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体积压裂是一种通过充分破碎致密页岩岩体,在储层中制造具备有效渗流能力的改造体积,实现页岩气经济开发的改造工艺.现场可通过压裂过程中的实时微地震监测或压后停泵压降测试,对体积压裂改造效果进行分析和评价.事实上,实时微地震监测受到传感器位置、噪声点等因素影响,对压裂裂缝特征描述可能失真；停泵压降测试往往受到测试时间限制,解释范围较有限.通过试井手段对体积压裂后页岩气井生产过程中流量和压力测试数据进行分析,为改造效果评价和产能预测提供更详细、准确的参数.和常规压裂不同,体积压裂以高排量、流体切换、缝内转向等工艺手段克服地层脆性及应力条件的限制,制造形态复杂的空间裂缝网络,其渗流特征和面源缝大不相同,更近于以射孔孔眼或近井地带一定范围内主裂缝通道为中心点源流动,从试井动态上是径向或拟径向流特征,而非线性流.利用较短的主裂缝长度和高于页岩基质若干数量级的有效渗透率,对改造体积进行描述,对于评价体积压裂效果和产能预测更具有实际意义.本文通过对四川威远页岩气井压后生产的测试数据进行试井分析,给出了了典型的页岩气井体积压裂后的渗流特征,并利用试井解释建模,进行历史拟合和长期产能预测.
体积压裂通过在致密页岩内建立有效的渗流通道,最大程度释放储层,对建立长期稳定产能有着重要作用.现阶段,可以通过在压裂过程中实时微地震监测,压后停泵压降测试,辨别、分析和评价体积压裂改造效果.
然而,实时微地震监测结果通常受到多方面因素的影响,如检波器的密度和分布的位置、压裂过程中其他噪声源影响、微地震解释精度等,都会造成实时微地震解释出现偏差.另外,微地震监测记录的是在压裂过程中发生的岩体破裂事件和能量响应,但很难高精度地分辨实际上具备有效导流的裂缝,微地震解释改造体积往往远大于井控有效改造体积.压裂施工停泵压降测试虽然也是裂缝解释的重要手段,但现场上受到测试时间较短的影响,记录的数据点不足以描述压力波在整个有效改造体积内的传播过程,定量描述裂缝系统形态有一定难度.
利用页岩气井压后生产过程中的流量和测试压力数据,通过试井分析手段能够对流体的渗流动态进行分析,识别水力压裂产生的裂缝或裂缝系统的形态特征,定量评价裂缝的几何参数、导流能力和有效的改造体积及有效渗透率等,为压裂改造效果评价和产能预测提供更详细、准确的信息支撑.
基于传统的分段压裂水平井试井模型采用的多条平面缝横切水平井筒的描述方法,不仅在裂缝形态描述上和页岩气体积压裂所形成的裂缝系统差异较大,而且在生产过程中无法描述所观察到的某些流场形态,在评价体积压裂后有效的裂缝长度和改造体积内的有效渗透率时,常出现较大偏差,产能预测和实际情况误差较大.
本文通过分析页岩气井体积压裂形成的裂缝网络形态和预期改造效果,采用“较短有效裂缝半长+改造体积内较高的有效渗透率”,对页岩气井体积压裂的改造效果进行分区描述,突出近井地带的主裂缝通道形态,并利用平均有效渗透率概念,对中远井地带由复杂、密集的裂缝系统切割破碎的压裂体积的改造效果进行等效描述,解决传统长直平面缝模型不能描述改造体积内部拟径向流的问题,合理地评价体积压裂对于改造体积内部渗流能力改善的效果,提高产能预测的准确性和稳定性.
2页岩气体积压裂改造工艺
页岩气井体积压裂主体思路是在页岩储层形成空间上复杂交错的多级导流缝网系统（宽网裂缝导流系统）,实现空间上对页岩储层充分破碎、切割,同时不同导流能力的裂缝组合,形成供给和输送的合理匹配系统.页岩气体积压裂改造包括以下措施：
采用高排量注入维持缝内净压力,在储层可压性允许的情况下将页岩储层尽量破碎；
低粘度滑溜水和一定粘度胶液组合,保证垂直井筒方向上的裂缝延伸,同时兼顾沿井筒方向上裂缝网络宽度的扩展；
不同粒径支撑剂组合,着眼于支撑不同规模的裂缝,实现多级导流能力组合；
实时使用可降解暂堵剂,降低滤失并实现缝内强制转向,增加液体效率,增强裂缝系统的复杂程度.
以四川威远页岩气A井的体积压裂为例,工艺上考虑：
滑溜水和活性胶液组合；
100目+40/70目+30/50目支撑剂组合,微缝+支缝+主缝3级导流能力设计；
以段塞式加砂为主,在施工压力条件允许情况下采取分段连续加砂；
前置酸液作为前置液的一部分使用,提高较大范围和较远距离的处理效果；调整胶液注入时机和注入用量,保证裂缝高度延伸和平面上有效扩展；实时加入可降解暂堵剂实现缝内转向.
A井宽网压裂典型施工曲线如图1所示.
3体积压裂后页岩气井流场分析
页岩气分段压裂水平井在生产过程中,通过试井分析或长期生产数据的流量重整压力分析,可观察到流场的演化.
在以往的分段压裂水平井研究中,只考虑沿水平井段分布的若干条单一裂缝（平面缝）,其完整的渗流场演化可归结为可能出现的流场序列：储集效应→裂缝内线性流→双线性流→地层线性流→改造体积边界效应流→改造体积外合成线性流→拟径向流（椭圆流）+外边界效应.在试井诊断图中,可通过导数曲线斜率变化来判别流场（图2）.一般井储效应、裂缝内线性流、双线性流的出现需要早期测试数据的密度足够大,或是流场持续时间足够长.在储集效应后一般会出现一定的表皮效应,且在裂缝线性流形成之前,理论上存在短时间的缝内径向流动,但往往由于裂缝尺寸限制和导流能力较大等因素造成流场持续时间很短,以至于记录的压力响应难以体现.所以,并不是所有流场都可被观察到.
同时观察到地层线性流和SRV边界效应流的情况下,利用重整压力数据,可以通过公式（1）和公式（2）分别求取有效裂缝半长和地层有效渗透率.
实际生产过程中,在改造体积（SRV）内部气体才会发生有效流动,而在改造体积外部（XRV）,即使在很大的压力梯度驱动下也很难发生气体流动,因此页岩气井的改造体积边界效应往往是实际生产可观察到的最终流场形态.另外,在地层线性流和改造体积边界效应流之间,有可能会出现围绕各条裂缝的拟径向流阶段（图3）.当裂缝长度相对于裂缝间距小很多的时候,通常会发生拟径向流阶段,而且这种情况下后期所反映的边界效应很有可能并不是包含整个水平井段的连续改造体边界,而是各条裂缝各自有效改造体积的边界.
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