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摘 要：依据压裂增产措施大庆油田泥岩储层在现场应用的过程中出现的实际问题，实验使用FCS-842型裂缝导流仪，对不同粒径的同种支撑剂在不同泥质含量情况下的人造岩心复合板的导流能力进行了实验研究。以金属板数据为基础，对比出不同粒径的支撑剂在不同泥质含量的人造岩心复合板的嵌入导流能力。实验结果表明：对相同泥质含量的岩心板，支撑剂越大嵌入数量越小，对导流能力影响也越小。对相同粒径支撑剂，支撑剂在岩心板中的嵌入程度随泥质含量的增加而增加，对导流能力影响也越大，支撑剂破碎率随压力增大而减少。研究结果为压裂设计中支撑剂的优选原则提供依据。
关键词：压裂增产 支撑剂 泥质含量 导流能力
随着勘探开发形势的不断发展，一种特殊类型的油气藏——泥岩裂缝油藏越来越引起人们的重视。泥岩裂缝油藏是以裂缝为主要储集空间而形成的特殊油藏[1]。油藏开发难度较大，受油层及隔层厚度薄、岩性复杂、物性差、丰度低等原因，其储层的孔隙度很小，岩石物性参数变化不灵敏，并表现出很强的各向异性，勘探难度很大，由于泥岩遇水软化、塑性较强的特性，在压裂过程和裂缝闭合后，支撑剂与裂缝面相互作用，产生支撑剂嵌入现象，降低支撑裂缝的宽度，同时泥岩在碾压、振动或击实的作用下很容易破碎，嵌入的碎屑降低了支撑剂充填层的导流能力[2，3]。
大庆油田泥岩裂缝油藏进行压裂增产改造，分别对四口典型井实施压裂措施。其中两口井应用常规水基压裂，现场施工压力过高，出现砂堵现象，分析原因是裂缝宽度窄、加砂困难所造成的；其余两口井采用高能气体压裂，压裂后产量远小于压裂前测试产量。鉴于上述情况，开展支撑剂嵌入对泥岩裂缝油藏短期导流能力影响的研究是十分必要的。
一、实验部分
1.实验装置
实验使用FCS-842型裂缝导流仪，该仪器可以模拟地层温度和闭合压力，API标准导流室，并严格按照API的程序操作。实验装置由以下几部分组成：①API导流室；②压力系统（液压控制压力仪和回压调节器）；③供液系统（恒压恒流泵和脉冲阻尼器）；④测量系统（温度补偿电子压力传感器、压力传感器、罗斯蒙特的差压差变送器、位移传感器、温度传感器及电子天平）；⑤监测及数据自动采集、计算机处理系统。
2.实验材料
2.1实验用支撑剂
选用粒径分别为850～425μm、600～300μm低密度、600～300μm中密度、425～212μm的四种大庆油田目前常用的陶粒支撑剂[4]。
2.2 实验用岩心板
选用与大庆外围油田泥岩裂缝油藏特点相近的天然岩心与人造岩心复合板。复合板制作工艺：采用不同粒径的石英砂、伊利石粉等，岩心板泥质含量分别为10～20%、20～40%、40～60%，按《SY/T 6302-2009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》中金属板图样，并通过新型树脂类胶结剂黏合，设计研发了岩心板压模器，通过特殊逐层加压方式制作的人造岩心板。制作出来的岩心板均能放入特殊导流主体室，符合实验要求。
3.实验方法
根据《SY/T 6302-2009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》[5]，对裂缝导流进行评价。因考虑大庆泥岩地层压力平均约为40MPa，所以选择短期导流能力实验闭合压力为50MPa，驱替介质为蒸馏水，流量为6mL/min。
二、实验结果与讨论
1.支撑剂对金属板短期导流能力的影响
应用850～425μm、600～300μm低密度、600～300μm中密度、425～212μm4种规格支撑剂对常用金属板进行了短期导流能力实验[6，7]。实验结果表明，在高闭合压力为50MPa时，金属板表面出现点刻痕迹，但没有出现较为清晰的凹坑。
结果分析：因为金属板硬度较大，支撑剂在金属板中的嵌入程度很小，因此可以忽略嵌入程度对于导流能力的影响。在闭合压力相同时，导流能力随支撑剂的粒径增大而增大；对于相同粒径支撑剂，导流能力随抗压强度的增大而增大。
2.支撑剂对不同泥质含量岩心板嵌入短期导流能力的影响
分别对3种不同泥质含量岩心板进行了短期导流能力实验。实验采用颗粒图像处理仪，对支撑剂嵌入岩心板进行了近距离观测，并测量了支撑剂嵌入10%～20%泥质含量岩心板的孔隙直径及嵌入程度。
从实验可以看出：
2.1对同一泥质含量的岩心板，小粒径支撑剂的嵌入数量高，对导流能力影响大。
2.1.1在10%～20%泥质含量的岩心板泥质含量小，紧贴岩心板的支撑剂嵌入数量少，而且支撑剂粒径越小越易嵌入。可以看到岩心板有明显的凹槽，支撑剂在其表面形成整体压实面。
2.1.2在20%～40%泥质含量的岩心板上点刻成密集状，岩心板上有较为清晰的凹坑，支撑剂嵌入数量也明显高于10%～20%泥质含量的岩心板。
2.1.3在40%～60%泥质含量的岩心板上点刻成细密状， 有清晰的凹坑，嵌入量随粒径的减小而增加。
2.2对不同泥质含量的岩心板，对比粒径为600～300μm、压力分别为52MPa、86MPa的支撑剂，抗压强度越小，形成的碎屑较多，导流能力越小。
2.3对同一规格支撑剂，岩心板中随泥质含量的增加，支撑剂嵌入越严重，对导流能力越小。
支撑剂的嵌入一定会减小裂缝宽度，嵌入的越严重，其裂缝宽度损失的也就越大。导流能力的下降是由于发生嵌入，造成了一部分支撑剂失效。随着泥岩含量的增大，嵌入的支撑剂越多，也进一步证明了对于在较软层的压裂施工中，不宜采用强度与地层差異过大的支撑剂。
三、结论
1.泥岩裂缝油藏短期导流的影响因素包括：支撑剂粒径大小、抗压强度、泥质含量。
2.在压裂过程中，支撑剂会嵌入泥岩地层，产生破碎，应尽量采用中密度、高强度、相同规格下粒径均值较高的压裂支撑剂。
3.需加工不同泥岩含量的岩心板，以满足模拟压裂施工过程中支撑剂短期导流实验的需要。
4.在泥岩地层压裂过程中宜采用粒径大，强度高的支撑剂以保证较高的导流能力。
参考文献
[1]张绍槐，罗亚平，等. 保护储集层技术[M].北京：石油工业出版社， 1991：340-377.
[2]张毅，马兴芹，靳保军，等.压裂支撑剂长期导流能力实验 [J]. 石油钻采工艺，2004，26（1）：59-61.
[3]蒋建方，张智勇，胥云，等.液测和气测支撑剂导流能力室内实验研究[J]. 石油钻采工艺，2008，30（1）：67-70.
[4]国家发展和改革委员会.SY/T 5108—2006压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法[S].北京：石油工业出版社， 2006.
[5]国家能源局. SY/T 6302-2009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法[S].北京：石油工业出版社， 2010.
[6]Penny G S. An Evaluation of the Effects of Environmental Conditions and Fracturing Fluids Upon Long Term Conductivity of roppants. SPE 16900， 1987： 220-223.
[7]孙海成，胥云，蒋建方，等.支撑剂嵌入对水力压裂裂缝导流能力的影响[J]. 油气井测试，2009，18（3）：8-10.
作者简介：张浩（1974—），女，硕士，高级工程师，主要从事油气藏增产技术方面研究。
关键词：压裂增产 支撑剂 泥质含量 导流能力
随着勘探开发形势的不断发展，一种特殊类型的油气藏——泥岩裂缝油藏越来越引起人们的重视。泥岩裂缝油藏是以裂缝为主要储集空间而形成的特殊油藏[1]。油藏开发难度较大，受油层及隔层厚度薄、岩性复杂、物性差、丰度低等原因，其储层的孔隙度很小，岩石物性参数变化不灵敏，并表现出很强的各向异性，勘探难度很大，由于泥岩遇水软化、塑性较强的特性，在压裂过程和裂缝闭合后，支撑剂与裂缝面相互作用，产生支撑剂嵌入现象，降低支撑裂缝的宽度，同时泥岩在碾压、振动或击实的作用下很容易破碎，嵌入的碎屑降低了支撑剂充填层的导流能力[2，3]。
大庆油田泥岩裂缝油藏进行压裂增产改造，分别对四口典型井实施压裂措施。其中两口井应用常规水基压裂，现场施工压力过高，出现砂堵现象，分析原因是裂缝宽度窄、加砂困难所造成的；其余两口井采用高能气体压裂，压裂后产量远小于压裂前测试产量。鉴于上述情况，开展支撑剂嵌入对泥岩裂缝油藏短期导流能力影响的研究是十分必要的。
一、实验部分
1.实验装置
实验使用FCS-842型裂缝导流仪，该仪器可以模拟地层温度和闭合压力，API标准导流室，并严格按照API的程序操作。实验装置由以下几部分组成：①API导流室；②压力系统（液压控制压力仪和回压调节器）；③供液系统（恒压恒流泵和脉冲阻尼器）；④测量系统（温度补偿电子压力传感器、压力传感器、罗斯蒙特的差压差变送器、位移传感器、温度传感器及电子天平）；⑤监测及数据自动采集、计算机处理系统。
2.实验材料
2.1实验用支撑剂
选用粒径分别为850～425μm、600～300μm低密度、600～300μm中密度、425～212μm的四种大庆油田目前常用的陶粒支撑剂[4]。
2.2 实验用岩心板
选用与大庆外围油田泥岩裂缝油藏特点相近的天然岩心与人造岩心复合板。复合板制作工艺：采用不同粒径的石英砂、伊利石粉等，岩心板泥质含量分别为10～20%、20～40%、40～60%，按《SY/T 6302-2009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》中金属板图样，并通过新型树脂类胶结剂黏合，设计研发了岩心板压模器，通过特殊逐层加压方式制作的人造岩心板。制作出来的岩心板均能放入特殊导流主体室，符合实验要求。
3.实验方法
根据《SY/T 6302-2009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》[5]，对裂缝导流进行评价。因考虑大庆泥岩地层压力平均约为40MPa，所以选择短期导流能力实验闭合压力为50MPa，驱替介质为蒸馏水，流量为6mL/min。
二、实验结果与讨论
1.支撑剂对金属板短期导流能力的影响
应用850～425μm、600～300μm低密度、600～300μm中密度、425～212μm4种规格支撑剂对常用金属板进行了短期导流能力实验[6，7]。实验结果表明，在高闭合压力为50MPa时，金属板表面出现点刻痕迹，但没有出现较为清晰的凹坑。
结果分析：因为金属板硬度较大，支撑剂在金属板中的嵌入程度很小，因此可以忽略嵌入程度对于导流能力的影响。在闭合压力相同时，导流能力随支撑剂的粒径增大而增大；对于相同粒径支撑剂，导流能力随抗压强度的增大而增大。
2.支撑剂对不同泥质含量岩心板嵌入短期导流能力的影响
分别对3种不同泥质含量岩心板进行了短期导流能力实验。实验采用颗粒图像处理仪，对支撑剂嵌入岩心板进行了近距离观测，并测量了支撑剂嵌入10%～20%泥质含量岩心板的孔隙直径及嵌入程度。
从实验可以看出：
2.1对同一泥质含量的岩心板，小粒径支撑剂的嵌入数量高，对导流能力影响大。
2.1.1在10%～20%泥质含量的岩心板泥质含量小，紧贴岩心板的支撑剂嵌入数量少，而且支撑剂粒径越小越易嵌入。可以看到岩心板有明显的凹槽，支撑剂在其表面形成整体压实面。
2.1.2在20%～40%泥质含量的岩心板上点刻成密集状，岩心板上有较为清晰的凹坑，支撑剂嵌入数量也明显高于10%～20%泥质含量的岩心板。
2.1.3在40%～60%泥质含量的岩心板上点刻成细密状， 有清晰的凹坑，嵌入量随粒径的减小而增加。
2.2对不同泥质含量的岩心板，对比粒径为600～300μm、压力分别为52MPa、86MPa的支撑剂，抗压强度越小，形成的碎屑较多，导流能力越小。
2.3对同一规格支撑剂，岩心板中随泥质含量的增加，支撑剂嵌入越严重，对导流能力越小。
支撑剂的嵌入一定会减小裂缝宽度，嵌入的越严重，其裂缝宽度损失的也就越大。导流能力的下降是由于发生嵌入，造成了一部分支撑剂失效。随着泥岩含量的增大，嵌入的支撑剂越多，也进一步证明了对于在较软层的压裂施工中，不宜采用强度与地层差異过大的支撑剂。
三、结论
1.泥岩裂缝油藏短期导流的影响因素包括：支撑剂粒径大小、抗压强度、泥质含量。
2.在压裂过程中，支撑剂会嵌入泥岩地层，产生破碎，应尽量采用中密度、高强度、相同规格下粒径均值较高的压裂支撑剂。
3.需加工不同泥岩含量的岩心板，以满足模拟压裂施工过程中支撑剂短期导流实验的需要。
4.在泥岩地层压裂过程中宜采用粒径大，强度高的支撑剂以保证较高的导流能力。
参考文献
[1]张绍槐，罗亚平，等. 保护储集层技术[M].北京：石油工业出版社， 1991：340-377.
[2]张毅，马兴芹，靳保军，等.压裂支撑剂长期导流能力实验 [J]. 石油钻采工艺，2004，26（1）：59-61.
[3]蒋建方，张智勇，胥云，等.液测和气测支撑剂导流能力室内实验研究[J]. 石油钻采工艺，2008，30（1）：67-70.
[4]国家发展和改革委员会.SY/T 5108—2006压裂支撑剂性能指标及测试推荐方法[S].北京：石油工业出版社， 2006.
[5]国家能源局. SY/T 6302-2009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法[S].北京：石油工业出版社， 2010.
[6]Penny G S. An Evaluation of the Effects of Environmental Conditions and Fracturing Fluids Upon Long Term Conductivity of roppants. SPE 16900， 1987： 220-223.
[7]孙海成，胥云，蒋建方，等.支撑剂嵌入对水力压裂裂缝导流能力的影响[J]. 油气井测试，2009，18（3）：8-10.
作者简介：张浩（1974—），女，硕士，高级工程师，主要从事油气藏增产技术方面研究。