页岩压裂材料的优选原则

页岩气中常用压裂液包括：低黏度的泡沫压裂液、CO2和N2压裂液、表面活性压裂液、滑溜水压裂液以及不同的高黏度交联压裂液等。从页岩气压裂的造缝及有效支撑等方面考虑，压裂材料的选择应考虑以下原则：

（1）针对页岩不同脆塑性特征确定压裂液基本类型。如脆性较好，应以低黏度压裂液为主，如滑溜水；如塑性较好，则应以高黏度压裂液为主，如胶液或交联冻胶。

（2）如脆塑性介于好与差之间，则应用混合压裂液，如此时偏脆性，则适当加大低黏度压裂液的比例，反之，则应增加高黏度压裂液的比例。

（3）支撑剂的选择应与造缝尺寸相匹配，目的是保证支撑剂顺畅地进入不同尺度的裂缝并最终铺置其中，形成有效的支撑体积。

以下为各种压裂液选用的优缺点，也是选择支撑剂必须考虑的因素：

（1）气体和泡沫压裂液对于页岩似乎是理想的压裂液，但是相对于滑溜水压裂液获得的产量要更差。原因是气体和泡沫压裂液黏度较高，沟通和形成小尺度裂缝的能力相对较弱，使裂缝复杂性程度降低。

（2）滑溜水由于黏度低，可以进入并扩大页岩天然裂缝体系且尽可能接触大面积的页岩。(www.xing528.com)

（3）泡沫有较高的黏度和贾敏效应，可以很好地控制天然裂缝内的滤失，但对形成复杂裂缝不利。

（4）氮气压裂液和二氧化碳压裂液压裂能够进入页岩的内部结构，但气相缺乏携带较多支撑剂的能力。

（5）若交联烃类压裂液使用丙烷和丁烷，则应用在那些水敏严重的页岩中，需要技术上的突破。

国外压裂液类型的选择也主要根据页岩的脆塑性特征及渗透率的高低，具体类型见图4—1。

由图4—1可知，对于非常脆的页岩地层，可采用全程滑溜水压裂液体系，因为脆性地层容易形成网络裂缝系统，且滑溜水的黏度低，可以很容易进入各网络裂缝并使其得以充分延伸。由于网络裂缝的每个分支缝的缝宽都很窄，即使采用全程滑溜水，其携带的支撑剂也容易被裂缝壁夹住，故不会沉降缝底而影响导流能力（虽然不加支撑剂的裂缝也有一定的导流能力，但在超过30 MPa条件下会快速下降）；对于塑性非常强的页岩地层，一般采用常规的高黏压裂液体系。由于塑性地层一般产生单一的水力主缝，用高黏度的压裂液会提高造缝效率，并在整个施工期间的很长时间内（通常在7天以上），可以使支撑剂悬浮，从而提高纵向支撑效率，尤其是远井裂缝的纵向支撑效率，只要同步破胶工作做得彻底，对提高压裂效果具有十分重要的意义；而对于介于上述两种极端情况之间的页岩压裂而言，一般采取混合压裂液体系，即前期采用低黏度的滑溜水体系，后期采用高黏度的线性胶或冻胶。此时，滑溜水体系主要用于沟通并延伸各天然裂缝系统，高黏度压裂液由于黏度高，难以继续进入滑溜水已进入的天然裂缝系统，在高排量的共同作用下，会把主裂缝延伸得很充分，通过自身携带的较高浓度的混砂浆，最终在主裂缝内提供一条高通道的渗流通道，与之前已形成的天然裂缝通道相互贯通，最终会形成理想的网络裂缝系统，能较大幅度地提高裂缝的有效改造体积和产气效果。

图4—1　国外页岩不同脆塑性条件下的适用压裂液类型