明，石英砂：陶粒（7：3）+铺砂浓度5.0kg/m2的导流能力较石英砂：陶粒（5：5）+铺砂浓度2.0kg/m2提高45%以上，表明提高加砂强度即提高铺砂浓度，有利于弥补陶粒缺失带来的导流能力损失（图3）。

3、现场应用情况

根据理论实验验收，安场向斜由初期全陶支撑向全石英砂支撑过渡，通过对34口井进行统计，支撑剂费用逐年降低，与2020年相比，目前支撑剂平均米费已由0.38万降至0.19万，降幅达50%（图4），同时配合压裂工艺的逐步改进与应用，平均单井日产气量由2020年的1.69万方/天增加至2023年的2.34万方/天（图5），达到了降本增效的目的，助力页岩气井高效开发。

4、结论及认识

（1）石英砂导流能力低于陶粒，低铺砂浓度下闭合压力越高二者差异减小，高铺砂浓度石英砂可以弥补其导流能力的不足，石英砂用量约为陶粒的1.5-1.6倍時，可以达到与陶粒相同导流能力效果。

（2）通过组合优化，在提高加砂强度的基础上，石英砂替代陶粒，以量保质，能有效降低支撑剂成本。

作者单位：贵州能源产业研究院有限公司（李绍鹏 周鹏）， 贵州页岩气勘探开发有限责任公司（ 李常兴）