压后焖井机理浅析及对FL页岩气开发的效果影响

刘龙

摘 要：在FL页岩气主体区开发过程中，压裂后的试气方式一直是我们研究的重点内容。本文首先从室内试验入手，验证了页岩岩心经滑溜水浸泡后，孔隙度、渗透率均得到提升;同时对页岩进行自发渗析试验，发现页岩自发渗析后，能产生新的微裂缝，降低裂缝内原有含水饱和度，增加气体渗流通道。最后通过对FL页岩气主体区的试气情况对比，进一步验证了压后焖井对页岩气产能的有效影响。

关键词：页岩气;焖井;效果影响;岩心浸泡;自发渗吸

页岩气开采过程中，必须对页岩储层实施大规模水力压裂，才能形成工业产能。页岩储层压裂过程中压裂液返排率极低，大量压裂液滞留于储层中，但关井一段时间后，产能增加，引起了业界人士的广泛关注。出现这种压裂液残留地层却不会污染储层，反而使得气井表现出高产的特点的原因成为关注的焦点。滑溜水浸泡是否能提高页岩气基质的渗透性急需研究。同时针对压后焖井在FL页岩气主体区的应用效果，提出合理的焖井参数，进一步提高FL页岩气压后效果。

1 页岩岩心浸泡试验

1.1 试验器材及方法

实验材料包括YY1HF井岩心两块，降阻水500mL。其中降阻水配方：0.08% BRD-JZ3降阻剂+0.1%WDS-2A杀菌剂+0.3%WD-5L黏土稳定剂+0.3%WD-12助排剂。

实验方法：准备两块岩心（2.5cm×4cm），对其预处理后，做页岩脉冲覆压物性测试，包括孔隙度、渗透率、比表面积等。测试后的岩心用降阻水驱替48h，实验测试围压范围0～60MPa，模拟压后岩心伤害过程。驱替完成后的岩心测试其物性是否发生变化，并且用电镜扫描仪观测其黏土形态是否发生变化，能否改善渗流通道。

1.2 试验结果分析

对页岩进行脉冲覆压物理测试、氮气吸脱附测试和电镜扫描试验，得出的试验结果为：①页岩在经过减阻水浸泡后，岩心样品的平均孔隙度增加了50%，渗透率增加了25%;②模拟压后焖井状态，在经过减阻水浸泡后，岩心的氮气吸附量降低33%，说明压后适当的浸泡有利于吸附气向游离气转化，提高气井的初期产量和极限采收率;③通过电镜扫描观察，减阻水对岩心适当时间的浸泡，岩心内黏土形态变化不大，仅在空隙中见到少量减阻水试剂絮状物。

2 页岩自发渗析试验

页岩样品取自于重庆地区下志留统龙马溪组地层，实验前将样品放在65℃恒温条件下烘烤，直到质量不变，样品基本物性参数见表1。页岩Y2孔隙度小于页岩Y1，然而其脉冲渗透率远大于页岩Y1，这可能是由于页岩Y2孔隙连通性好。

试验结果分析：通过核磁共振技术测试页岩自发渗吸的试验中也发现，页岩自发渗析过程中核磁T2谱变化特征相对于砂岩具有特殊性。页岩T2谱呈孤立的双峰特征（左峰面积远大于右峰面积）。自发渗吸前期，T2谱增加较快，自发渗吸80min后，自吸量依然逐渐增加。其左峰的左翼随自发渗吸时间延长逐渐重合，表明微孔隙首先被充填;其左峰的右翼振幅逐渐增加，表明其稍大孔隙中水量逐渐增加;同时左峰的右翼逐渐向右移动，表明样品中产生了新孔隙。自发渗吸实验过程中，发现页岩样品表面微裂缝逐渐增加。因此，新产生的孔隙主要为大量微裂缝。页岩T2谱右峰面积基本无变化，表明大孔或裂缝在自发渗吸初期瞬间被充满。

从上述试验结果可以看出，页岩自发渗吸初期，液体首先迅速填满大孔隙或大裂缝，随后优先渗吸进入极微孔隙中，且逐渐将其充填满，稍大孔隙自发渗吸量缓慢增加，且左峰的右翼逐渐向右移动，表明出现了新的微裂缝。微裂缝中毛管力大，能够吸入大量压裂液，且返排压力往往小于该毛管力，微裂缝中大量压裂液无法返排，导致压裂液返排率低，大量滞留于页岩储层。关井一段时间后，压裂液沿微裂缝运移，在毛管力作用下，吸水膨胀产生大量新的微裂缝，降低原裂缝中的含水饱和度，增加了气体的渗流通道，导致压裂初期页岩储层水锁能够自我解除，从而增加页岩气产能。

3 FL页岩气焖井效果分析

3.1 FL页岩气焖井效果统计

目前FL页岩气钻塞试气期间焖井主要分布于区块中部，包括钻塞前关井和钻塞后试气前关井两种，从统计的35井次中可以看到：①钻塞前关井气井的压力存在部分下降趋势;②钻塞后关井气井压力主要呈现上升趋势。

3.1.1 钻塞前关井

通过对钻塞前关井情况的统计发现，在试气前未关井的86口生产井平均无阻流量49.6万方/天，而同区域采用钻塞前关井的30口生产井平均无阻流量为56.2万方/天，高于同区块未关井气井无阻流量，同时关井后钻塞返排量也低于未关井钻塞井（未包括钻塞漏失井次）。

3.1.1.1 焦页28-1HF井

焦页28号平台压裂施工结束关井25天后进行钻塞试气，通过与邻近相似地质条件、施工规模气井对比，发现关井后气井无阻流量相对较高。

3.1.1.2 焦页2-3HF井

焦页2-3HF与同平台焦页2-2HF对比、施工规模相近（焦页2-2HF砂量多），焦页2-3HF在钻塞期间落物打捞15天（类似焖井），测试时焦页2-3HF获得更高无阻流量。

3.1.2 钻塞后关井

通过对钻塞后关井的12口井无阻流量统计发现，钻塞后关井气井平均产能高于同区块整体无阻流量;同时关井后测试返排低于未关井测试返排液量。

焦页31-1HF井：钻塞后关井5天气井焦页31-1HF与未关井邻井焦页30-1HF井对比、施工规模相近，关井后气井无阻流量相对较低。

3.2 FL页岩气井焖井认识

初步认为页岩气关井（焖井）过程主要影响包括增强压力的扩散及提高页岩对压裂液的吸附率，降低返排，有利于提高气井单位压降产量。压裂液在页岩中的存在形式主要包括重力水、结合水和束缚水三种，同时三种存在形式的多少与压裂改造的裂缝体系相关，改造效果差的气井重力水较多，表现出返排液多;缝网越复杂，压裂液与储层接触面积越大，由于页岩气的黏土矿物颗粒表面常常带有电荷，表面具有吸附水分子的能力，大于自身重力而形成结合水，不能在自身重力下运动，当气井生产压差变化时，会提高这部分水的运移;同时部分压裂液也会在压裂过程中进入基质孔隙，这部分水被束缚很难返排。认为焖井有利于提高结合水吸附量。

但并非所有区块页岩气井焖井都有益于产能。从前期焖井情况得知，在存在较大尺寸天然裂缝的气井中采用焖井方式，并未有效提高气井产能，可能与压裂液大量滤失，页岩自发渗析现象相对较少有关。

4 结论与认识

①通过岩心浸泡试验，测得岩心样品的平均孔隙度增加了50%，渗透率增加了25%。岩心的氮气吸附量降低了33%，比表面积降低了40%，说明压后适当的浸泡不仅改善了天然气渗流通道，使天然气更容易采出，还有利于吸附气向游离气转化，提高气井初期产量和极限采收率;②页岩核磁T2谱具有孤立的双峰特征。随自发渗吸时间增加，液体首先瞬间充满大孔隙和裂缝，随后液體优先进入极微孔隙，稍大孔隙中液体随着自发渗吸时间逐渐增加。T2谱左峰的右翼逐渐向右移动，表明页岩自发渗吸过程中产生大量的微裂缝;微裂缝吸收是导致压裂液滞留的重要原因。关井一段时间后，在毛管力的作用下，页岩中原有微裂缝吸水扩张，并不断形成新的微裂缝，新微裂缝大量吸水，降低原裂缝中含水饱和度，气体渗流通道增多，从而使页岩气产能增加;③通过对FL页岩气主体区试气井测试产量对比分析，初步认为页岩气关井（焖井）过程主要影响包括增强压力的扩散及提高页岩对压裂液的吸附率，降低返排，有利于提高气井单位压降产量。

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