致密储层压裂液伤害实验研究

摘要：对压裂液而言，由于施工压力大，液体滤失面大等特点，决定了压裂中可能造成地层损害更大的风险，因此加大压裂液筛选和评价，减少地层损害，是提高气井产量的有效措施之一。

关键词：压裂液;渗透率;岩心;伤害率

1.伤害原理

对裂缝壁面而言，压裂液损害主要以滤饼方式形成，滤液损害次之。压裂液滤饼主要由高分子聚合物、压裂液残渣以及有机胶团等组成。压裂液在高压下向地层渗滤，其中压裂液聚合物和残渣等固相成分形成内滤饼，随着滤饼生成，逐渐在岩石表面浓集压裂液中的高分子形成有机胶团，主要出现在压裂液内滤饼和外滤饼，因此压裂液滤饼一般薄而韧，堆积的滤饼一般<2mm，固相颗粒侵入深度仅0.5mm，而压裂液滤液侵入深度在10～20cm左右。

对于裂缝支撑剂充填层，则主要是压裂液聚合物浓缩形成的包膜、残渣和残液滞留造成损害，而影响支撑剂充填层的渗透率及导流能力。

对于孔隙区而言，则主要以压裂液残液的“水锁”损害为主，粘土矿物损害（发生膨胀、分散、运移，导致孔喉堵塞或缩小）、沉淀物堵塞孔喉等损害一般居相对次要地位。

2 压裂液对岩心渗透率的伤害

2.1实验方法

根据SY/T 5107-2005《水基压裂液性能评价方法》，评价压裂液对岩心渗透率的伤害，岩心基质渗透率损害测定程序如下：

a.损害前岩心渗透率K1的测定：使流动介质从岩心夹持器反向端挤入岩心进行驱替，流动介质的流速低于临界流速，直至流量及压差稳定，稳定时间不少于60min。注水井的流动介质应从岩心夹持器正向端入口进入岩心。

b.损害过程：将压裂液滤液装入高压容器中，用压力源加压，使滤液从岩心夹持器正向端入口进入岩心。当滤液开始流出时，记录时间、滤液的累计滤失量，精确到0.1mL。测定过程中，测定时间为36min，温度允许波动为±5℃。挤完后，并闭夹持器两端阀门，使滤液在岩心中停留2h，试验温度为压裂液适用温度。

c.损害后岩心渗透率K2的测定：按a方法测定岩心受到压裂液滤液损害后的流动介质的渗透率K2。

岩心渗透率K1，K2均按式计算：

基质渗透率损害率按式）计算

2.2岩心伤害室内测定流程

岩芯伤害室内测试装置由氮气瓶、中间容器、岩芯火持器等几部分组成。实验装置流程图如图1所示。

3 实验结果及分析

实验所使用压裂液及添加剂，地层水实验室配置。实验温度定在120℃左右。实验方法遵照SY/T 5107-2005《水基壓裂液性能评价方法》标准。

3.1 1号岩心0.4%压裂液岩心伤害实验

测试过程：A、正通煤油，测伤害前渗透率;B、反通压裂液破胶液，并稳定2h;C、正通煤油，测伤害后渗透率。

测试结果：煤油（通压裂液前）0.0123×10-3um2，煤油（通压裂液后）0.008，岩心伤害率34.9%。

3.2 2号岩心0.4%压裂液岩心伤害实验结果

测试结果：煤油（通压裂液前）0.0127×10-3um2，煤油（通压裂液后）0.0085，岩心伤害率33%。

3.3 3号岩心0.25%线性胶岩心伤害实验结果

测试结果：煤油（通压裂液前）0.018×10-3um2，煤油（通压裂液后）0.0142，岩心伤害率21%。

3.4 4号岩心0.25%线性胶岩心伤害实验结果

测试结果煤油（通压裂液前）0.0145×10-3um2，煤油（通压裂液后）0.0102，岩心伤害率29.6%。

4 结论

4.1从测试结果可以看出，0.4%压裂液对岩心的渗透率损害率平均为33%，属于中等偏弱低伤害;0.25%线性胶对岩心的渗透率损害率平均为25%，属于低伤害。

4.2压裂液浓度越低对储层的伤害率越低，对于高温深层及致密油储层应加大压裂液与储层的配伍性研究，尽可能减少液体对储层的浸泡时间，加快液体返排。

4.3岩心渗透率越低储层伤害率越大，对渗透率极低的储层进行压裂工艺和压裂参数设计时，应根据储层条件制订压裂液返排措施，加快压裂液的返排速度，同时针对大港油田浅层低渗可以考虑使用清洁压裂液，降低压裂液对地层的伤害。

参考文献：

[1]万仁溥《采油技术手册》（第九分册）压裂酸化工艺技术，石油工业出版社1998.1.

[2]崔明月.水基压裂液添加剂的应用与评价，油田化学，1997，14（4）.

作者简介：

赵玉东，男，硕士，2011年毕业于东北石油大学油气田开发工程专业，现在大港油田石油工程研究院工作，工程师，主要从事储层改造技术研究。通讯地址：天津滨海新区大港油田石油工程研究院。