我国超深层页岩气压裂工艺实现重大突破!
8月31日,中国石化新闻网报道,西南油气公司正集中攻关四川盆地寒武系筇竹寺组超深层页岩气。针对储层埋藏深、构造复杂、压裂改造难度大等问题,科研团队形成超高压脉冲缝网压裂工艺,其中资页13井刷新区域超深层页岩气单井产能纪录。
此前,西南油气田大203井也首次在深层页岩气水平井成功应用标签式滑套分段压裂工艺,单日完成3段压裂施工。近期连续取得的工程进展说明,我国深层页岩气开发正在向更深储层、更高施工压力和更复杂缝网拓展。
不过,压开储层只是第一步。裂缝形成后,支撑剂还要跟随压裂液进入裂缝深部,并在停泵、返排及地层闭合后保持足够的导流空间。对于深层页岩气和高应力储层来说,支撑剂能否送得远、铺得开、撑得住,直接影响压裂形成的裂缝能否真正转化为长期有效的油气通道。
滑溜水等低黏压裂液具有流动阻力较低、适合大排量施工等特点,已广泛应用于非常规油气储层改造。但由于液体黏度较低,普通支撑剂容易在输送过程中快速沉降。
在水平井长距离输送和复杂缝网压裂中,支撑剂一旦过早沉降,可能集中堆积在近井地带,难以进入裂缝远端和细小分支裂缝。随着砂浓度提高,还可能增加砂堵风险。传统做法通常需要通过增稠压裂液、优化加砂程序或加入相关化学材料改善携砂能力,但也会使液体配制和现场施工更加复杂。
与此同时,深层储层闭合压力更高。即使支撑剂能够被送入裂缝,如果抗压强度不足,闭合过程中发生破碎,形成的碎屑也会影响裂缝导流能力。因此,携砂能力和承压性能必须同时解决。
围绕这些问题,北京昆仑隆源石油开采技术有限公司研发了“自降阻高强度自悬浮支撑剂”,尝试将自悬浮、高强度支撑和降阻功能集中到支撑剂本身。该成果获得第十届ECF能源技术创新奖技术发明奖三等奖,成果水平达到国际先进水平。
支撑剂与空气在搅拌过程中接触后,微气泡能够附着在颗粒表面,对砂粒形成包裹,从而降低支撑剂颗粒在液体中的相对密度和沉降速度。经过处理的支撑剂可以在清水中保持悬浮,不需要依赖增稠剂或高分子吸水材料形成高黏携砂液。
项目团队在改善颗粒悬浮性的同时进行了高强度设计,形成40/70目、承压等级52兆帕的自悬浮支撑剂。产品兼顾悬浮、承压和低破碎性能,旨在减少支撑剂破碎及其对裂缝导流能力的影响。
由于清水携砂体系可以减少对高黏流体和部分增稠材料的依赖,也有利于简化压裂液体系,降低聚合物残留对储层和裂缝的潜在伤害。项目还将支撑剂与降阻功能进行耦合,以适应滑溜水压裂、清水压裂、少水压裂及超临界二氧化碳压裂等不同施工场景。
2023年10月,40/70目、52兆帕气悬浮支撑剂首次应用于浙江油田大安页岩气区块。现场采用返排液与减阻剂配制携砂液,施工过程中交替加入普通石英砂和气悬浮支撑剂。
项目应用资料显示,截至次年4月18日,该井累计产气约420万立方米,日产气保持在10万立方米以上,产气表现高于相邻对比井。这次应用初步验证了气悬浮支撑剂在页岩气滑溜水压裂中的输送和支撑能力。
2024年11月,该产品又在渤海钻探井下技术服务分公司大港区域开展应用,并于同年12月通过现场验收。检测结果显示,产品粒径、圆球度和酸溶解度等指标符合相关标准及设计要求,抗压性能稳定,破碎率低于行业标准限值。悬浮试验中,支撑剂在气液混合体系内分散较为均匀,悬浮时间较长,未出现明显沉降分层;现场压裂过程中投放顺畅,携砂效率较高,返排后支撑剂保持较高完整性,导流能力表现稳定。
随着页岩油气开发继续向深层、超深层和高应力储层推进,压裂施工不仅需要更高压力、更大排量和更精准的裂缝控制,也需要支撑剂、压裂液和施工参数之间形成更好的配合。

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