压裂液对储层伤害及性能对比

压裂液对储层伤害及性能对比

摘要:水力压裂是目前国内外煤岩储层增产的主要技术手段。我国煤层气储量居世界第三,并且地下2000 m以内的浅煤层气资源量丰富[1],煤层气属于低压、低渗、低饱和及储层天然特殊性,开采难度相当大,在水力压裂过程中易受到伤害,文总结了压裂液对煤岩的多种伤害因素,并对比4种压裂液性能,认为清洁压裂液效果最好,最后针对压裂液存在的问题,提出相应的可行对策。

关键词:煤层气压裂液储层伤害伤害机理

由于煤储层与常规储层相比,具有松软、吸附性强、压力低、渗透率低、孔隙度更小及天然裂缝系统发育。目前,水力压裂是主要技术手段,压裂液的性能是影响压裂施工的关键因素之一,其中压裂液对煤储层的伤害是影响增产的重要原因。因此,对压裂液的要求非常高,压裂液一直以来受到非常大的关注,研究压裂液对储层的伤害机理及伤害程度,不仅可以筛选出低伤害压裂液,而且可以提高压裂施工的效果。

1 压裂液对煤岩的伤害因素

1.1 压裂液与储层不配伍

压裂液与储层流体发生乳化造成的乳化堵塞。用水基压裂液时,由于压裂液与储层流体互不相溶,形成了乳化液。乳化液中的分散相

在通过毛细管和空隙吼道时会产生贾敏损害。压裂液与储层温度不配伍,对储层冷却造成的温度损害[2]。

1.2 压裂液堵塞渗流通道

由于压裂液形成滤饼时,滤饼的形成不一定是沿着整个裂缝壁面,较砂岩地层而言,渗流通道堵塞所造成的渗透率损害,煤岩更为严重。当煤层薄,孔隙度低而渗透率高时,压裂液在煤层裂缝中的侵入会更深,造成的潜在损害比预想的要严重很多。煤岩储层渗流通道堵塞伤害基本可分为机械杂质堵塞伤害、煤粉堵塞伤害和胶液残渣堵塞伤害[2]。

1.3 压裂液固相侵入

煤层极易受压裂液固相颗粒的污染,压裂液中存在不同粒径的固相颗粒,这些微粒会沿着煤储层的孔隙和割理进入煤层,会填充和堵塞煤层气的运移通道。在低压煤层气中,这种固相颗粒的侵入并残留在孔隙之中而无法清除,进而造成永久性的损害[3]。

1.4 液体吸附

煤储层具有极易吸附、吸收各类液体和气体的能力。煤层吸附液体后会造成煤层基质的膨胀,压裂液导致基质膨胀的同时也会降低割理孔隙度和渗透率。由于煤层对液体的吸附和所引起的基质膨胀是完全不可逆的[4]。

1.5 煤岩储层中的敏感性矿物

煤层中,含有多种多样的矿物质,它们基本以微粒状散布在基质中或充填在粒内孔隙当中。其中粘土矿物中含有多种敏感性物质,如蒙脱石、伊利石、绿泥石。蒙脱石是引起水敏现象的主要因素,伊利石是引起速敏的主要因素,碳酸盐类矿物会带来酸敏,还有其他矿物也可能是造成潜在的伤害因素[3]。

1.6 煤岩润湿性

润湿现象是存在于固体表面的结构与性质、固液两相分子间相互作用的微观现象。由于压裂液是一种性质十分复杂的混合物,在其与煤的接触过程中,煤的润湿性可能发生改变引起润湿反转,从而影响孔隙中的毛管力大小和方向,最终导致煤层渗透率降低。煤岩是低空低渗,毛管力作用强就会引起压裂液滞留在煤储层中,形成水相圈闭,从而对储层造成伤害。

1.7 煤岩储层应力敏感性

由于煤岩塑形特征明显,这样容易产生煤粉使其发生运移、堵塞、降低煤岩裂缝导流能力,从而影响煤层气的产量。

2 四种压裂液的性能对比如表1

经过分析对比应用效果,最终认为,清洁压裂液效果最好,但是由于其成本高,因此研制出低成本高效的清洁压裂液具有十分重要的经济价值[1]。

3 清洁压裂液与常规压裂液数据比较如表2

由此可见,清洁压裂液效果高,对储层伤害更小,压裂增产效果比胍胶压裂液要好。并且在鄂尔多斯地区进行了多次现场实验,结果表明,清洁压裂液的压裂效果是普通胍胶的1.5倍[5]。

4 结论及建议

(1)由于煤储层吸附能力强、比表面积大,割理裂缝发育,低空低渗、固相侵入堵塞、容易发生水相圈闭和液相滞留,这是导致煤层伤害的主要因素[6]。

(2)压裂过程中,由于压力异常过高,导致了煤层容易受各种因素的损害,从而降低煤层气开发效果,所以我们需要从压裂液方面考虑解决问题[7]。

(3)增强压裂液与煤层的配伍性,研制出对储层伤害更小的新的压裂液体系已经迫在眉睫。

(4)清洁压裂液具有良好的控滤失作用,并且压裂效率高对储层的伤害更小,具有很好的压裂增产的效果。

(5)目前,清洁压裂液的开发和应用中相对比较成熟,同时具有很好的增产效果,因此,开发出应用领域更广的耐高温清洁压裂液具有很强的研究意义。

参考文献

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