低渗砂岩气藏压裂液伤害机理及评价

高天然，屈海瑜，常程

低渗砂岩气藏压裂液伤害机理及评价

高天然，屈海瑜，常程

（陕西延长石油（集团）有限责任公司延长气田采气三厂， 陕西 延安 716000）

低渗气藏在我国具有较大的规模，是未来天然气上产的主要方向。采用常规开采方式，难以取得较好的工业开采价值。压裂作为储层改造的一种有效手段，是低渗气藏增产以及提高经济效益的有效方法。压裂液是储层改造必不可少的媒介，其在压裂过程中传递压力、携带支撑剂，有效改善储层，但压裂液作为一种外来流体，同时又会对储层造成伤害，严重时造成气井减产甚至无产出。对压裂液伤害机理进行了分析，同时评价了目前常用的几种压裂液。

低渗气藏；伤害机理；压裂液筛选；压裂液评价

压裂是提高低渗气藏开发效果的有效途径，压裂液是储层压裂过程中的工作液，可携带支撑剂并传递压力，形成具有高渗流能力的裂缝，减少油气渗流阻力，提高油气井产能。但压裂液作为外来流体，又对储层存在一定的伤害，若压裂液选用不当，会造成气井减产，严重时甚至无产出，影响储层改造的效果[1-2]。因此分析压裂液的伤害机理，并在此基础上评价筛选压裂液是十分有必要的。

1 压裂液伤害机理

20世纪50年代压裂液开始应用于储层改造，经过数十年的发展，压裂液已形成丰富的体系，目前常用的压裂液主要有水基压裂液、聚合物压裂液、泡沫压裂液以及近年来备受关注的清洁压裂液等。作为一种外来流体，其不同程度的对储层造成一定伤害。常见的伤害主要有水敏伤害、水锁伤害、乳化伤害以及压裂液固体残渣伤害等。

1.1 水敏伤害

水敏伤害是指由于压裂液存在一定的滤失性，压裂过程中会侵入储层与储层中黏土矿物发生反应造成储层渗透率降低。水敏伤害的程度与黏土矿物的成分具有很大的关系，黏土矿物中水敏性强弱为蒙脱石＞伊利石＞高岭石＞绿泥石。压裂液侵入储层中，水敏性矿物遇水膨胀，造成孔隙吼道减小，导致储层渗透率降低。在压裂液中加入氯化钾、氯化铵等无机盐可以很好地抑制水敏反应，减少储层伤害[2-3]。

1.2 水锁伤害

水锁伤害是指外来工作液中的水相进入储层后，占据孔喉空间，增加油气渗流附加阻力。随着含水饱和度增加，油水界面张力增加，毛细管力大小与油水界面张力正相关，随界面张力增加而增大[4-5]。

图1 压裂液水锁伤害示意图

外来流体进入储层产生附加阻力，若地层压力大于附加阻力，天然气可突破毛管力产出，反之天然气无法产出。通过及时返排压裂液或加入表面活性剂可减少储层水锁伤害。

1.3 压裂液残渣伤害

压裂液残渣的主要来源于压裂液基液、各种添加剂以及压裂液冲刷下来的储层固相小颗粒等。常见的胍胶压裂液、田箐压裂液等均含有大量残渣。压裂液残渣在储层表面可形成滤饼，降低压裂液滤失，保护储层。但较小粒径的压裂液残渣可穿过滤饼侵入储层，堵塞储层孔喉空间，降低储层渗透率，引起储层伤害。学者张海龙等在室内实验分析了压裂液残渣对储层的伤害，认为压裂液残渣含量越高，对储层的伤害越大，渗透率越大的储层，压裂液残渣伤害越严重。另外，压裂液残渣在储层表面形成的滤饼，在一定程度上增加了压裂液返排的难度，也会储层造成伤害[6]。

另外，压裂液对储层的伤害还包括乳化伤害、润湿翻转伤害、吸附滞留伤害等等。

2 压裂液伤害评价

依据石油行业标准SY/T 5107—2005《水基压裂液性能评价方法》对Y区YTF-01压裂液、YTF-02压裂液进行评价。

2.1 压裂液剪切稳定性评价

压裂液需具备良好的抗剪切能力及携砂能力。采用旋转黏度剂分别测定YTF-01压裂液、YTF-02压裂液表观黏度，以5 min为间隔记录黏度数值，并绘制1 h内时间与黏度关系曲线。

压裂液在剪切作用下表观黏度随时间变化曲线（图2），表明，随着时间增加，压裂液黏度不断下降，但下降的幅度不断减少。YTF-01压裂液最终表观黏度为200 mPa·s，YTF-02压裂液最终表观黏度为147 mPa·s，黏度满足石油行业标准《压裂液通用技术条件》要求的，剪切1 h后黏度需大于50 mPa·s的要求。YTF-01压裂液、YTF-02压裂液具有良好的剪切稳定性及携砂能力。

表1 压裂液剪切稳定性评价结果

图2 压裂液表观黏度随时间变化曲线

2.2 压裂液残渣含量评价

压裂液残渣侵入储层，堵塞储层孔喉空间，降低储层渗透率，引起储层伤害。测定压裂液残渣含量是十分必要的。将50 mL YTF-01压裂液破胶液、YTF-02压裂液破胶液分别置于离心管中，烘干至恒重，测定残渣含量。

压裂液残渣测定结果（表2），表明，YTF-01压裂液残渣含量较高为196 mg·L-1; YTF-02压裂液几乎不含残渣。

表2 压裂液残渣测定结果

2.3 压裂液岩心伤害评价

依据石油行业标准SY/T 5107—2005《水基压裂液性能评价方法》测定压裂液对岩心伤害。

压裂液岩心伤害测定结果（表3），表明，YTF-01压裂液岩心伤害分布在18.4%～21.5%，平均为19.9%；YTF-02压裂液岩心伤害分布在10.7%～12.1%，平均为11.4%。YTF-02压裂液优于YTF-01压裂液，对岩心的伤害更小。

表3 压裂液岩心伤害测定结果

3 结 论

1）压裂液对储层的伤害主要有水敏伤害、水锁伤害、乳化伤害以及压裂液固体残渣伤害等。

2）水敏伤害的程度与黏土矿物的成分具有很大的关系，黏土矿物中水敏性强弱为蒙脱石＞伊利石＞高岭石＞绿泥石。

3）水锁伤害随界面张力增加而增大，通过及时返排压裂液或加入表面活性剂可减少储层水锁伤害。

4）压裂液残渣在储层表面可形成滤饼，降低压裂液滤失，保护储层。但较小粒径的压裂液残渣可穿过滤饼侵入储层，堵塞储层孔喉空间，降低储层渗透率，引起储层伤害。

5）YTF-01压裂液、YTF-02压裂液具有良好的剪切稳定性及携砂能力；YTF-01压裂液残渣质量浓度较高为196 mg·L-1； YTF-02压裂液几乎不含残渣；YTF-02压裂液整体优于YTF-01压裂液，对Y区岩心的伤害更小。

[1]张再华.临兴区块浅层气藏压裂液破胶优化[J].承德石油高等专科学校学报,2020,22(01):15-17.

[2]徐婷婷,陆丽,陈晔希.致密煤岩气藏压裂液损害实验评价[J].中国石油石化,2017(06):88-89.

[3]李征. 低孔低渗气藏压裂液伤害评价及优选[J]. 化工设计通讯, 2017, 43 (04): 38.

[4]樊欣欣,任晓娟.致密气藏压裂液伤害特征及实验影响因素分析[J].石油化工应用,2017,36(04):24-27.

[5]石华强,丁雅勤,丁里,等.苏里格气田东区气藏压裂液伤害机理分析及对策[J].石油天然气学报,2013,35(06):131-135.

[6]刘静,谢宾,陈锐,等.高含水饱和度致密砂岩气藏压裂液实验评价[J].天然气技术,2008(02):23-25.

[7]丁绍卿,郭和坤.应用核磁共振技术研究压裂液伤害机理[J].钻井液与完井液,2006(03):60-62.

Damage Mechanism and Evaluation of Fracturing Fluid in Low Permeability Sandstone Gas Reservoirs

（Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd., Yanchang Gas Field No.3 Gas Production Plant, Yan'an Shaanxi 716000, China）

Low-permeability gas reservoirs have a large scale in my country and are the main direction of natural gas production in the future. Using conventional mining methods, it is difficult to obtain better industrial development value. Fracturing, as an effective means of reservoir reconstruction, is an effective method to increase production and increase economic benefits of low-permeability gas reservoirs. Fracturing fluid is an indispensable medium for reservoir reconstruction. It transfers pressure and carries proppants during the fracturing process, and effectively improves the reservoir. However, as a foreign fluid, fracturing fluid can cause damage to the reservoir at the same time. In this paper, the damage mechanism of fracturing fluids was analyzed, and several fracturing fluids commonly used at present were evaluated, which was of great significance for guiding the efficient development of gas reservoirs.

Low permeability gas reservoir; Damage mechanism; Fracturing fluid screening; Fracturing fluid evaluation

2021-04-06

高天然（1987-），男，黑龙江集贤人，地质工程师，2009年毕业于大庆石油学院地球化学专业，从事气田地质研究工作。

TE34

A

1004-0935（2021）06-0901-03