N_(2)泡沫穿层压裂煤岩组合体试验研究

一体化穿层压裂是实现近距离煤系储层多气共采的关键技术,但常规低黏活性水压裂液易沟通层理等弱结构面,限制了水力裂缝纵向穿层扩展。鉴于此,基于泡沫流体高黏、低滤失和易返排等特性,提出N_(2)泡沫低伤害穿层压裂煤系储层方法,通过室内浇筑灰岩、页岩与真实煤样的组合体试样,利用自行研制的大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置,分别开展N_(2)泡沫与活性水的真三轴压裂物理模拟实验,对比分析2种压裂介质泵压曲线、压后裂缝形态、缝网导流能力以及主裂缝面粗糙度特征,研究N_(2)泡沫压裂裂缝起裂特征及垂向扩展行为。实验结果表明:(1)高黏与低滤失N_(2)泡沫压裂液穿层扩展能力强于活性水,相同应力条件下纵向穿层数量更多,但泵压曲线压力峰值低于后者,有利于穿层压裂施工;(2)相比活性水,可压缩N_(2)泡沫流体压裂增压时间更长,且其页岩层破裂压力高于前者约8.7 MPa;(3)压裂完成后,原位应力条件下N_(2)泡沫压后缝网的重注压力较活性水低3.6 MPa,表明N_(2)泡沫压裂形成的缝网导流能力更高;(4) N_(2)泡沫与活性水压裂主裂缝面粗糙度分别为20.53和13.56,更粗糙的裂缝面有利于生产过程缝网导流能力的保持。结论认为,可压缩N_(2)泡沫以其高黏与低滤失特性可实现更好的纵向穿层效果,但横向缝网复杂程度相对较低,建议现场采取“泡沫造主缝+气体/活性水压裂造分支缝”复合压裂工艺,实现多岩性煤系储层的一体化穿层压裂与缝网改造。