页岩气井压裂返排液对储层裂缝的损害机理

为了弄清压裂液返排过程中对页岩气储层裂缝的损害机理,选取四川盆地长宁区块下志留统龙马溪组页岩和压裂返排液,利用压裂返排液对造缝岩样开展压裂液返排和气驱压裂液实验,监测压裂液返排流动阶段的岩样液相渗透率、返排液固相粒度分布和浊度变化,对比压裂液气驱前后的气测渗透率,分析压裂返排液对页岩气储层中裂缝的损害机理与损害程度。研究结果表明：①压裂返排液作用后,页岩渗透率损害率介于53.1%～97.6%,返排液固相粒度区间显著缩小,液相滞留所造成的相圈闭损害、固相残渣堵塞、气相携液诱发微粒运移和盐结晶是其主要的损害方式;②气相流阶段,渗透率损害率降至23.1%～80.2%,滞留液相损害有所缓解,但固相残渣堵塞和返排液在裂缝面的盐结晶损害仍然难以避免;③基于页岩气井压裂液返排过程中对裂缝的损害机理,考虑到返排液的处理难度及其对储层裂缝的损害,建议应积极发挥压裂液的造缝能力,优化压裂液性质与用量,尽量做到不返排或少返排压裂液。     

页岩气井压裂液返排对储层裂缝的损害机理

为了弄清压裂液返排过程中对页岩气储层裂缝的损害机理,选取四川盆地长宁区块下志留统龙马溪组页岩和压裂返排液,利用压裂返排液对造缝岩样开展压裂液返排和气驱压裂液实验,监测压裂液返排流动阶段的岩样液相渗透率、返排液固相粒度分布和浊度变化,对比压裂液气驱前后的气测渗透率,分析压裂返排液对页岩气储层中裂缝的损害机理与损害程度。研究结果表明:(1)压裂返排液作用后,页岩渗透率损害率介于53.1%～97.6%,返排液固相粒度区间显著缩小,液相滞留所造成的相圈闭损害、固相残渣堵塞、气相携液诱发微粒运移和盐结晶是其主要的损害方式;(2)气相流阶段,渗透率损害率降至23.1%～80.2%,滞留液相损害有所缓解,但固相残渣堵塞和返排液在裂缝面的盐结晶损害仍然难以避免;(3)基于页岩气井压裂液返排过程中对裂缝的损害机理,考虑到返排液的处理难度及其对储层裂缝的损害,建议应积极发挥压裂液的造缝能力,优化压裂液性质与用量,尽量做到不返排或少返排压裂液。     

致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害实验评价——以南堡凹陷5号构造沙河街组为例

致密火山岩气藏通常与致密砂岩气藏呈互层分布,尽管储层岩石物性与致密砂岩气藏类似,但致密火山岩气藏水相圈闭和油相圈闭损害却未能引起关注。为了揭示致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害潜力,选取南堡凹陷沙河街组致密火山岩气藏储层岩心,开展了水相和油相毛管自吸与液相返排实验评价,并与沙河街组致密砂岩气藏液相圈闭损害进行对比。结果表明：①致密火山岩气藏储层岩石水相和油相毛管自吸能力弱于致密砂岩,致密砂岩既亲水又亲油,致密火山岩亲油性更强;②沙河街组致密火山岩气藏液相圈闭损害呈现“三低”特点,即毛管自吸进液量低、液相返排率低和渗透率损害率低;③沙河街组致密火山岩气藏水相圈闭损害比油相圈闭损害更严重。孔喉呈多峰分布、裂缝发育、存在大量溶蚀孔等孔喉结构差异是造成致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害显著区别于致密砂岩气藏的重要原因。致密火山岩气藏钻井过程中,需控制裂缝性漏失,避免水基或油基工作液滤液进入裂缝侧面储层深处;控制压裂等增产改造措施规模,以防沟通底水诱发水相圈闭损害;在开发生产过程中要制定合理工作制度,预防凝析油析出引起的油相圈闭损害。     

页岩气井压裂返排液损害实验评价及机理研究

页岩气井通过大规模水力压裂形成复杂缝网,泵入的压裂液会与页岩相互作用,一方面通过自吸进入储层深部无法返排,另一方面压裂液会与页岩相互作用致页岩和液体特性都发生不同程度的变化,产生胶体残渣,造成页岩微粒运移。页岩储层普遍具有孔隙度和渗透率极低、天然微裂缝发育等特点,压裂液滞留于地层以及破碎支撑剂、胶体残渣和裂缝面破碎页岩微粒是否会对储层造成损害,文章从常规驱替损害害评价和自吸损害评价着手研究了页岩气井压裂损害机理。研究结果表明,页岩自吸致裂缝起裂扩展的积极作用和压裂液滞留于储层堵塞孔隙吼道的消极作用是同时存在的,裂缝发育程度的不同二者各自所起的主导作用是有差异的,对于微裂缝发育的储层,在导致水相圈闭损害的同时也可能诱发基质微裂缝的起裂扩展。返排液固相微粒对页岩储层的损害随岩样/裂缝尺度而呈现差异性,对于渗透率较高的裂缝流动通道,以固相堵塞和液相圈闭为主,且损害后渗透率难以有效恢复。研究结果对于针对页岩气井储层特征优化、页岩气井的关井时间和制定返排制度起到很好的指导作用。     

应用核磁共振技术研究低渗储层压裂液伤害

开展压裂液伤害性研究对于低渗透储层压裂开发具有重要的指导意义。结合低磁场核磁共振岩心分析技术和常规岩心流动实验方法,深入研究了低渗储层压裂过程中压裂液的水锁伤害、固体残渣堵塞伤害以及敏感性伤害。实验结果表明:岩心由于可动孔隙中水相滞留引起的水锁平均伤害率为23.4%;由于压裂液破胶形成的固体残渣堵塞对储层的平均伤害率高达66.1%,且储层越致密,孔喉越细小,伤害程度越高;同时对于水敏或碱敏严重的储层,通过优化压裂液配方,可将由于储层敏感性所导致的伤害率降至10%以下。利用核磁共振横向弛豫时间(T2)谱分析技术,实现了储层伤害的微观定量描述,并首次建立了与宏观渗透率伤害率的联系。     

稠油油藏黏土矿物特征及敏感性损害研究

稠油油藏资源量巨大,但其高孔、高渗、黏土矿物发育的地质特征,使得储层在钻井过程中极易遭受工作液滤失而带来各种严重的储层伤害问题.认清储层敏感性矿物类型和潜在损害特征是保护稠油油藏的基础.通过分析得知,该储层具有黏土矿物含量高及类型丰富的特征.在室内进行的敏感性损害评价实验结果表明,储层具有弱-中偏弱的速敏和强的水敏,毛细管自吸实验结果表明,储层具有较强的吸水趋势,应防止钻井过程中因毛细管自吸带来的水相圈闭损害.该研究为钻井过程中因毛细管自吸带来的水相圈闭损害的评价提供了依据.     

渤中某区块太古界潜山裂缝性变质岩储层钻井液损害分析

中国渤海湾盆地广泛分布裂缝性致密变质岩油气藏。与常规储层相比，致密变质岩储层具有黏土矿物丰富、溶蚀孔隙及微裂缝发育、非均质性强等特点，钻井液漏失容易诱发储层损害，堵塞孔喉，降低储层渗流能力，阻碍油气井稳产。文中以渤中某区块太古界变质岩岩样为例，开展了钻井液动态损害实验和滤饼承压实验，明确了钻井液的动态损害程度和滤饼承压能力；基于扫描电镜，分析了敏感性矿物的类型和钻井液固相颗粒的赋存特征。实验结果表明：岩样气测渗透率越大，钻井液滤失量越大，返排突破压力越小，最大返排恢复率越大，最大返排恢复率对应的压差越小；钻井液对于200μm及以下宽度的裂缝能够完全封堵，对于200μm以上宽度的裂缝则不能够进行有效封堵，随着裂缝宽度的增加，滤饼的承压能力降低，并且钻井液侵入裂缝内的固相含量增大。研究区黏土矿物以丝片状和丝缕状伊利石、伊/蒙混层及钠长石为主，钻井液滤液的长期浸泡导致黏土矿物水化膨胀，堵塞粒内溶蚀孔隙，封堵储层孔喉。     

水力压裂技术研究现状及发展趋势

从水力压裂工艺技术入手,总结了重复压裂、复杂井压裂的难点及其效果影响因素,介绍了水基压裂液、压裂液损害储层机理的研究现状及发展趋势.指出高效低损害低成本抗高温的清水压裂液体系、低损害压裂液体系、抗高温清洁压裂液体系具有广泛的发展和应用空间,液相侵入和固相堵塞是压裂液损害储层的主要机理,应从研制低损害压裂液、优化压裂设计、研究返排工艺及解堵措施等方面入手,抑制二次损害的发生.     

准噶尔盆地砂砾岩储层压裂液损害及保护措施

针对准噶尔盆地玛湖凹陷区上乌尔禾组砾岩储集层压裂开采过程中储层损害等问题,在分析准噶尔盆地砂砾岩上乌尔禾组玛湖1井区储集层基本特征的基础上,开展了压裂液破胶液与地层水流体配伍性及固相颗粒堵塞评价、储层敏感性评价、毛细管自吸及黏土矿物水化膨胀评价实验,分析了储层损害的主要因素;对防膨抑制剂,仿生双疏压裂液助排剂进行了优选;此外,还建立了储层敏感性损害智能化定量预测技术。研究结果表明,准噶尔盆地砂砾岩上乌尔禾组玛湖1井区储层损害主要因素是蒙脱石吸水膨胀损害、强毛细管自吸损害、固相颗粒堵塞损害、水敏和弱酸敏性损害。优选出的4%聚醚胺抑制剂膨胀量在1.28 mm,2%仿生双疏助排剂的助排效率在88.54%以上; 2%聚醚胺和2%双疏压裂液体系的岩心自吸量为1.38 mL,膨胀量为1.42 mm,返排率达到86.2%;建立的储层敏感性损害智能化定量预测技术的预测精度在85%以上,形成了一套适合准噶尔盆地玛湖砾岩储集层保护体系。      

气体钻井高效开发致密砂岩气藏

致密砂岩气是一类非常重要的非常规油气资源，但该类气藏岩石致密、孔喉细小、孔渗低、黏土矿物改造作用强、强亲水并且原始水饱和度低。钻井完井过程中该类气藏易受损害并难以解除，主要的储层损害类型包括固相堵塞、与液相侵入相关的敏感性损害和水锁损害、应力敏感性损害，其中液相损害的影响要大于固相侵入堵塞。采用常规的过平衡和欠平衡钻井技术由于严重的储层损害而普遍效率低，难以形成对该类气藏的有效勘探开发。理论和现场试验均表明，气体钻井技术是一种高效开发致密砂岩气藏的钻井技术，它不仅从根本上避免了钻井液钻井中由固、液相侵入引起的储层损害，有效保护了储层；还极大地提高了钻速，减少了钻井事故，缩短了建井周期。     

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川中八角场香四气藏属低渗低孔致密砂岩气藏，压裂酸化是气层改造的主要措施。室内实验和现场实践证明：在气层改造过程中存在着多种地层损害因素：①水敏损害；②水锁损害；③压裂液残渣损害；④酸敏损害。这些因素使气层改造效果不甚理想。在岩心流动试验的基础上，结合电镜扫描、能谱分析等测试分析手段，对气层改造损害因素进行了定性、定量分析，认为：水敏产生的原因与储层含有膨胀性水敏矿物伊／蒙混层有关，另外还与低渗、细孔微喉结构和粘土矿物产状有关；水锁损害与含水饱和度、储层毛管压力、液体表面张力和润湿角等因素有关；目前压裂液残渣对该气层基岩渗透率影响不是主要因素，而水锁损害占总损害的６３．３％～９０．７％。在气层改造过程中，合理使用粘土稳定剂、铁离子稳定剂和助排剂等，对降低水敏、酸敏损害，帮助液体返排有重要作用。高能气体压裂是这类气藏改造的又一有效的工艺措施。     

页岩气藏水相损害评价与尺度性

页岩气藏基质储渗空间为纳米尺度,超低含水饱和度,高黏土矿物含量,发育微裂缝,需经压裂改造投产,气体产出是一个多尺度、多种传质过程,但压裂液易产生滞留,影响气体产出。页岩渗透率为纳达西级,难以利用测量损害前后渗透率的传统方法评价页岩气层损害。采用四川露头页岩岩样和4种滑溜水压裂液体系,利用压力衰减法,结合水相渗吸实验和气驱水返排实验,评价了压裂液滤液对岩心尺度的损害程度,分析了页岩气藏工作液损害评价的指标,认为传统渗透能力恢复率或渗透率恢复率不能作为页岩气层损害评价的唯一指标。基于评价结果,结合目前部分压裂液返排率低的气井产量反而比较高的非常规现象分析,指出页岩压裂液诱发水相圈闭损害是一个动态过程,具有尺度性,在评价过程还要考虑滞留压裂液对气体传递的积极作用,压裂液作用及返排制度是未来5~10年值得研究的重点问题。     

苏里格气田东区储层保护技术研究及应用

苏里格气田东区储层粘土矿物含量高、易发生水相圈闭、水锁伤害严重、存在水敏、速敏伤害、受外来工作液的伤害比较严重。钻井过程中,钻井液易堵塞气层孔喉,破坏油气层原有的平衡,从而诱发油气层潜在伤害因素,造成储层伤害。压裂过程中,压裂液与地层岩石和流体不配伍、破胶不彻底、不良添加剂等对支撑裂缝导流能力的损害,造成储层伤害。本文在目前已有资料的基础上,结合储层地质特征及保护机理研究,采用室内评价和现场验证等手段,分析筛选出适合苏里格气田东区低伤害钻井液和压裂液,提出改进意见和方向,从而降低钻完井液等对储层的伤害,提高气井单井产量。     

甲醇改善致密砂岩气藏水锁伤害的实验研究

利用水力压裂开发致密砂岩储层过程中,由于储层胶结致密,水敏性粘土矿物含量高,压裂液滤失过程中容易引起储层的水锁伤害,抑制油气产出.将甲醇添加在压裂液中,利用甲醇的互溶性强、沸点低、易挥发的特性,将吸入到岩芯基质孔隙和微裂缝中的压裂液滤液携带出来,缓解水锁伤害,降低束缚水饱和度.     

准噶尔盆地玛南地区上乌尔禾组储集层伤害机理

准噶尔盆地玛湖凹陷玛南地区二叠系上乌尔禾组砾岩储集层岩心极易泡散,不易评价破胶压裂液对储集层的伤害,无法确定造成储集层伤害的主控因素.应用X射线显微CT技术对岩心样品进行连续扫描,重建岩心三维孔隙变化;应用球棍模型和阈值分割法,表征岩心不同截面上的孔隙变化.结果表明,储集层被破胶压裂液伤害后,平均孔隙半径减小了42.1...     

羧甲基酸性压裂液在安塞油田的应用

普通胍胶压裂液,由于它低廉的价格和较好的流变控制特性,多年来一直用于油气井的储层改造,尤其是羟丙基瓜尔胶-硼所形成的水基冻胶压裂液携砂性能较好、具有抗剪切性好、热稳定性好、控制滤失能力强,成本低等诸多优点,是长庆油田低渗透储层压裂改造较为成熟的压裂液体系。然而,安塞油田长_(10)储层绝大部分粘土矿物均能与碱发生反应,致使粘土水化,膨胀,运移,生产沉淀而堵塞地层,所以各类粘土矿物都存在碱敏损害问题,而普通胍胶压裂液利用的是有机硼交联,交联的环境要求为弱碱性。羧甲基酸性压裂液是在酸性条件下交联的冻胶压裂液体系,避免常规水基压裂液的以上不足,从而更加有效地改造储层特别是碱敏地层,该压裂液体系在长_(10)储层的现场应用中,压裂施工过程平稳,增产效果明显。     

新场气田JS21致密储层低伤害压裂液应用研究

新场气田JS2^1气层属典型的致密碎屑岩储层，储层具低渗、强水敏、强贾敏效应等地质特点，存在较大的潜在损害因素，开展水力加砂压裂储层改造技术对压裂液整体性能要求较高。针对其储层地质特征，研制出具耐温抗剪切性好、携砂力强、破胶彻底、滤失小的低伤害压裂液配方体系，在现场应用中取得较好效果。     

利用核磁共振研究致密砂岩油气藏水敏性伤害

水力压裂造缝过程中,井筒的液体压力高于地层压力,水基压裂液在裂缝壁面发生滤失,滤液侵入地层与水敏性矿物作用,造成水敏性矿物膨胀、运移,堵塞渗流通道.将驱替伤害实验与核磁共振技术相结合,定性分析致密砂岩油气藏水敏性伤害程度.实验结果表明,压裂液滤液对岩石造成的伤害与岩石本身物性有很大的关系,表现为：束缚水饱和度增加与T2谱图小于8 ms区间振幅的间距成正比,间距越大外来流体引起的束缚水饱和度增幅就越大;大于8 ms区间内振幅就越大,基质孔隙粘土膨胀造成的堵塞越严重.     

苏里格气田上古生界主要含气层系黏土矿物特征及敏感性分析

苏里格气田上古生界主要含气层盒8段及山1段储层中黏土矿物广泛分布,黏土矿物含量变化影响着储层孔隙结构,易引发储层敏感性,改变储层的渗流能力,影响着研究区天然气的产能。对研究区黏土矿物特征分析及其储层敏感性分析认为,影响储层渗透性的敏感性强弱依次为水敏、酸敏、应力敏感、速敏、盐敏,其中损害较大的是水敏,其次是酸敏,并提出了相应的储层保护及改造措施。针对伊利石及伊/蒙混层含量高、易水敏的地区,进行储层压裂改造施工时需要提高砂比,少进压裂液。针对绿泥石富集区要注意酸敏对储层的伤害,但是对于改善型酸敏储层,可以采用合理的前置酸加砂压裂工艺进行改造,改善渗透率,提高单井产量。