安場向斜頁巖氣低成本高效支撐技術實驗研究與應用

李紹鵬 周鵬 李常興

摘? 要：目前，安場向斜頁巖氣已進入規(guī)模開發(fā)階段，壓裂加砂強度1.8t/m，單井產(chǎn)量平均約1.4萬方/天，高成本、低產(chǎn)出等問題嚴重制約區(qū)塊整體開發(fā)進度及效果。面對上述問題，本文通過開展低成本支撐劑導流能力評價試驗，分析低成本支撐劑替代可行性研究與應用，支撐劑費用逐年降低。與2020年相比，支撐劑平均米費由0.38萬元降至0.19萬元，同時配合壓裂工藝的逐步改進，平均單井日產(chǎn)氣量由2020年的1.69萬方/天增加至2023年的2.34萬方/天，達到了降本增效的目的，助力貴州頁巖氣井有效開發(fā)。

主題詞：正安向斜；低成本；高效支撐

支撐劑主要是充填于壓裂產(chǎn)生的人工裂縫，在地層形成具有高導流能力的油氣滲流通道，其性能和不同地層條件對支撐裂縫的滲透率差異較大。常用的支撐劑有石英砂、樹脂、涂層砂、陶粒等，型號種類比較多，其球度和圓度對支撐劑的性能評價有很重要的影響，在不同閉合壓力下的破碎率也是優(yōu)選支撐劑的性能指標。另外，導流能力則是評價支撐劑性能的關鍵指標，是影響頁巖氣井產(chǎn)量高低的主要因素。本文采用室內(nèi)支撐劑導流能力評價試驗進行低成本支撐劑替代的可行性論證并進行現(xiàn)場應用，降本效果明顯。

1、安場向斜地質條件

安場向斜位于中上揚子地臺武陵坳陷隔槽式褶皺帶，為一被斷層復雜化的向斜構造，屬典型的“窄陡型”向斜。五峰-龍馬溪組構造海拔-3240m～300m，呈現(xiàn)長軸長、短軸短的特征，其軸線為南西-北東向走向，總體表現(xiàn)為南部寬緩，北部收斂、緊閉；構造形態(tài)南緩北陡，南部相對寬緩的特征地層自向斜核部向兩端抬升，總體向斜的核部和東西兩翼斷層均發(fā)育，東翼較西翼斷裂更為復雜。

區(qū)內(nèi)頁巖儲層五峰-龍馬溪組大部分深度范圍為1500-3500m，面積約129km2，最小水平主應力為36.8～63.1Mpa，平均值為50.0Mpa；最大水平主應力為45.8～80.8Mpa，平均值為65.2Mpa。水平地應力差異系數(shù)在0.25～0.36之間。

2、低成本支撐劑評價

采用不同目數(shù)篩網(wǎng)，對低成本支撐劑進行粒徑篩選，然后進行破碎率、導流能力及性價比分析評價。

2.1破碎率評價試驗

分別取石英砂、低密度陶粒70/140目、40/70目兩種類型，采用抗破碎能力測試機進行破碎率實驗，共計4組。在不同閉合壓力下測試支撐劑樣品的破碎率。整體表現(xiàn)為各種類型支撐劑隨著閉合壓力增加破碎率平穩(wěn)上升，相同閉合壓力下，陶粒、覆膜砂破碎率較石英砂低（表1、圖1）。

2.2支撐劑導流能力評價實驗

實驗從支撐劑類型、粒徑和鋪砂濃度三個維度評價支撐劑的導流能力，開展在相同鋪砂濃度下不同類型支撐劑導流能力實驗以及不同鋪砂濃度下不同支撐劑導流能力實驗。閉合壓力在25-80MPa范圍內(nèi)，陶粒的導流能力較覆膜砂、石英砂好；在80MPa閉合壓力下陶粒能保持一定導流能力（圖2）。

安場向斜龍馬溪組地層閉合壓力約為64.00MPa-69.00MPa。在45MPa-70MPa閉合壓力下石英砂與覆膜砂導流能力差距較小，約為15.0dc.cm-20.0dc.cm，與陶粒導流能力相差較大，同等鋪砂濃度下，導流能力相差75%。支撐劑組合室內(nèi)導流能力實驗表明，石英砂：陶粒（7：3）+鋪砂濃度5.0kg/m2的導流能力較石英砂：陶粒（5：5）+鋪砂濃度2.0kg/m2提高45%以上，表明提高加砂強度即提高鋪砂濃度，有利于彌補陶粒缺失帶來的導流能力損失（圖3）。

3、現(xiàn)場應用情況

根據(jù)理論實驗驗收，安場向斜由初期全陶支撐向全石英砂支撐過渡，通過對34口井進行統(tǒng)計，支撐劑費用逐年降低，與2020年相比，目前支撐劑平均米費已由0.38萬降至0.19萬，降幅達50%（圖4），同時配合壓裂工藝的逐步改進與應用，平均單井日產(chǎn)氣量由2020年的1.69萬方/天增加至2023年的2.34萬方/天（圖5），達到了降本增效的目的，助力頁巖氣井高效開發(fā)。

4、結論及認識

（1）石英砂導流能力低于陶粒，低鋪砂濃度下閉合壓力越高二者差異減小，高鋪砂濃度石英砂可以彌補其導流能力的不足，石英砂用量約為陶粒的1.5-1.6倍時，可以達到與陶粒相同導流能力效果。

（2）通過組合優(yōu)化，在提高加砂強度的基礎上，石英砂替代陶粒，以量保質，能有效降低支撐劑成本。

作者單位：貴州能源產(chǎn)業(yè)研究院有限公司（李紹鵬 周鵬）， 貴州頁巖氣勘探開發(fā)有限責任公司（ 李常興）