致密儲層壓裂液傷害實驗研究

摘要：對壓裂液而言，由于施工壓力大，液體濾失面大等特點(diǎn)，決定了壓裂中可能造成地層損害更大的風(fēng)險，因此加大壓裂液篩選和評價，減少地層損害，是提高氣井產(chǎn)量的有效措施之一。

關(guān)鍵詞：壓裂液;滲透率;巖心;傷害率

1.傷害原理

對裂縫壁面而言，壓裂液損害主要以濾餅方式形成，濾液損害次之。壓裂液濾餅主要由高分子聚合物、壓裂液殘渣以及有機(jī)膠團(tuán)等組成。壓裂液在高壓下向地層滲濾，其中壓裂液聚合物和殘渣等固相成分形成內(nèi)濾餅，隨著濾餅生成，逐漸在巖石表面濃集壓裂液中的高分子形成有機(jī)膠團(tuán)，主要出現(xiàn)在壓裂液內(nèi)濾餅和外濾餅，因此壓裂液濾餅一般薄而韌，堆積的濾餅一般<2mm，固相顆粒侵入深度僅0.5mm，而壓裂液濾液侵入深度在10～20cm左右。

對于裂縫支撐劑充填層，則主要是壓裂液聚合物濃縮形成的包膜、殘渣和殘液滯留造成損害，而影響支撐劑充填層的滲透率及導(dǎo)流能力。

對于孔隙區(qū)而言，則主要以壓裂液殘液的“水鎖”損害為主，粘土礦物損害（發(fā)生膨脹、分散、運(yùn)移，導(dǎo)致孔喉堵塞或縮?。⒊恋砦锒氯缀淼葥p害一般居相對次要地位。

2 壓裂液對巖心滲透率的傷害

2.1實驗方法

根據(jù)SY/T 5107-2005《水基壓裂液性能評價方法》，評價壓裂液對巖心滲透率的傷害，巖心基質(zhì)滲透率損害測定程序如下：

a.損害前巖心滲透率K1的測定：使流動介質(zhì)從巖心夾持器反向端擠入巖心進(jìn)行驅(qū)替，流動介質(zhì)的流速低于臨界流速，直至流量及壓差穩(wěn)定，穩(wěn)定時間不少于60min。注水井的流動介質(zhì)應(yīng)從巖心夾持器正向端入口進(jìn)入巖心。

b.損害過程：將壓裂液濾液裝入高壓容器中，用壓力源加壓，使濾液從巖心夾持器正向端入口進(jìn)入巖心。當(dāng)濾液開始流出時，記錄時間、濾液的累計濾失量，精確到0.1mL。測定過程中，測定時間為36min，溫度允許波動為±5℃。擠完后，并閉夾持器兩端閥門，使濾液在巖心中停留2h，試驗溫度為壓裂液適用溫度。

c.損害后巖心滲透率K2的測定：按a方法測定巖心受到壓裂液濾液損害后的流動介質(zhì)的滲透率K2。

巖心滲透率K1，K2均按式計算：

基質(zhì)滲透率損害率按式）計算

2.2巖心傷害室內(nèi)測定流程

巖芯傷害室內(nèi)測試裝置由氮?dú)馄俊⒅虚g容器、巖芯火持器等幾部分組成。實驗裝置流程圖如圖1所示。

3 實驗結(jié)果及分析

實驗所使用壓裂液及添加劑，地層水實驗室配置。實驗溫度定在120℃左右。實驗方法遵照SY/T 5107-2005《水基壓裂液性能評價方法》標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 1號巖心0.4%壓裂液巖心傷害實驗

測試過程：A、正通煤油，測傷害前滲透率;B、反通壓裂液破膠液，并穩(wěn)定2h;C、正通煤油，測傷害后滲透率。

測試結(jié)果：煤油（通壓裂液前）0.0123×10-3um2，煤油（通壓裂液后）0.008，巖心傷害率34.9%。

3.2 2號巖心0.4%壓裂液巖心傷害實驗結(jié)果

測試結(jié)果：煤油（通壓裂液前）0.0127×10-3um2，煤油（通壓裂液后）0.0085，巖心傷害率33%。

3.3 3號巖心0.25%線性膠巖心傷害實驗結(jié)果

測試結(jié)果：煤油（通壓裂液前）0.018×10-3um2，煤油（通壓裂液后）0.0142，巖心傷害率21%。

3.4 4號巖心0.25%線性膠巖心傷害實驗結(jié)果

測試結(jié)果煤油（通壓裂液前）0.0145×10-3um2，煤油（通壓裂液后）0.0102，巖心傷害率29.6%。

4 結(jié)論

4.1從測試結(jié)果可以看出，0.4%壓裂液對巖心的滲透率損害率平均為33%，屬于中等偏弱低傷害;0.25%線性膠對巖心的滲透率損害率平均為25%，屬于低傷害。

4.2壓裂液濃度越低對儲層的傷害率越低，對于高溫深層及致密油儲層應(yīng)加大壓裂液與儲層的配伍性研究，盡可能減少液體對儲層的浸泡時間，加快液體返排。

4.3巖心滲透率越低儲層傷害率越大，對滲透率極低的儲層進(jìn)行壓裂工藝和壓裂參數(shù)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)儲層條件制訂壓裂液返排措施，加快壓裂液的返排速度，同時針對大港油田淺層低滲可以考慮使用清潔壓裂液，降低壓裂液對地層的傷害。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬仁溥《采油技術(shù)手冊》（第九分冊）壓裂酸化工藝技術(shù)，石油工業(yè)出版社1998.1.

[2]崔明月.水基壓裂液添加劑的應(yīng)用與評價，油田化學(xué)，1997，14（4）.

作者簡介：

趙玉東，男，碩士，2011年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)在大港油田石油工程研究院工作，工程師，主要從事儲層改造技術(shù)研究。通訊地址：天津濱海新區(qū)大港油田石油工程研究院。