页岩气井压裂后焖排模式

页岩气井压裂后焖排模式

杜洋;雷炜;李莉;赵哲军;倪杰

【摘要】页岩气井水力压裂过程中注入液量大,但压裂后返排率往往较低,滞留压裂液对储层的影响仍不清晰.针对该问题,选取永川新店子构造YY1井龙马溪组的岩心,开展压裂液渗吸实验,并对比渗吸前后岩心物性、孔隙结构特征及电子显微镜下微观结构等参数的变化规律.实验结果表明:永川新店子构造岩心压裂液渗吸后,岩心平均孔隙度增大了50％,平均渗透率增大了25％,气体吸附量减少了35％,比表面积降低了40％;岩心沿层理方向产生了新的裂缝,并随着渗吸的持续进行,裂缝发生扩展和延伸,逐步沟通裂缝网络,增大了液体的渗吸面积;通过YY1HF井的现场试验发现,焖井30 d后再控产(6万m3/d)试采,产液量大幅度降低,气井生产稳定.研究认为,压裂后焖井有利于改善储层物性,增加渗流通道,压裂后返排应由小到大逐级控制油嘴排液,以提高气井采收率.

【期刊名称】《岩性油气藏》

【年(卷),期】2019(031)003

【总页数】7页(P145-151)

【关键词】页岩气;焖井;压裂液;渗吸;返排率

【作者】杜洋;雷炜;李莉;赵哲军;倪杰

【作者单位】中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院,四川德阳 618000;中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院,四川德阳 618000;中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院,四川德阳 618000;中国石化西南油气分公司石油工

程技术研究院,四川德阳 618000;中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院,

四川德阳 618000

【正文语种】中文

【中图分类】TE377

0 引言

大规模水力压裂是实现页岩气储层成功开发的关键技术之一，近年来，随着越来越多页岩气井的投产，从国内外部分页岩气井返排情况来看，页岩气井压裂后返排率普遍较低，焦石坝地区甚至平均值低于5%［1］。分析国内外的相关研究发现2

种现象，一是返排率越低的气井，压裂后的测试求产效果反而越好［2］；二是气井焖井一段时间再开井，出现产气量上升且产液量减少［3］。

目前，国内外对页岩气井返排率较低及滞留的液体对储层的影响均开展了一些研究［4］。Wang等［5］通过页岩接触盐水实验后发现页岩渗透率增大，可能是由

于矿物的溶解以及微裂缝扩展引起。任凯等［6］和 Makhanov 等［7］通过岩心浸泡实验研究发现，钻完井及增产过程中渗入储层的液体造成的水相圈闭可通过关井而自动解除。Dehghanpour等［8］采用去离子水、不同浓度KCl溶液及煤油等针对页岩开展自吸实验，发现页岩自吸会产生诱导微裂缝，并使岩石渗透率增大。Zhou等［9］通过实验分析了页岩基质、初始微裂缝及裂缝表面自吸分别对其渗

透率的影响，实验结果显示页岩自吸会使页岩基质渗透率和裂缝渗透率减小，但会使初始微裂缝渗透率增大。杨柳等［10］认为渗吸进入基质孔隙是页岩气返排率

较低的重要机理之一，页岩储层孔隙度和渗透率越大、关井时间越长，压裂液吸入量越多。钱斌等［11］在围压10 MPa条件下观察页岩水化作用，发现页岩会自

发损伤，促使部分孔隙膨胀、扩展并形成新的裂缝，水化作用提高的渗透率可以抵

消应力敏感导致的渗透率降低。

Scott等［12］认为页岩与作用液自吸会导致黏土膨胀及黏土粉末运移，从而大大伤害岩石渗透率。高树生等［13］通过实验测试页岩自吸作用的影响因素，认为

压裂液能够有效抑制页岩的自吸作用，有助于压裂后返排。Dutta等［14］研究

认为，滤失量增大将会使孔隙中的含水饱和度增加，阻塞气流通道。Yan等［15］通过岩心驱替实验发现，相同关井时间下页岩渗透率伤害程度大于致密砂岩，延长关井时间会使页岩储层渗透率降低。

综合来看，国内外针对页岩与液体作用机理及压裂后返排方式均存在不同的认识，开展的研究大多是将渗吸前后渗透率的变化作为评价指标，今后对于页岩气井压裂后是否需要焖井或者焖井期间压裂液对储层是否存在伤害都仍须开展多因素分析和研究。因此，通过开展页岩与滑溜水压裂液渗吸实验，进一步探索岩心孔渗特征经液体作用后的变化规律，以期为优化页岩气井压裂后关井时间、返排制度提供理论依据。

1 室内实验评价

选取重庆永川新店子构造YY1井的岩心，将其放入滑溜水压裂液中在常压下浸泡，模拟焖井期间岩心内外压力接近于平衡时的状态，观察岩心孔隙度、渗透率及微观结构前后变化情况，评价滑溜水压裂液对储层产生的伤害，再利用孔隙度、渗透率应力敏感测试，分析岩心孔隙度和渗透率在不同压力条件下的变化规律，从而指导压裂后的返排模式和返排制度。

1.1 实验样品、仪器及步骤

实验样品：样品取自永川新店子构造龙马溪组YY1井岩心，岩心直径为25 mm，长度为50 mm；实验流体采用滑溜水压裂液500 mL，其成分为0.07%BRD-

JZ3Y降阻剂+0.1%BRD-QL1F防膨剂+0.1%BRD-QL1Z复合增效剂

+0.02%BRD-QL1X消泡剂+0.005%黏度调节剂，pH值约为8.5。岩心样品的基

本物性和矿物组成如表1所列。

表1 岩心物性及矿物组成Table1 Basic physical propertiesand mineral composition样品编号孔隙度/%渗透率/mD φ（脆性矿物）/%φ（碳酸盐）

/%φ（黏土矿物）/%混层比/%黏土矿物相对体积分数/%伊利石36 33高岭石绿

泥石6-100-108-1 6-100-108-2 0.56 0.84 0.0139 0.0201 54 58 23 15 23 27 2 2 4 2伊/蒙混层58 63 10 10

实验仪器：X'PertPRO粉末X射线衍射仪、GAP-608覆压测试仪、Quadrasorb SI全自动比表面积及微孔物理吸附仪、场发射环境扫描电镜。

实验步骤：①开展页岩脉冲覆压物性测试，并采用等温吸附实验测试岩心孔径、比表面积等孔隙特征参数，通过扫描电镜定点观察岩心微观结构；②参照气井压裂后溶解桥塞等现场经验，将岩心用滑溜水压裂液浸泡5 d；③测试实验后岩心的物性和孔隙特征参数，通过电镜扫描观测定点位置岩心微观形态的变化。

1.2 实验结果与分析

1.2.1 脉冲覆压物性测试

脉冲覆压物性测试主要是测试经滑溜水压裂液作用前后岩心物性参数的变化［16］。通过实验得到了孔隙度和渗透率应力敏感曲线，实验围压为0～60 MPa，反映了在压力条件下岩心渗吸前后物性参数的变化规律。从图1可以看出，当围

压为0～20 MPa时，渗透率变化幅度较大，围压为20 MPa时的渗透率是围压为3 MPa时渗透率的1/30～1/20，当围压为20～60 MPa时，渗透率变化速率趋

于平缓并接近于0，围压为60 MPa时的渗透率是围压为3 MPa时渗透率的

1/180～1/150，孔隙度随围压升高呈减小趋势，平均减小约40%，该实验现象表明页岩渗透率敏感性较强，在气井生产过程中，应尽量保持压差稳定。

图1 岩心渗吸前后孔隙度（a）、渗透率（b）应力敏感曲线Fig.1 Stresssensitivity curvesof porosity（a）and permeability（b）beforeand