这个问题抓得很准,支撑剂的导流能力并非单一属性,而是由支撑剂自身特性、地层环境条件、施工工艺三大维度共同决定,各因素相互影响,决定油气在裂缝中的流动效率。
一、核心决定因素:支撑剂自身特性
支撑剂的物理属性是导流能力的基础,直接决定其堆积形成的 “通道” 质量。
颗粒粒径与分布
粒径大小:粒径越大,颗粒间孔隙越大,导流能力越强;但粒径过大易导致压裂液携带困难,且可能无法进入窄小裂缝。
粒径分布:粒径均匀的支撑剂堆积后孔隙分布更规则,导流能力稳定;若粒径混杂(粗细不均),细颗粒会填充粗颗粒间的孔隙,大幅降低导流能力。
圆球度与表面光滑度
圆球度高(颗粒接近圆形)的支撑剂,堆积时颗粒间接触面积小,孔隙通道更通畅,导流能力更强。
表面光滑的支撑剂能减少油气流动阻力,而表面粗糙或不规则的颗粒(如棱角多的石英砂)会增加摩擦阻力,降低导流效率。
强度与抗压性能
支撑剂在地下需承受地层闭合压力,若强度不足,会被压碎或变形,破碎后的细颗粒会堵塞孔隙,导致导流能力急剧下降。
深层高闭合压力地层必须选用高强度支撑剂(如陶粒),才能保持孔隙结构完整,维持导流能力。
化学稳定性
在地层水、酸性气体(CO₂、H₂S)等腐蚀环境下,若支撑剂发生溶解、化学反应(如石英砂在酸性条件下溶解),会产生杂质堵塞孔隙,导致导流能力衰减。
树脂涂层支撑剂可通过表面涂层隔绝腐蚀介质,减缓导流能力下降。
二、关键影响因素:地层环境条件
地层的压力、温度、流体属性等外部条件,会长期作用于支撑剂,影响其导流能力的稳定性。
地层闭合压力
这是影响导流能力关键的外部因素。随着闭合压力升高,支撑剂颗粒被压缩,孔隙变小,甚至发生破碎,导流能力随之降低。
不同支撑剂有对应的 “导流能力 - 闭合压力” 曲线,超过临界压力后,导流能力会出现断崖式下降。
地层温度
高温会加速支撑剂的物理化学变化,如树脂涂层支撑剂在过高温度下可能软化、失效,导致颗粒粘结,堵塞孔隙。
温度还会影响地层流体粘度,间接影响油气在支撑剂层中的流动速度,但对支撑剂自身孔隙结构的影响是核心。
地层流体属性
地层水矿化度:高矿化度地层水中的离子可能与支撑剂发生反应,产生沉淀(如碳酸钙沉淀),堵塞孔隙。
流体腐蚀性:含酸性气体或腐蚀性离子的地层流体,会腐蚀支撑剂,破坏其结构,导致导流能力下降。
地层微粒运移
地层中的细泥、粉尘等微粒,会随油气流动进入支撑剂层,填充孔隙通道,造成 “地层微粒污染”,降低导流能力。
三、重要影响因素:施工与后期生产工艺
压裂施工过程及后期生产操作,会直接影响支撑剂在裂缝中的分布和状态,进而影响导流能力。
支撑剂铺置浓度
支撑剂在裂缝中的铺置浓度(单位体积裂缝中的支撑剂质量)过低,颗粒堆积稀疏,易被地层压力压密,孔隙变小;浓度过高,颗粒过度挤压,也会导致孔隙堵塞,导流能力下降。
需根据地层条件设计合理铺置浓度,通常以 “既能支撑裂缝,又能保持充足孔隙” 为原则。
压裂液残渣与伤害
压裂施工后,若压裂液破胶不彻底,残留的聚合物、胍胶等残渣会附着在支撑剂表面,堵塞孔隙,导致 “压裂液伤害”,降低导流能力。
施工中需选用破胶彻底的压裂液,并通过返排工艺尽量排出残渣,减少对导流能力的影响。
生产流速与冲蚀
油气井生产时,若流速过高,会对支撑剂层产生冲蚀作用,导致颗粒移动、重新排列,甚至被带入井筒(即 “出砂”),破坏孔隙结构,使导流能力下降。
生产过程中需控制合理的开采流速,避免过度冲蚀支撑剂层。