儲集層改造技術進展及發展方向

雷群，管保山，才博，王欣，胥云，童征，王海燕，付海峰，劉哲，王臻

（1.中國石油天然氣集團有限公司油氣藏改造重點實驗室，河北廊坊 065007；2.中國石油勘探開發研究院，北京 100083）

0 引言

1947年石油行業第1次嘗試水力壓裂儲集層改造獲得成功，從此儲集層改造作為一項持久發展的科學技術，經歷了70多年的發展歷史[1-3]。儲集層改造技術從基礎理論、實驗研究到裝備、工具、材料、軟件及現場實踐等都取得了迅猛的發展，并已與鉆井工程、地球物理勘探并列為勘探開發三大關鍵工程技術[4]。特別是近年來，在全球進入非常規油氣、難動用儲量開發時代的背景下，北美通過水平井多段改造技術的大規模應用，引發了“頁巖氣”和“致密油”的革命性突破，鉆完井與儲集層改造技術協同發展，納達西級滲透率儲集層均可得到有效動用和經濟開發，使得許多傳統的勘探禁區成為現實目標，改變了全球能源格局[5-8]。儲集層改造技術目前是中國石油上游業務實現低成本戰略、提高單井產量、有效動用低品位儲量的關鍵技術。

本文通過追溯儲集層改造技術的發展歷史，總結儲集層改造技術的核心要素，分析國內外儲集層改造的技術特征，系統地闡述了儲集層改造技術由簡單到復雜，由直井到水平井分段壓裂，由傳統解堵壓裂到低滲透及非常規儲集層高效改造的三大變革。同時通過全面分析、總結國內外儲集層改造技術發展現狀，對比、借鑒北美同類技術，精準定位中國儲集層改造技術的現狀，剖析儲集層改造技術整體發展趨勢，為中國未來將長期面對低滲、深層、海洋、非常規等為主體資源的油氣開發提供儲集層改造需求方面的借鑒。

1 儲集層改造技術發展現狀

1.1 國內外技術發展歷程

國外儲集層改造技術發展主要可概括為4個階段：①直井常規壓裂階段（1980年以前），主要以單層適度規模壓裂、解除地層污染為主[9]；②直井大型壓裂階段，為滿足北美致密氣壓裂需求，20世紀80年代開始，美國Wattenberg氣田開展了大型壓裂技術攻關，加砂量100 m3以上，壓后縫長400～600 m，壓后穩產（2.0～3.5）×104m3/d[10]；③直井分層壓裂階段，以美國大綠河盆地Jonah氣田多級壓裂技術為代表，壓裂3～6層（段），縱向改造程度為常規分壓的2倍，產量較常規壓裂增加90%以上[11]；④水平井分段壓裂階段（2000年至今），為滿足致密油氣儲集層改造的需求，發展了水平井分段壓裂技術，并通過作業井數的規?；?、批量化實現高效的工廠化壓裂，平臺布井從2011年8～16口上升到24～40口，如Marcellus的Cogar平臺達40口井、Encana公司在二疊盆地的超級平臺達64口井[12-14]。水平井分段壓裂技術引發了北美頁巖油氣二次革命，至2017年底，美國致密油年產量2×108t，頁巖氣年產量達4 200×108m3。

1955年中國在玉門油田嘗試壓裂的第1口井獲得成功，隨后經60多年的發展完善，儲集層改造技術基本滿足了中國石油工業發展的需求。同樣可具體概括為4個階段：①“八五”以前，主要為單井小規模改造，如玉門老君廟N-1井采用300型水泥車，以30 m3原油為壓裂液，加入0.5 m3石英砂，施工排量0.2 m3/min，壓后獲15.4 t/d的工業油流，開啟了中國儲集層改造的新紀元；②“八五”至“十五”期間，為解決低滲透油藏人工裂縫與開發井網的匹配問題，形成了水力裂縫與開發井網優化組合的整體壓裂系統開發技術[15-16]，如吐哈鄯善低滲透油田首次開展整體壓裂實踐，促進了吐哈油田100×104t產能的快速建成，長慶靖安油田ZJ60開發壓裂先導試驗56口井，與鄰區相比，單井日產量平均提高1.7倍，采出程度提高7%，成為常規低滲透油藏產能建設的必備技術之一；③2000—2015年，針對低品位儲集層，開展以復雜縫網為目標的體積壓裂技術攻關[17-21]，以長水平井段（大于1 000 m）、千方砂、萬方液為標志，助推了涪陵、長寧、威遠、昭通頁巖氣田商業開發，使中國成為繼美國、加拿大之后第3個掌握頁巖氣成套工程技術并實現商業開發的國家；④2015年至今，提出了縫控儲量改造的新技術[22]，將某一井控目標區域劃分成若干單元，每個單元部署1組或多組相互連通的復雜裂縫，通過這組裂縫（縫網）控制和采出該單元內的油氣儲量，大幅度降低井間平面范圍或層間縱向范圍內的“空白油氣區域”，油氣得到有效控制和采出，如2017年以來，新疆瑪湖砂礫巖儲集層采用該技術平均單井日產油提高到26 t，推動了瑪湖致密油規模效益開發。

1.2 儲集層改造技術主要進展

近幾年，儲集層改造技術主要在裂縫擴展、全三維軟件及裂縫評估、大功率連續作業裝備、高效多段分壓工具、多功能及低成本材料、信息化及遠程決策方面取得了突出進步。

1.2.1 裂縫起裂模型及擴展理論

水力壓裂理論模型發展于20世紀50年代，裂縫擴展理論研究經歷了從二維模型（PKN、KGD、徑向模型）到擬三維、全三維模型等過程[23]。以2004年Yamamoto等[24]開發的全三維模型為代表，該模型建立了裂縫張性、剪切破壞及張-剪復合型破壞準則，基于靜態和動態斷裂力學理論，采用包括有限元、擴展有限元、不連續位移等方法模擬裂縫非平衡、網絡擴展模式，可模擬水力裂縫與不同天然裂縫的接觸角、水平應力差、裂縫膠結強度下的相互作用關系，并研究多條非平面裂縫的相互作用。其中離散裂縫網絡（DFN)、正交線網（Wire-Mesh Model）、非常規裂縫（UFM）等復雜網絡裂縫擴展模型也在逐漸完善中，因此全三維模型可有效模擬非常規儲集層水力壓裂中天然裂縫及儲集層多段、多簇射孔的裂縫網絡擴展行為，為非常規儲集層改造優化設計提供新理論。

在裂縫擴展物理實驗研究方面，大型巖石人工裂縫物理模擬方法是直接掌握裂縫擴展動態特征、直觀分析裂縫形態的新興關鍵技術，國內外早期的裂縫擴展裝置的巖心尺寸為30 mm×30 mm×30 mm，測試巖心尺寸較小，加壓條件低，同時受邊界效應影響明顯。2010年，Terretak公司提出一套1.0 m見方大巖塊全三維應力加載水力壓裂實驗裝備（見圖1）。該套物模實驗系統最大加載壓力69 MPa，最大應力差14 MPa，巖樣尺寸762.0 mm×762.0 mm×914.4 mm，最大中心孔眼尺寸125 mm，孔隙壓力20 MPa，最大井眼流量12 L/min。同時具有24路傳感器實時監測[25-26]，裂縫的形態可通過實時聲波檢測。目前已經完成了砂巖、煤巖、頁巖等共計50余塊巖心的大型物模實驗，探索了頁巖脆性、地應力差異、弱面（天然裂縫、層理）、施工縫內凈壓力（與液體黏度、注入速率有關）對縫網形成的影響，同時初步研究了地應力差異、誘導應力、復合壓裂、暫堵轉向壓裂等對致密砂巖裂縫復雜化的影響程度，有力支撐了復雜裂縫（網縫）壓裂的優化設計，同時也為復雜裂縫擴展模型研究奠定了基礎。

圖1 大型物理模擬實驗裝備

1.2.2 儲集層改造模擬軟件及裂縫評估

壓裂設計軟件基本可以分為2大類：①傳統壓裂優化設計軟件，基本功能包含一維分層建模、壓裂設計、酸壓設計、簡單產能模擬、測試壓裂分析、實時數據分析和經濟評價等。該類軟件基本以國外引進為主，例如FracPro、Gohfer、StimPlan、Meyer等。②地質工程一體化軟件，在非常規儲集層復雜地質、非平面網絡裂縫擴展等特殊條件下，只有強化地質-工程有機結合才能更好地發揮儲集層改造的效果，因此近期國外在常規軟件基礎上，發展了地質-工程一體化軟件，具備復雜的三維地質建模、天然裂縫建模、地應力建模、壓前評價、壓裂設計、微地震解釋、產能模擬（油藏數值模擬）和經濟評價等一體化工作流功能。其建模功能、產能模擬功能較傳統壓裂軟件更先進，與地質和油藏工程結合更緊密。常見軟件有Mangrove、JewelSuite、Fracman等。近年來中國多家機構也開展了地質-工程一體化軟件的研發，主要依托研究項目開展工作，以全三維雙翼對稱裂縫擴展、單井產能模擬、經濟評價3個模塊為主。

隨著非常規儲集層的大規模開發，微地震監測、微變形測斜儀監測、分布式光纖溫度測試、噪音測試等各種新型的裂縫監測技術不斷推出，其中微地震監測技術被認為是實現“頁巖氣革命”3大核心技術之一。微變形測斜儀監測技術采用微變形測斜儀，可建立注容比、體積分量差異率、裂縫復雜指數3個參數，實現水平、垂直裂縫的有效區分，為非常規儲集層裂縫形態的刻畫提供了支撐；分布式光纖溫度測試以及噪音測試技術可進行流體流動監測、流體分布評價[27]，該技術在北美地區已經大規模應用，而中國對該技術還處于攻關研究階段。

此外，運用示蹤劑法測量原理，開展了示蹤劑測試優化技術研究，形成了采用示蹤劑評價分段產液量貢獻的方法，可用于分析水平井多段改造后裂縫壓開程度及壓裂產出效果，進而評價分段水平井體積改造的整體效果。2013年Ghanbari建立了人工裂縫和基質的含鹽濃度與累計返排量的數學關系式，得出鹽濃度與人工裂縫寬度的相關關系，通過人工裂縫、基質流動與鹽濃度變化特征，建立返排過程中裂縫寬度的數學表征模型，為裂縫復雜形態的分析提供新的理論模型與思路[28]；2018年北美又在二疊盆地開展了水力壓裂現場取心試驗（HFTS）[29]，該方法通過在壓裂水平井的鄰井鉆大角度（一般60°，可分析不同井距下裂縫長度和井間距的關系）水平井實現連續取心，用于在礦場實踐中監測水力裂縫支撐劑的分布和裂縫擴展形態，評價形成裂縫的有效性，分析井間干擾等現象，進而指導井間距優化、壓裂參數優化等。該方法已成為目前的熱點，中國的長慶、吉林、吐哈、新疆等油田正在開展該類工作。

1.2.3 大功率連續作業裝備

2017年，美國壓裂車總功率為1 641×107W?；焐败嚪?種：①輸出排量為16 m3/min的混砂車，輸砂能力達到7.2 t/min；②輸出排量為20 m3/min的混砂車，輸砂能力達9.5 t/min。2種混砂車均配套了連續混配系統和連續供水系統。由于北美地區高壓力作業需求較少，壓裂機型以2300型壓裂車為主。

2017年，中國壓裂車總功率為239×107W。雖僅為美國的14.5%，但儲集層改造裝備已向大功率、自動化方向快速發展。目前大規模應用的2500型、3000型系列壓裂泵車及其配套的混砂車、系列管匯、儀表車等設備[30]，最高耐壓140 MPa，單車最大排出流量16 m3/min，可實現水、粉料、砂按比例自動添加，240桶閉式混砂車最大排量的輸砂能力達38 m3/min。2015年中國試驗研發了4500型渦輪式壓裂泵車，相當于2500型壓裂車和2000型常規壓裂車輸出功率的總和。其搭載的渦輪發動機僅重0.7 t，全車總重和底盤長度與2000型壓裂車相當，十分適合對分布在崎嶇地帶的頁巖氣井實施高難度、高壓大型壓裂作業。另外為實現大型壓裂裝備“電代油”、低噪音與節能環保的綠色發展需求，2018年6000型電驅壓裂泵車也在頁巖氣現場試驗成功，噪音由115 dB降到95 dB，預計可減少碳排放量100 t/a，應用前景廣闊。

塔里木庫車山前油氣藏埋深超過7 000 m，為此研發出7 000 m深層變徑式連續管作業配套裝備，提升力達680 kN，為塔里木超深井的解堵作業提供了保障。而鄂爾多斯、松遼等盆地的儲集層具有低壓水敏性特點，同樣針對該儲集層地質條件研制出CO2干法壓裂裝備[31]，目前最大單層加砂量達30 m3，最高砂比達25%，適用最大井深3 454 m、最高井溫104 ℃。

1.2.4 水平井高效多段分壓工具

在水平井及體積壓裂成為國內外非常規油氣開發主體技術的背景下，水平井分段壓裂改造工具逐步向多段、低成本、高效發展。以中國為例，經過“十一五”和“十二五”計劃的持續攻關，已經形成了多套壓裂工具，并逐步由研發初期的套內封隔器、水力噴砂、裸眼封隔器為主發展到以速鉆橋塞為主體的新階段，速鉆橋塞分段壓裂工具耐溫120 ℃，耐壓差70 MPa，施工壓力最高90 MPa，可滿足大規模儲集層改造的要求。至2017年12月底，中國石油實施水平井改造累計達6 178口井，速鉆橋塞占比達48.3%（見圖2）。

此外，可溶性球、可開關滑套、單球打開多滑套、電控滑套、機械編碼滑套、平衡滑套、可伸縮式預制孔道等先進壓裂工具也處在攻關研究階段，這必將進一步推動中國水平井分段壓裂技術的發展。

圖2 2011—2017年不同水平井改造工藝占比

1.2.5 儲集層改造材料

為適應國內外油氣勘探開發向非常規、超深與超高溫等儲集層的轉變，壓裂液圍繞“低傷害、低成本、可回收、超高溫”方向發展且進展顯著，而支撐劑逐步向石英砂替代陶粒的方向發展。

①低傷害壓裂液。目前性能優良的羥丙基瓜膠、羧甲基瓜膠以及羧甲基羥丙基瓜膠已經能夠將不溶物含量降低到2%左右，同時聚合物清潔壓裂液也取得了明顯進展。蘇里格東區致密氣儲集層具有物性差、孔隙連通性差、儲集層敏感性和吸附性強等特點，經研究發現，該地區以往改造效果不理想主要是因為黏土膨脹和殘渣的影響。2012年段瑤瑤等[32]有針對性地研制出了新型無殘渣纖維素壓裂液，該體系破膠液表面張力22.68 mN/m，能在2 min內達到其最高黏度的97.5%，基本無殘渣，巖心損害率僅為13%，極大降低了對儲集層和裂縫導流能力的傷害?，F場試驗井壓后平均日產氣量是鄰井的5倍，為蘇里格致密氣的開發提供了新的高效壓裂液體系。

②低成本、可回收滑溜水。2011年以來，為滿足致密油氣、頁巖氣大規模體積壓裂要求，研發了低黏、低摩阻、低損害、可回收滑溜水體系。長慶油田EM30、EM50型滑溜水體系得到廣泛應用，在0.03%～0.08%濃度下液體的摩阻降低率可達70%～80%[33]?；锼部蛇m應塔里木超深、高溫、高壓儲集層的壓裂需求。

③超高溫壓裂液。目前中國壓裂施工最高溫度達210 ℃，楊振周等[34]、Wang等[35]通過聚合物壓裂液耐溫機理及流變性研究，合成耐溫能力達到230 ℃的聚合物壓裂液，濃度為0.6%的聚合物交聯凍膠在溫度230 ℃、170 s-1條件下剪切2 h后黏度仍保持為170 mPa·s（見圖3）。該壓裂液體系應用于渤海灣盆地牛東深層，壓后獲得日產油60 m3、日產氣10.3×104m3、降低經濟成本45.6%的良好效果，對推動渤海灣盆地及中國深層勘探具有里程碑意義[36]。另外深層儲集層具有高溫的同時還伴隨著高破裂壓力的問題，面對塔里木7 000 m超深、高壓、高應力儲集層，提高壓裂液密度是降低井口施工壓力的有效方法。程興生等[37]研發出添加KCl、NaNO3的有機硼壓裂液加重體系，密度分別為1.15，1.35 g/cm3，NaNO3加重壓裂液體系耐溫160 ℃。該壓裂液加重體系在塔里木油田成功應用26井次，最大改造深度7 430 m（克深13井），成本比溴鹽加重體系降低400×104元/井。

近期，支撐劑的研究及應用以石英砂替代陶粒為主，大幅降低壓裂材料的費用。2014年以來，北美增加石英砂在壓裂施工中所占比例，有效降低了成本，推動了低油氣價條件下頁巖油氣的效益開發[38]。據統計，2018年北美石英砂的用量比例已超過90%（見表1），當年需求量高達1.0×108t。北美11個常規油氣主要盆地中，二疊盆地用砂量最大，單季度超過360×104t，預計年用量將超過1 500×104t。小粒徑石英砂成為主流：二疊盆地0.150 mm（100目）壓裂砂用量從2015年開始占據主導地位；2016年已超過50%；0.425～0.850 mm（20～40目）的壓裂砂占比急劇降低。

圖3 230 ℃超高溫壓裂液體系流變特性曲線

表1 北美地區石英砂用量統計表

統計Bakken油田頁巖氣井累計產量可知，采用100%石英砂、55%覆膜石英砂+45%石英砂、55%陶粒+45%石英砂3種支撐劑壓裂施工，其中采用55%覆膜石英砂+45%石英砂支撐劑施工的井初期產量最大。生產1年后，3種支撐劑施工的井產量逐步趨于穩定，并較為接近，說明使用陶粒支撐劑裂縫導流能力較高，但成本高；使用石英砂支撐劑裂縫導流能力雖然較低，但成本低，同樣可以滿足頁巖氣井長期生產的需求。

中國目前使用的支撐劑仍以陶粒為主，石英砂為輔，借鑒美國的成功經驗，正在開展石英砂的評價和篩選工作，并在西南的頁巖氣區、新疆和鄂爾多斯的致密油區開展了現場試驗。西南頁巖氣2個平臺的典型井應用效果表明，將石英砂比例從約30%提高到70%～80%，單段產氣量無明顯變化[39]。新疆瑪湖油田在風南4等區塊實施9口水平井的石英砂替代陶粒試驗，結果表明在生產制度相近的情況下，采用石英砂替代陶粒，兩者日產油量基本相當，但成本降低了20%～30%，效果十分明顯。

1.2.6 儲集層改造數據信息化及遠程決策

隨著國內外儲集層改造井數的爆發性增加，建立了大數據、云處理等信息化平臺，及時掌握和分析壓裂動態及效果。2011年美國水資源保護協會（GWPC）創建了FracFocus數據庫[40-41]，第1批有17家公司上傳了444口井壓裂數據，通過逐步完善目前已發展到3.0版。其中的化學試劑、添加劑數據庫（CAS），要求石油公司必須將壓裂過程中的化學添加劑情況實時上傳至該系統，并通過數據庫系統向公眾發布（見圖4），便于用戶隨時調用。該系統已收集了美國本土超過600家石油公司、5.5×104口井的壓裂數據，實現了大數據平臺的共享。

圖4 美國FracFocus數據庫發展歷程

國際大型石油公司正在大力研發遠程控制專家決策平臺（RTOC），并取得初步成效。如殼牌公司在俄羅斯實現了莫斯科、薩雷姆等4個地點的遠程協同工作，隨時對壓裂施工現場進行指揮操作[42]。中國也逐步開展了信息化建設工作，中國石油建立了采氣工程與地面工程生產運行管理和決策支持系統，具有管理規范、統一、高效、安全等特點，下屬部分企業已經開始了遠程控制專家決策平臺的建設。

1.3 儲集層改造技術應用成效

近10年來，中國石油每年新鉆井約1.6×104口，超過70%的井需進行儲集層改造，2000年至今，累計改造超過22×104井次，儲集層改造工作量保持在1.5×104井次/a。儲集層改造技術的快速發展，有力推動了中國低滲透、頁巖氣、致密油、深層4大領域油氣資源的勘探和油（氣）產量的飛躍發展：①有效支撐了長慶5 000×104t大油氣田的建成，目前已具備年產2 500×104t原油、350×108m3天然氣的生產能力；②高效建成了中國川渝地區首個頁巖氣基地，使中國成為繼美國、加拿大之后第3個掌握頁巖氣成套工程技術并實現商業化開發的國家；③快速推進了新疆準噶爾盆地瑪湖10×108t級大油田的勘探發現，為新疆地區5 000×104t上產提供了重要支撐；④確保了塔里木、四川盆地兩個300×108m3深層大氣田的持續勘探發現與高效開發。

2 儲集層改造技術發展方向

2.1 儲集層改造面臨的主要技術難點

國內外油氣資源勘探開發逐步向非常規油氣、高溫、深層等領域發展，儲集層改造是油氣勘探開發中的關鍵技術。新的領域中，該技術面臨的挑戰、難點更復雜：①面對非常規儲集層（致密油、頁巖氣、頁巖油等）的復雜地質條件，必須進一步提高儲集層改造工程的品質，進一步推進地質與工程一體化的深度融合，才能有效提高改造效果，實現經濟有效開發；②非常規儲集層中采用水平井體積改造，多裂縫的擴展形態及影響因素目前認識不清，特別是多條裂縫受天然裂縫的弱面、應力、水平兩向應力差等的影響，裂縫擴展機理研究需要進一步深化，模擬方法需要改進；③在低成本、環保的大環境下，目前降本空間在變小，環保壓力越來越大，石英砂替代陶粒支撐劑形成商業化應用仍需開展理論研究和大量的現場試驗；④高含水后期穩油控水工藝、原位支撐等新技術缺乏室內實驗及現場試驗裝備；⑤以瓜爾膠、聚合物為主體的壓裂液材料環保仍存在技術難題，滑溜水在頁巖中的吸附傷害及控制[43]、超深超高溫（8 000 m、200 ℃）壓裂液體系的抗高溫-交聯-破膠等關鍵技術還需大力攻關；⑥工廠化壓裂目前設備功效低、作業周期長。如頁巖氣工廠化壓裂作業時效為每12 h完成2～3段，壓裂周期平均30 d，時效已提高超過1倍，但設備噪音大、作業功率低；⑦儲集層改造大數據、云處理信息化數據庫建設剛起步，存在數據采集難、共享基礎薄弱等問題，同時全過程遠程決策系統的實時數據發送-接受、壓裂動態效果分析、系統多節點的兼容性均有許多問題亟待解決。

2.2 國內外儲集層改造技術的差距

非常規儲集層地質甜點、力學特征、礦物組分、敏感性等方面與常規儲集層相比具有較大的特殊性，從理論研究、軟件研發、壓裂裝備研發、支撐劑選擇等幾個方面對比，中國與國外同類技術均存在一定的差距：①儲集層改造裂縫擴展機理，國外主要考慮多場耦合、多裂縫擴展模型，中國則多以簡化的模型為主，兼顧多場耦合因素；②中國軟件整體以引進為主，自主研發了產能預測、支撐劑優選、多層多段裂縫優化等軟件模塊，但其穩定性、功能性、可持續開發性仍不完善，同時與地質結合不夠緊密，商業化程度低，后期持續升級完善工作仍較薄弱；③國產壓裂車裝備目前基本可以滿足生產需求，但核心部件（發動機、變速箱、底盤）仍以進口為主，新型環保高效的雙燃料驅動（或電驅動）、橇裝式、智能化壓裂設備的研發目前處于探索、嘗試階段；④工具的耐高溫、耐高壓、多次使用和成熟配套與國外相比也有一定差距；⑤石英砂替代陶粒已證實可大幅降低成本并可滿足生產需求，但有關這方面的基礎研究需要加強；⑥儲集層改造大數據、云處理信息化數據庫及遠程決策系統與北美更是存在明顯的差距。

2.3 未來主要技術發展方向

為實現“中國國內原油穩產2×108t，天然氣快速發展”的重要目標，結合未來中國油氣勘探開發的儲集層對象、儲集層改造的技術需求，經梳理儲集層改造現狀、技術難點及差距，認為中國儲集層改造技術今后的工作重點應集中在非常規儲集層改造機理研究、地質-工程一體化軟件研發、提高采收率改造工藝升級、低成本多功能壓裂液研制、高效壓裂裝備配備、信息化建設6個方面。

①繼續加強儲集層改造基礎理論研究及室內實驗，豐富非常規儲集層壓裂理論：深化復雜地質和工況條件下的裂縫起裂、延伸機理研究；加強儲集層地質可采性與工程可壓性評價；深化大型物理、數值模擬和復雜縫網的形成條件及可控因素研究。國外非常規儲集層改造普遍采用滑溜水壓裂液，北美多選用0.075～0.150 mm（100～200目）石英砂作為支撐劑，通過大型攜砂平行板模型研究滑溜水攜砂運移、充填剖面規律以及分析真實有效閉合應力下支撐劑受力與導流能力關系也是目前要開展的工作。

②以一體化的理念和方法，結合技術創新成果，實現地質-工程一體化壓裂優化設計軟件國產化，形成地質-工程-信息一體化的壓裂軟件平臺。

③繼續開展“縫控儲量”改造技術的攻關研究，提高裂縫控藏程度，大幅提高采收率。降低非達西流動、啟動壓力等對致密油氣滲流的影響，實現裂縫壁面與儲集層基質的接觸面積最大化，儲集層流體從基質流至裂縫的距離最短，基質中流體向裂縫滲流所需壓差最小，進而有效提高裂縫控藏程度。通過超長水平段、密切割、多簇射孔、縮小井距等技術方法突破傳統井控儲量的定義與開發固有的思路，建立多井聯動的井群式壓裂改造新模式。

④開展低成本多功能壓裂液體系研發，在壓裂液大規模造裂縫網絡的同時，利用低滲透—致密儲集層具超高毛細管壓力、滲吸作用強的特點，壓裂液減排或緩排，延長油水置換時間，可提升壓裂液的滲吸置換功能，達到提高采收率的目的。針對超深、超高溫（8 000 m，200 ℃）儲集層，完善適合230 ℃溫度條件、低成本、加重壓裂液體系等攻關，探索綠色化學壓裂液體系。同時根據中國儲集層特點、應力加載條件，加大低成本石英砂支撐劑的現場試驗及推廣力度，加快石英砂砂源本地化、經濟化評價，培育石英砂產業基地，實現對壓裂支撐劑成本的有效控制。

⑤繼續強化壓裂泵車、分段工具研制，大幅度提高設備保障能力。根據中國壓裂泵車裝備的缺陷，須研發3項核心部件（發動機、變速箱、底盤）及5大裝備（雙燃料驅動壓裂、電驅動壓裂、橇裝式壓裂、智能化壓裂、深層連續油管作業配套）。特別是發展5 220×107W大型電驅動撬裝式壓裂裝備，該裝備可實現100%國產化，已在西南地區頁巖氣現場試驗中取得階段成果，與現有設備相比，可降低采購成本20%～30%，降低燃料成本25%～40%，減少碳排放約100 t/a，大幅度提高工作效率并滿足環保需求。改造工具方面重點攻關5項新型高效壓裂工具，分別為耐高溫可溶橋塞、深層分段壓裂、老井重復壓裂、小井眼壓裂、智能化改造工具。利用可分解材料制作的可溶橋塞工具具有可消除磨銑對地層的污染、降低鉆銑作業風險、實現全通徑等提高作業效率的優勢，是未來分段改造工具研發的重要方向。

⑥完善儲集層改造信息化系統建設，在“互聯網+”快速發展的新機遇下，以油田數字化為契機，加快壓裂信息化平臺、遠程控制專家決策平臺的建設與應用，充分發揮“互聯網+”技術的集群效應，實現成果高度共享。

3 結語

經過多年發展，中國儲集層改造技術基本滿足不同歷史時期儲集層改造的生產需求，有效支撐了中國多個大型油氣田的產能建設，其作用和地位不斷提升。伴隨中國油氣資源品質劣質化、目標復雜化的特點，中國未來低滲、深層、海洋、非常規等4大油氣勘探開發領域中儲集層改造需求更大，技術難度更高。有理由相信，做好非常規儲集層改造機理研究、地質-工程一體化軟件研發、提高采收率改造工藝升級、低成本多功能壓裂液研制、高效壓裂裝備配備、信息化建設6個方面的技術攻關，一定可以實現“中國原油穩產2×108t，天然氣快速發展”的重要戰略目標。

致謝：本文是中國石油勘探開發研究院研究團隊的集體成果，何春明、修乃領、鄭偉、梁天成、李帥等參與了該項工作，同時中國石油天然氣股份有限公司的管理層給予了關心與指導，相關油田單位在技術試驗中給予了大力支持，在此一并表示感謝。