依據物質凝聚態分類油氣井用轉向壓裂暫堵劑

王相春 鄭力會 白建文 李品偉 翟曉鵬 魏攀峰

關鍵詞：勘探開發；工程技術；非常規油氣；壓裂；暫堵劑；封堵；凝聚態；種類

0 引言

轉向壓裂是有潛力老井、低產能新井等提高油氣產量的重要手段。轉向壓裂用暫堵劑又稱轉向劑，是轉向壓裂過程中暫時封堵裂縫或孔眼，阻止壓裂工作流體流入，強制流向其他方向的化學材料。使用暫堵劑的化學轉向相對于機械轉向，施工風險小、費用相對較低、作業時間短，成為轉向壓裂的主流。

從Web of Science、Science Direct、OnePetro、知網和萬方等數據庫，調研了200 多篇相關文獻表明，暫堵劑有23 種，按不同依據有3 種分類方法，解決了一些科學研究和應用實踐的難題。一是，根據原料性質，分為固體有機酸、惰性有機樹脂、遇酸溶脹的聚合物及惰性固體暫堵劑；二是，根據形態，可分為顆粒暫堵劑、壓裂暫堵球、纖維類暫堵劑及凍膠類暫堵劑等；三是，根據解堵方式不同，可分為酸溶性暫堵劑、油溶性暫堵劑和水溶性暫堵劑［1］?？梢钥闯?，分類不僅重復、交叉和遺漏，又無法涵蓋全部暫堵劑。根本原因是分類方法依據只是暫堵劑的某一方面特性，未把暫堵劑的分類與暫堵劑的增壓轉向機制、轉向壓裂施工工藝結合起來，造成暫堵劑使用者根據地層、工藝優選暫堵劑時，不系統、不完整。

用作用機制分類可以清楚地支撐合理選擇暫堵劑。利用斷裂力學中最大能量釋放率準則，分析了暫堵劑的暫堵增壓機理，發現不同凝聚態暫堵劑表現出不同的暫堵增壓機理。而凝聚態，是由大量原子或者分子以某種方式聚集在一起，而且能夠在自然界相對穩定存在的物質形態，如常見物質的固、液、氣三態等與作用機制密切相關。據此可分為改變裂縫內壓力分布和改變巖石力學參數兩大類作用機制［2］，涵蓋了所有的暫堵劑，表明用凝聚態為依據分類會更契合轉向機制。同時，凝聚態由于能夠用定量的方式表征其狀態，便于匹配現場施工工藝參數。因此，按照凝聚態分類轉向壓裂用暫堵劑，給出每種暫堵劑的特征參數，能夠解決非凝聚態分類無法涵蓋所有的暫堵劑、工藝參數無法和暫堵劑匹配等難題。

1 凝聚態分類結果

轉向壓裂過程中，如顆粒暫堵劑、纖維暫堵劑等固體類，利用架橋、充填的原理在裂縫內部建立低滲透暫堵帶，增加壓裂液流動阻力，使縫內凈壓力分布不均，減小裂縫尖端應力強度，減小能量釋放率，在提高井筒至暫堵帶之間凈壓力的同時阻止初始裂縫擴展［3］。液氮、絨囊流體等流體暫堵劑則是內暫堵劑，進入裂縫后通過冰晶、囊泡對縫端基質暫堵后改變巖石力學參數，減小裂縫的能量釋放率，提高裂縫凈壓力同時阻止初始裂縫擴展［4］。因此，為實現這兩種封堵機制，應用者開發了諸多暫堵劑。其中包括固體的和液體的，還有部分暫堵劑在注入過程中是液體、靜止后發生化學反應變成固體，即液體-固體的。

按照暫堵劑在暫堵過程中不同的凝聚態，將暫堵劑分成固態暫堵劑、液-固態暫堵劑和液態暫堵劑3 大類23 種，其中固體暫堵劑還可以分為4 個亞類，如圖1 所示。

從圖1 可以看出，固態暫堵劑種類最多，進一步分為4 個亞類，分別為球狀暫堵劑、繩結狀暫堵劑、顆粒類暫堵劑和纖維暫堵劑。顆粒類暫堵劑還可以進一步細分；液-固態暫堵劑包括化學凝膠暫堵劑、物理凝膠暫堵劑和水泥暫堵劑3 種；液態暫堵劑包括絨囊流體暫堵劑、液氮暫堵劑2 種。

這種分類方法的好處是，還可以用暫堵劑特征參數表征其理化性能（主要特征參數見表1）。密度是指固態暫堵劑的表觀密度或液-固態暫堵劑、液態暫堵劑液的流體密度。粒徑是指暫堵劑的平均粒徑。適用溫度是指暫堵劑保持其結構、性能和功能時的最高溫度。解堵時間是指暫堵劑溶解、降解或破膠時間。封堵壓力是指暫堵劑在暫堵過程中能承受的最大壓力。滲透率恢復值是指暫堵劑解堵后滲透率與初始滲透率的比值。

從表1 中可以看出，暫堵劑特征參數的差異性很大。（1） 不同暫堵劑特征參數有無各不相同，如球狀暫堵劑、繩結狀暫堵劑滲透率恢復值這一特征參數缺失，提示選擇暫堵劑需要測試這些參數時，選擇合適的測量方法表征想了解的參數。同時，也為研究人員建立或者研發新方法提供了信息。（2） 不同的暫堵劑性能特征參數相差很大，如球狀暫堵劑的粒徑最小可達2.54 mm，而顆粒類暫堵劑粒徑最小粒徑僅為0.01 mm，二者相差254 倍，對應的封堵位置、適用的壓裂工藝有所區別。因此，凝聚態分類方法，指明了暫堵劑的區別，能夠解決非凝聚態分類無法涵蓋所有的暫堵劑、工藝參數無法和暫堵劑匹配等難題。

1.1 固態暫堵劑

固態暫堵劑是通過架橋、充填等封堵方式形成暫堵帶封堵裂縫，增加壓裂液的流動阻力促使其流動方向改變，且在施工后能夠解堵返排的具有固定形狀和強度的固體暫堵劑，是轉向壓裂乃至封堵界最常用的暫堵劑。按其外形還可以分為球狀暫堵劑、繩結狀暫堵劑、顆粒暫堵劑和纖維暫堵劑等4 個亞類。

1.1.1 球狀暫堵劑

球狀暫堵劑又稱為暫堵球，是外形為球狀的固體暫堵劑。早期暫堵球是由塑料、橡膠、鋼芯橡膠等不可降解或者不可溶解的材料制造，易脫落和堵塞射孔炮眼。后來用可降解聚合物［5］、可溶解無機物［3］及可溶解金屬等［6］，研發了可降解或者可溶解的球狀暫堵劑。

球狀暫堵劑的主要特征參數為密度、粒徑、適用溫度、解堵時間和封堵壓力。（1） 密度1.25～2.18g/cm3。密度一般大于壓裂液密度（0.96～1.32 g/cm3），易沉降，攜帶困難。（2） 粒徑2.54～50.00 mm。暫堵劑封堵射孔形成的炮眼，需要一定的粒徑與炮眼匹配，因此尺度比較寬泛。（3） 適用溫度90～150 ℃。水溶性金屬物、可降解聚合物暫堵球抗溫性能較好。（4） 解堵時間8.4～240.0 h?？扇芙饘偾蚶秒娀瘜W反應實現溶解，溶解時間最短，另外2 種暫堵球溶解時間較長。（5） 封堵壓力27.58～90.00 MPa［4］?？扇芙饘偾虻姆舛聣毫ψ罡呖蛇_90 MPa，整體的承壓能力較高。盡管球狀暫堵劑應用廣泛，但是在封堵不規則射孔孔眼、裂縫時，由于級配問題封堵效果不佳。

1.1.2 繩結狀暫堵劑

繩結狀暫堵劑利用纖維編制成繩結狀結構，承壓能力較好和形變能力強，能夠有效封堵不規則形狀的孔眼和裂縫。常用材料有可降解聚合物纖維［7］、可降解固化樹脂纖維和可降解改性聚合物纖維［8］。

繩結狀暫堵劑的主要特征參數為密度、繩頭寬度、適用溫度、降解時間和封堵壓力。（1） 密度1.05～1.30 g/cm3。由于密度接近壓裂液密度，便于攜帶。（2） 繩頭寬度4.00～120.00 mm。封堵對象是裂縫縫口處的不規則射孔孔眼，繩頭寬度較大。（3） 適用溫度20～200 ℃?？山到饩酆衔锢w維繩結狀暫堵劑抗溫性能較好。（4） 降解時間24.0～312.0 h?？山到飧男跃酆衔锢w維繩結狀暫堵劑降解時間最短。（5） 封堵壓力30.00～70.00 MPa。繩結狀暫堵劑一般都具有較強的封堵壓力，封堵性能較好。

1.1.3 顆粒類暫堵劑

顆粒類暫堵劑是粒徑大多在納米至毫米尺寸范圍內，具有特定幾何形狀的固體暫堵劑。其種類繁多，根據解堵方式的不同將其分為水溶性暫堵劑、油溶性暫堵劑、酸溶性暫堵劑和降解性暫堵劑。

1.1.3.1 水溶性顆粒暫堵劑

水溶性顆粒暫堵劑暫堵后能夠直接在壓裂液或返排液中溶解。按組分可分為可溶解鹽巖顆粒暫堵劑［9］、可溶解性復合顆粒暫堵劑［10］?？扇芙恹}巖顆粒暫堵劑主要是氯化鈉顆粒，可溶解性復合顆粒暫堵劑由可溶解的聚合物、無機鹽等復配而成。

水溶性顆粒類暫堵劑的主要特征參數為密度、粒徑、適用溫度、溶解時間、封堵壓力和滲透率恢復值。（1） 密度1.20～2.17 g/cm3?？扇芙庑詮秃蠒憾聞┑拿芏?.20～1.50 g/cm3，攜帶性能較好。（2） 粒徑0.005～6.00 mm?？扇芙恹}巖顆粒通過鹽析結晶制成，粒徑較小?？扇芙庑詮秃项w粒暫堵劑是大塊材料粉碎、研磨制成，粒徑分布范圍大。（3） 適用溫度25～260 ℃?？扇芙庑詮秃项w粒暫堵劑最高適用溫度為260 ℃，可滿足大多數井的溫度要求。（4） 溶解時間1.0～24.0 h。溶解時間較短，易解堵。（5） 封堵壓力8.10～21.90 MPa?？扇苄詭r鹽顆粒的封堵壓力為8.10 MPa，與可溶性復合顆粒暫堵劑相差較大。（6） 滲透率恢復值94.30%～98.20%。滲透率恢復值大于94%，儲層傷害程度較低。

1.1.3.2 油溶性顆粒暫堵劑

油溶性顆粒暫堵劑能較好地溶解于原油實現自行解堵，隨原油一同采出。常用的油溶性顆粒主要由苯甲酸［11］、瀝青［12］、石蠟［13］和石油樹脂［14］等加工而成。

油溶性顆粒暫堵劑的主要特征參數為密度、粒徑、適用溫度、溶解時間、封堵壓力和滲透率恢復值。（1） 密度0.88～1.30 g/cm3。密度與壓裂液密度差較小，攜帶性較好。（2） 粒徑0.01～0.28 mm。石蠟粒徑最小，適合于縫端暫堵。其余3 種粒徑較大，適合于縫內暫堵。（3） 適用溫度90～140 ℃?？箿匦阅茌^差，適用溫度普遍較低。（4） 溶解時間24.0～48.0h。溶解時間較長，不易解堵。（5） 封堵壓力6.89～62.50 MPa。石油樹脂封堵壓力較大，石蠟顆粒封堵壓力較小。（6） 滲透率恢復值91.90%～98.50%。滲透率恢復值大于91%，儲層傷害程度較弱。

1.1.3.3 酸溶性顆粒暫堵劑

酸溶性顆粒暫堵劑暫堵后能夠被酸或殘酸溶解，主要為碳酸鈣顆粒［15］。碳酸鈣的密度為2.93g/cm3，粒徑0.15～4.00 mm 可調，耐溫性能較好，最大封堵壓力為29.10 MPa，一般用于轉向酸壓，施工后利用殘酸溶解，溶解率94.00%。因為用酸解堵，所以其滲透率恢復值為101.80%～126.20%。

1.1.3.4 降解性顆粒暫堵劑

降解性顆粒暫堵劑，暫堵后一段時間內在熱力學和動力學作用下可自動降解、消除，降解產物儲層傷害程度低，環境污染程度低。常用可降解暫堵劑按其降解機理可分為生物降解暫堵劑和熱降解暫堵劑。生物降解暫堵劑由聚乳酸、聚乙醇酸、聚丁酸丁二酯、聚酯等預聚體合成［16］。熱降解類暫堵劑為丙烯酰胺、丙烯酸鹽等單體聚合的凝膠顆粒［17］。

降解性顆粒暫堵劑的主要特征參數為密度、粒徑、適用溫度、降解時間、封堵壓力和滲透率恢復值。（1） 密度0.86～1.30 g/cm3。密度接近于壓裂液的密度，便于攜帶。（2） 粒徑0.15～3.00 mm。熱降解類暫堵劑可吸水膨脹， 粒徑可變。（3） 適用溫度30～150 ℃。熱降解類顆粒暫堵劑在高溫下才能降解，適用溫度90～120 ℃。（4） 降解時間1.8～19.0 h。降解時間較短，利于壓裂后迅速解堵。（5） 封堵壓力7.37～52.00 MPa。生物降解暫堵劑封堵壓力優于熱降解暫堵劑。（6） 滲透率恢復值95.50%～99.13%。滲透率恢復值大于95%，儲層傷害程度較低。

1.1.4 纖維暫堵劑

纖維暫堵劑主要由長徑比大的化學纖維及其改性產品制備。主要成分是聚乙烯醇纖維、聚乳酸纖維和聚酯纖維等［1］。

纖維暫堵劑的主要特征參數為密度、直徑、長度、適用溫度、降解時間、滲透率恢復值和封堵壓力。（1） 密度1.00～1.30 g/cm3。接近于壓裂液密度，便于攜帶。（2） 直徑4.00～10.00 μm，長度3.00～12.00mm。纖維直徑越小、長度越長，封堵性能越好。長度增加更有利于形成復雜的網狀結構［18］。（3） 適用溫度5～100 ℃?？箿匦阅茌^差，適用溫度普遍較低。（4） 降解時間0.5～10.0 h。降解時間較短，利于壓裂后迅速解堵。（5） 封堵壓力8.00～14.00 MPa。封堵壓力最高為14.00 MPa，相對較小。（6） 滲透率恢復值91.37%～98.06%。滲透率恢復值大于91%，儲層保護性能較好。

纖維暫堵劑、顆粒暫堵劑封堵效果受裂縫寬度影響較大，研究表明當裂縫寬度大于4.00 mm 時兩者封堵效果均不理想。為了彌補單一材料的性能不足，結合2 者優點，研發了纖維與顆粒復合暫堵劑。復合暫堵劑可封堵裂縫寬度范圍1.00～6.00 mm，封堵承壓3.90～40.00 MPa，且當顆粒暫堵劑的最大粒徑大于裂縫寬度的50%、顆粒與纖維的加量為1∶1 時封堵效果較好。

1.2 液-固態暫堵劑

液-固態暫堵劑是在地面及進入裂縫過程中為液態，但在地層環境下發生交聯或水化反應后生成固體物質封堵裂縫的一類暫堵劑。常用的液-固態暫堵劑主要是化學凝膠［19］、物理凝膠［20］和水泥暫堵劑［21］。

液-固態暫堵劑的主要特征參數為密度、適用溫度、成膠/水化時間、破膠時間、封堵壓力和滲透恢復值。（1） 密度1.03～1.83 g/cm3。物理、化學凝膠是由聚合物溶解于水中配制而成， 密度小于1.10g/cm3。水泥漿作為暫堵劑因含有高密度、高濃度的固體顆粒，密度較高。（2） 適用溫度20～200 ℃?；瘜W凝膠適用溫度60～175 ℃， 物理凝膠適用溫度110～130 ℃，水泥漿暫堵適用溫度最高可達200 ℃。（3） 成膠/水化時間0.32～23.00 h。水泥暫堵劑水化時間一般為23 h。（4） 化學凝膠的破膠時間10.0～96.0 h。物理凝膠的破膠時間主要受到溫度的影響，目前沒有發現明確的測定數據。水泥凝結后無法破膠，所以不存在解堵時間。（5） 封堵壓力7.00～45.00MPa。物理凝膠、化學凝膠、水泥暫堵劑最高封堵壓力分別為7.00、20.50、45.00 MPa，相差較大，選擇時需要注意適用場景。（6） 滲透率恢復值80.00%～93.36%?；瘜W凝膠滲透率恢復值80.00%～93.36%，物理凝膠滲透恢復值在90.00%～90.70%，水泥暫堵劑滲透率恢復值則無法測量。

1.3 液態暫堵劑

液態暫堵劑在地面及地層中均為流體，在裂縫內封堵裂縫端部改變巖石力學參數、提高力學強度提高裂縫內凈壓力，施工結束后通過破膠或汽化返排。

液態暫堵劑是近年來現場應用的暫堵劑，包括液氮、絨囊流體暫堵劑等2 類暫堵劑。液氮是一種過冷液體，目前主要在煤層氣井壓裂中使用，其他儲層報道較少。開發者認為，煤巖割理最初幾乎全部被水飽和，當液氮被泵入地層時，夾板中的水迅速凍結成冰，暫堵裂縫并使壓裂液流轉向［22］。絨囊流體暫堵劑利用仿生原理由環保型聚合物及表面活性劑通過氫鍵和疏水締合作用自組裝形成囊泡，囊泡與其賴以生存的聚合物和表面活性劑溶液稱為絨囊流體。囊泡靜止時吸附聚合物形成獨立球狀體，無固相可以自降解恢復滲透率能力［23］。作業過程中，絨囊流體進入地層后，囊泡根據空間大小堆積、拉抻和填塞封堵壓裂流體通道，升溫低壓促使其膨脹充滿空間，聚合物和表面活性劑粘接地層形成一體，提高含裂縫的儲層強度，從而提高裂縫的凈壓力［24］。

液-固態暫堵劑的主要特征參數為密度、粒徑、適用溫度、破膠時間、封堵壓力和滲透恢復值。（1） 密度0.75～1.40 g/cm3。常壓低溫下液氮的密度為0.81 g/cm3，絨囊流體密度可以通過添加其它封堵材料和加重材料調整。（2） 囊泡粒徑0.001～0.015mm。絨囊流體中的囊泡具有較強的變形能力，在壓差作用下進入巖石基質內部暫堵。（3） 適用溫度20～160 ℃。液氮暫堵劑主要用于煤層氣儲層，絨囊流體暫堵劑適合儲層溫度較為寬泛。（4） 絨囊流體暫堵劑的破膠時間0.5～1.0 h，破膠時間較短；液氮暫堵劑在儲層溫度下汽化成氮氣不需要破膠，都能獲得較為滿意的解堵時間。（5） 封堵壓力19.00～60.51MPa。液氮封堵壓力最高為19.00 MPa，絨囊流體最高封堵壓力可達60.51 MPa。（6） 絨囊流體滲透率恢復值93.09～96.30%，儲層傷害程度較低；液氮暫堵劑在儲層溫度下迅速汽化成氮氣，理論上不會產生儲層傷害。此外絨囊流體暫堵劑還有穩氣控水的效果，可以增大地層中水的流動阻力減少出水量，進而減小氣井出水對產量的影響［25］。

2 分類方法效果對比

暫堵劑分類方法涵蓋全部產品種類、契合壓裂工藝性行和定量化表征性能，是現場準確選擇的關鍵，關系到轉向壓裂效果。

2.1 用凝聚態分類暫堵劑的涵蓋率

常用的暫堵劑分類方法主要依據材料性質、形態和解堵方式等分成3 大類，解決了暫堵劑分類不明確的問題，但這3 種分類方法不能涵蓋目前常用的23 種暫堵劑。

（1） 依據材料性質分類，可以解決暫堵劑與攜帶流體及儲層配伍性問題。但是未考慮與現場施工工藝對接問題。且這種分類方法不全面，水泥暫堵劑、物理凝膠、化學凝膠、液氮及絨囊流體暫堵劑等已經超出這個范圍；

（2） 依據形態分類，可以解決暫堵劑與施工工藝對接問題。但是這種分類方法沒有考慮到施工后暫堵劑解堵返排及與儲層匹配問題，且這種分類方法也不全面，如球狀暫堵劑、繩結狀暫堵劑、水泥暫堵劑和液氮暫堵劑等已經超出這個范圍。

（3） 依據解堵方式分類，可以解決暫堵劑的解堵返排及暫堵劑與儲層匹配問題。但是未考慮暫堵劑環保與暫堵機理問題，且降解性顆粒暫堵劑、液氮暫堵劑、水泥暫堵劑、絨囊流體暫堵劑、物理凝膠暫堵劑和化學凝膠暫堵劑等已經超出這個范圍。

統計對比了目前3 種分類方法和凝聚態分類方法涵蓋暫堵劑的數量和涵蓋率，以便于定量比較不同的分類方法，如圖2 所示。

從圖2 中可以看出，依據材料性質分類可以涵蓋18 種暫堵劑，涵蓋率為78.26%；依據形態分類可以涵蓋19 種暫堵劑，涵蓋率為82.61%；依據解堵方式分類可以涵蓋17 種暫堵劑，涵蓋率為73.91%；而依據凝聚態分類方法可以涵蓋23 種暫堵劑，涵蓋率為100%。

因此，凝聚態分類方法涵蓋率高，在選擇暫堵劑過程中不會遺漏暫堵劑種類，可以更全面地指導現場設計施工過程中暫堵劑的選擇。

2.2 暫堵劑特征參數與轉向壓裂工藝的契合度

油氣藏開發按照儲層特點和開發難易程度分為常規油氣藏和非常規油氣。常規油氣藏由于開采后期產量降低需要轉向壓裂開采未動用儲層，非常規油氣藏則要通過壓裂提高油氣的流動能力。轉向壓裂為這些儲層提供了可選擇的技術。不同的油氣藏常用開發方式不同，采用暫堵轉向壓裂工藝不同，使用的暫堵劑類型也不同。不同類型油氣藏采用的壓裂工藝及適用的暫堵劑如圖3 所示。

從圖3 中可以看出，常規的砂巖和礫巖油氣藏，儲層物性較好，多采用直井、定向井開發，轉向壓裂為縱向分層壓裂和縫內轉向壓裂?？v向分層壓裂中，如果初始裂縫地層繼續開采，建議使用球狀暫堵劑或繩結狀暫堵劑；如果初始裂縫地層停止開采，則建議使用水泥暫堵劑封堵儲層?？p內轉向壓裂，建議采用由纖維顆粒組成的復合暫堵劑、絨囊流體暫堵劑。其中絨囊流體暫堵劑可實現原縫無損轉向壓裂，現場應用效果較好［26］。碳酸鹽巖油氣藏，儲層以裂縫-孔隙型、縫洞型為主，非均質性強，其儲層改造工藝已由早期的全井筒酸化或籠統改造發展成為水平井分段立體酸壓［27］，在儲層酸化或轉向酸壓中宜采用暫堵球、繩結狀暫堵劑、物理凝膠、可降解纖維顆粒復合暫堵劑、絨囊流體暫堵劑［28］。這些暫堵劑耐酸性強、封堵效果好、施工后易返排，儲層保護效果好。

非常規的頁巖油氣藏、致密砂巖油氣藏，儲層物性差，只有通過儲層改造才能獲得工業油流［29］。這2 類油氣藏，目前主要采用體積壓裂以實現提產、提效、降本的目的。在體積壓裂過程中暫堵劑的使用以大尺寸的球狀暫堵劑、繩結狀暫堵劑為主，以常規可降解顆粒、纖維暫堵劑為輔。煤層氣藏賦存條件復雜，勘探開發技術難度大，不同地質條件下煤層氣開發技術通用性差［30］。碎軟煤層轉向壓裂，采用頂板水平井少段多簇、密切割分段、控底體積壓裂工藝，在儲層改造施工過程中宜選用球狀暫堵劑、繩結狀暫堵劑，封堵初期形成裂縫縫口處的射孔孔眼，形成井底高壓形成新裂縫增加改造體積；厚煤層壓裂采用控縫高壓裂工藝，控制裂縫上下延伸，或暫堵轉向壓裂工藝促使層內橫向均衡改造，暫堵劑宜選用可降解復合暫堵劑、絨囊流體暫堵劑［30］及液氮暫堵劑［31］。

以上分析可以看出，利用凝聚態分類的方法可將暫堵劑種類劃分得更加詳細，與壓裂工藝契合度高，可以根據不同的壓裂工藝快速選出適合的暫堵劑類型。

2.3 暫堵劑性能參數的定量化表征與現場選擇

凝聚態分類方法給出了暫堵劑的密度、粒徑、長度、適用溫度、解堵時間、滲透率恢復值和封堵壓力等6 項性能參數，分別與壓裂液的密度和排量、封堵孔徑或縫寬、儲層溫度、燜井返排時間、儲層應力狀態和儲層物性相匹配，利于現場準確選擇適合的暫堵劑。

（1） 根據壓裂液密度和施工排量與暫堵劑密度相匹配選擇暫堵劑。暫堵劑密度0.75～2.93 g/cm3。暫堵劑密度影響材料的強度、分散及攜帶性能。固態暫堵劑的密度越高，沉降速度越大，越容易造成砂堵。同時，較高的密度易產生較大的慣性力，需要壓裂液產生較大的拖曳力才能將其攜帶至封堵位置。液-固態以及液態暫堵劑，被壓裂液頂替到裂縫內過程中，與壓裂液的密度差過大時會引起混漿段過長，從而影響其封堵性能。因此，需要根據壓裂液密度、施工排量選擇密度匹配的暫堵劑。

（2） 根據孔徑或縫寬分別與暫堵劑粒徑相匹配選擇暫堵劑。暫堵劑的粒徑0.001～120 mm。球狀暫堵劑直徑、繩結狀暫堵劑繩頭寬度分別為封堵孔眼尺寸的1.24～1.25 倍、0.80～1.30 倍時，封堵效果最好。顆粒暫堵劑粒徑與裂縫的縫寬匹配才能形成良好的暫堵帶。匹配要求為充填、架橋準則。液-固態暫堵劑不存在粒徑，用量與裂縫的寬度、長度相匹配；液氮暫堵劑形成的冰晶及絨囊流體暫堵劑中的囊泡粒徑呈連續分布，與基質孔隙具有良好的自匹配性，符合模糊封堵理論［32］。因此，需要根據孔徑或縫寬選擇粒徑匹配的暫堵劑。

（3） 根據儲層溫度與暫堵劑適用溫度相匹配選擇暫堵劑。目前， 暫堵體系適應的儲層溫度為20～260 ℃。固態暫堵劑材料性能相對穩定，溫度影響其解堵性能及力學性能。高溫下由于熱分解、玻璃化轉變、軟化和流動性增加以及熱應力等因素的相互作用，造成固態暫堵劑解堵速度過快、強度降低。液-固態暫堵劑，溫度影響其封堵或解堵性能。絨囊流體暫堵劑，溫度過高會使體系內高分子聚合物分子鏈斷裂，影響封堵性能。因此，需要根據地層溫度選擇適合溫度的暫堵劑。

（4） 根據燜井、返排時間分別與暫堵劑解堵時間相匹配選擇暫堵劑。目前常用暫堵劑的解堵時間0.5～312.0 h。固態暫堵劑解堵時間較長且與暫堵劑的粒徑（繩寬） 正相關；液-固態暫堵劑破膠時間10～96 h，受環境溫度、鹽度和破膠劑加量的影響較大；液態暫堵劑中液氮汽化為氮氣不需要破膠，絨囊流體暫堵劑的破膠時間0.5～1.0 h，時間較短有利于快速返排。轉向壓裂施工后只有暫堵劑解堵后才能返排。因此，需要根據燜井、返排時間選擇適合解堵時間的暫堵劑。

（5） 根據儲層應力狀態與暫堵劑的封堵壓力相匹配選擇暫堵劑。封堵壓力影響著裂縫的開啟與擴展，是評價暫堵劑封堵效果的重要指標［33］。暫堵劑的封堵壓力8.00～90.00 MPa。暫堵劑的強度、加量、粒徑分布、溫度等對封堵壓力都有影響。在轉向壓裂過程中，暫堵劑的封堵壓力超過薄弱地層的破裂壓力或天然裂縫的開啟壓力，才能產生新的裂縫溝通剩余油氣。因此，需要根據儲層應力狀態準確選擇適合封堵壓力的暫堵劑。

（6） 根據儲層物性與暫堵后的滲透率恢復值相匹配選擇暫堵劑。暫堵劑與儲層接觸會產生儲層傷害，傷害程度通過滲透率恢復值評價?？梢钥闯?，暫堵劑的滲透率恢復值80.00%～126.20%。球狀、繩結狀暫堵劑施工時不與地層接觸，不會產生儲層傷害；顆粒類、纖維暫堵劑可以溶解或者降解，滲透率恢復值較高；化學凝膠、物理凝膠破膠后返排儲層保護性能好；液態暫堵劑可以快速汽化或破膠，滲透率恢復值整體較高。但是，暫堵劑與儲層的物性相匹配，暫堵劑才能快速溶解、降解或者破膠，如油溶性暫堵劑只能用于油藏，在氣藏中使用時無法溶解會產生嚴重的儲層傷害。水溶性暫堵劑適用于高含水井或注水井。暫堵劑的滲透率恢復值越高，施工后對油氣流動的阻力越小、產量越高。因此，需要根據儲層物性準確選擇適合的暫堵劑。

總體看，應用時可先根據壓裂類型初步選擇暫堵劑，再根據儲層物性參數，分類別選擇參數合適的暫堵劑，從而實現精準匹配，提高暫堵轉向壓裂施工效果。

3 結論

（1） 調研200 多篇文獻獲得暫堵劑種類比較齊全的基礎上，將轉向壓裂用暫堵劑按凝聚態分為固態暫堵劑、液-固態暫堵劑和液態暫堵劑等3 大類，解決了目前暫堵劑分類方法眾多卻又無法涵蓋全部產品的難題。進一步對比統計暫堵劑的密度、粒徑、適用溫度、解堵時間、封堵壓力和滲透率恢復值等，分別建立了與壓裂液的密度和排量、封堵孔徑或縫寬、儲層溫度、燜井返排時間、儲層應力狀態及物性的對應關系，提高了現場選擇暫堵劑的準確性。

（2） 利用凝聚態分類的方法，依然存在交叉重復的現象，如固態分類的球狀和酸溶性暫堵劑以形態和理化性能分類的不統一現象；部分室內測定的特征參數無法用現場數據表征，如滲透率值現場無法測定，造成無法一一對應；部分復配的暫堵劑，如絨囊流體中加入短纖維縮短封堵時間，沒有明確其歸屬。

（3） 為了用凝聚態分類方法更加全面地指導暫堵劑的開發與應用，不僅要細化2 級3 級分類，還要研究與現場對等的評價指標。作為系統工程，影響因素眾多、預定目標多樣，可以引入大數據的思想，用原生數據為現場暫堵劑選擇及新產品研發提供數據支撐和發展方向，可能是未來不可忽視的手段。