岩心流动法评价压裂液对储层伤害的实验研究

页岩气储层水力压裂复杂裂缝导流能力实验研究王雷;王琦【摘要】为研究页岩气储层水力压裂后复杂裂缝导流能力,运用FCES-100裂缝导流仪,选取页岩地面露头岩心,加工成符合实验要求尺寸岩心板,将页岩复杂裂缝简化为转向裂缝和分支裂缝两种形式,用陶粒和覆膜砂两种类型支撑剂进行导流能力实验测试.实验结果表明:裂缝形态对导流能力影响较大,裂缝转向后导流能力明显低于单一裂缝,低闭合压力条件下转向裂缝与单一裂缝导流能力相差35％～ 40％,随闭合应力增大,差距逐渐增大;低闭合压力下陶粒导流能力高于覆膜砂,而当闭合压力增大后覆膜砂的导流能力反超陶粒,低铺砂浓度下反超趋势更加明显;分支裂缝存在时,等量支撑剂多条分支裂缝的等效导流能力小于单一裂缝,高闭合压力下分支裂缝中不同分支铺砂浓度的差异越大,导流能力与单一裂缝越接近.%In order to study the seepage capacity of complex fracture after fracturing of shale gas well,the outcrop shale being processed into the core plates whose size meets the requirements of the experiments,the complex fractures in the shale being simplified to two types:turning fractures and branching fractures,and ceramsite and coated sand being used as proppant,the seepage capacity of 2 kinds of complex fractures was tested by FCES-100 fracture flow deflector.The experimental results show that:the fracture morphology has a great influence on its seepage capacity,the seepage capacity of turning fracture is lower 35％～40％ than that of single fracture under low closing pressure,and the difference between both increases gradually with the increase of closing pressure;under low closure pressure,the seepage capacity of the ceramic proppant fracture is higherthan that of the coated proppant fracture,but with the increase of the closure pressure,the seepage capacity of the coated proppant fracture increases gradually and exceeds that of the ceramic proppant fracture,and the exceeding trend becomes more obvious under low sand concentration;the equivalent seepage capacity of branching fracture is lower than that of single fracture under the same amount of proppant,the difference between both dwindles with the increase of the difference in the sand concentration of different branch cracks under high closure pressure.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】5页(P73-77)【关键词】页岩气井;水力压裂;裂缝导流能力;支撑剂;复杂裂缝【作者】王雷;王琦【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;中国石油勘探开发研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE357.1王雷,王琦.页岩气储层水力压裂复杂裂缝导流能力实验研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2017,32(3):73-77.WANG Lei,WANG Qi.Experimental research on seepage capacity of complex fracture in shale gas reservoir after hydraulic fracturing[J].Journalof Xi′an Shiyou University (Natural Science Edition),2017,32(3):73-77.页岩气储层渗透率低、物性差，不采取增产改造措施一般没有工业产能[1-2]，而水力压裂是提高页岩气井生产能力的有效措施[3]。

碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价新方法
碳酸盐岩是一种重要的储层岩石，其裂缝性储层具有储存和输送地下气体和液体的能力。

在钻井过程中，钻井液的使用不可避免地会对裂缝性储层产生损害，导致裂缝网络的封闭和储层的渗流能力下降。

评价钻井液对裂缝性储层的损害程度对于合理选择钻井液体系、优化钻井工艺有着重要的意义。

本文提出了一种新的、基于岩心试验的碳酸盐岩裂缝性储层钻井液损害评价方法。

本方法的主要步骤如下：
1. 岩心样品的制备：从井下取得的岩心样品应经过处理后进行实验。

对岩心样品进行干燥，以去除其中的水分。

然后，对岩心样品进行切割，以获得合适的尺寸和形状。

2. 钻井液性能测试：选取合适的钻井液样品，进行流变学测试，包括黏度、密度、过滤失水量等。

3. 岩心渗透性测试：使用岩心渗透仪对干燥的岩心样品进行渗透性测试。

在测试之前，对岩心样品进行饱和处理，以模拟岩石在实际地下条件下的状态。

4. 钻井液损害实验：在岩心样品上进行钻井液损害实验。

将钻井液与岩心样品接触一段时间后，测量岩心渗透性的变化。

通过比较实验前后的渗透性变化，评价钻井液对裂缝性储层的损害程度。

5. 数据处理和分析：根据实验数据，计算钻井液对岩心样品渗透性的损害系数，评价钻井液的损害程度。

通过比较不同钻井液体系的损害系数，优选合适的钻井液体系。

本方法的优点是能够真实地模拟钻井液与裂缝性储层的相互作用过程，能够较准确地评价钻井液对储层的损害程度。

该方法还可以用于评价不同工艺参数对钻井液损害程度的影响，为优化钻井工艺提供依据。

酸性交联压裂液伤害性评价实验报告1 压裂液基础知识水力压裂是油气层改造与油井增产的重要方法，得到广泛的应用，对于油气的生产起着不可代替的作用。

几十年来,国内外油田对压裂液技术方面进行了广泛的研究。

该技术发展是越来越成熟，目前压裂液体系的发展更是日新月异，国内外均出现了天然植物胶冻胶压裂液、泡沫压裂液、酸基压裂液、乳化压裂液、油基压裂液、清洁压裂液等先进的压裂液进一步为油气的勘探开发和增储上做出了重大贡献。

我们对一些国内外先进的压裂液体系做了一些介绍，并了解了国内外压裂液的发展方向和概况。

同时为了更清楚地认识压裂液中各种化学添加剂性能优劣对地层伤的害性，对其伤害性的评价就显得十分重要和必要了。

1.1 压裂液在压裂施工中基本的作用：（1）使用水力劈尖作用形成裂缝并使之延伸；（2）沿裂缝输送并辅置压裂支撑剂；（3）压裂后液体能最大限度地破胶与反排，减少裂缝与地层的伤害，并使储集层中存在一定长度的高导流的支撑带。

1.2 理想压裂液应满足的性能要求：（1）良好的耐温耐剪切性能。

在不同的储层温度、剪切速率与剪切时间下，压裂液保持有较高的黏度，以满足造缝与携砂性能的需要。

（2）滤失少。

压裂液的滤失性能主要取决于压裂液的造壁滤失特性、黏度特性和压缩特性。

在其中加入降滤失水剂将大大减少压裂液的滤失量。

（3）携砂能力强。

压裂液的携砂能力主要取决于压裂液的黏度与弹性。

压裂液只要有较高的黏度与弹性就可以悬浮与携带支撑剂进入裂缝前沿。

并形成合理的砂体分布。

一般裂缝内压裂液的黏度保持在50~100mpa*s。

（4）低摩阻。

压裂液在管道中的摩阻愈小在外泵压力一定的条件下用于造缝的有效马力就愈大。

一般要求压裂液的降阻率在50%以上。

（5）配伍性。

压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体接触，不应该发生不利于油气渗率的物理或化学反应。

（6）易破胶、低残渣。

压裂液快速彻底破胶是加快压裂液反排，减少压裂液在地层中的滞留时间的必然要求。

降低压裂液残渣是保持支撑裂缝高导流能力，降低支撑裂缝伤害的关键因素。

压裂液伤害实验步骤试验步骤1( 将岩心切成直径25mm、长度20~80mm的圆柱状，并对切下的岩屑进行分类保留，写好标签妥善保存。

2( 对岩心进行洗油(乙醇:丙酮=3:1，体积比)。

易着火，必须时刻观察。

3( 将岩心放在烘箱100?左右里进行烘干。

每隔一段时间称量下岩心重量，确认重量无变化即为完全烘干。

4( 使用气体渗透仪，在三个不同的压力下进行渗透测量，取克氏渗透率。

5( 配制3%KCl盐水6( 将岩心进行抽真空真空饱和3%KCl盐水。

(气井岩心不用进行盐水抽真空饱和)7( 煤油去极性。

8( 使用高温高压动态损害仪，进行装岩心、排气、加围压。

1)从夹持器左部放入准备好的岩心。

2)用左柱塞将岩心旋到夹持器内，用力适当，岩心不够长时加铁岩心堵块。

3)连接好管线和快速线头，启动平流泵，关闭正向和反向出口阀，打开左柱塞上的堵头，正反向排尽管道中的空气。

4)打开面板上的围压泄压阀，在加围压时排尽夹持器内部空气。

5)设定电动泵的工作方式(手动—前进或后退，自动—恒压或跟踪)，启动电动泵，加载围压压力，比实验压力高2~3MPa为宜，停电动泵。

6)若夹持器需加温，必须边升温边加压保证围压比实验压力高2~3MPa。

7)若因温度升高，围压压力升高，电动泵可以自动后退，放掉多余的压力。

9( 损害前岩心渗透率K1的测定1)右柱塞顶紧，检测右柱塞上的垂直阀门是否打开(测试渗透率时打开，进行压裂液损害时关闭)。

2)在损害评价系统中输入岩心编号、直径、长度，流体名称、粘度、密度、体积，孔隙度，及气体渗透率等相关数据。

关闭出口阀，装入3%KCl饱和盐水，设定加热温度开始加热。

3)当实验温度达到设定值时，围压加到设定值，打开出口阀和实验调节阀，设定实验流量，启动平流泵开始实验。

4)使3%KCl盐水从岩心夹持器反响端挤入岩心进行驱替，流速低于临界流速。

直至流量及压差稳定，稳定时间不少于1h。

注水井的流动介质从岩心夹持器正向端入口进入岩心。

动态情况下压裂液的破胶液造成储层伤害的主要原因研究摘要：本文阐述了在利用FDS-800-10000地层伤害仪在动态情况下压裂液破胶液对地层伤害的影响规律。

根据压裂液破胶液中固相和液相的不同伤害机理，分析压裂液破胶液在伤害不同渗透率储层时的主要伤害因素；通过切换不同的剪切速率，分析在压裂液返排时返排速度对地层伤害的影响规律。

研究结果对今后压裂液的性能选择和现场施工有重要意义。

关键词：压裂液破胶液地层伤害渗透率；动态滤失岩芯实验一、前言压裂作为油气层的主要增产措施已得到迅速的发展和广泛的应用，选择合适的压裂液体系，减少压裂液对储层的伤害是提高单井产量的关键技术之一。

人们通过静态岩芯实验针对残渣含量、滤失系数、与地层配伍性等性能，研发了多种压裂液。

目前压裂液破胶液的伤害机理主要为：水锁效应、粘土矿物的膨胀和颗粒运移、吸附滞留、储层润湿性改变，残渣堵塞孔道，残渣形成滤饼。

如果能针对不同渗透率储层抓住评价压裂液性能的重点，就会让压裂施工中压裂液的正确选择事半功倍。

二、实验器材及配方选取1.试验器材岩心抽空加压饱和实验装置；ED53型热对流式烘箱；XT220A电子天平；MARS流变仪；恒速搅拌仪；FDS-800-10000地层伤害仪；高速离心分析仪。

天然岩芯：2.5cm*2.5cm，分选出300-500×10-3μm2和1-10×10-3μm2两种渗透率级别若干。

2.配方的选取优选目前主流的水基压裂液（羟丙基胍胶）的两套配方，参照行业标准《SY/T5107-2005水基压力液性能评价方法》在70℃条件下进行基本性能测定，详见表1。

三、实验方法及数据处理1.流程及装置本实验利用了FDS-800-10000地层伤害仪的动态循环驱替装置来实现驱替过程中伤害液在岩芯端面的动态剪切。

具体操作标准依照《标准SY/T5107-2005》。

（流程图见图1）2.中高渗透率岩心伤害规律根据图3所示，在中高渗透率储层中，同一配方破胶液滤液对储层的伤害明显低于破胶液本身对储层的伤害，且破胶液对储层的伤害随其在岩芯端面的剪切速率增加而有明显的降低趋势。

压裂液评价及优化压裂液的研究是压裂改造的重要研究内容，其性能除了在施工时要求具有良好的耐温耐剪切性能及流变性能、低的施工摩阻和良好的支撑剂输送能力外，在施工结束后还能彻底破胶快速返排，使进入储层的压裂液滤失液造成的伤害最小，从而获得理想的压裂效果。

根据国内外多年研究，压裂液的伤害主要体现在以下两大方面，首先是压裂液滤液及残渣对储层基质的伤害。

压裂液滤液进入储层基质，接触储层中的水敏性矿物，使之发生膨胀，导致孔隙孔喉变小，流体的流动变得困难。

由于储层岩石的孔隙孔喉小，压裂液滤液进入后，在毛细管力作用下，发生物理堵塞，主要是水锁、气锁和贾敏效应，增大流体的流动阻力。

当压裂液的优选针对性不强时，存在与地层岩石、地层水不配伍的情况，从而导致多种形式的伤害。

压裂液残渣高时，破胶后的残渣堵塞在裂缝壁面的基质孔隙中，导致流体流动阻力增大。

另外，储层通常都有不同类型、不同程度的敏感性，当压裂液与储层不配伍或配伍性不好时，也会引起储层的敏感性伤害。

其次是压裂液冻胶和残渣对水力支撑裂缝的伤害与解决方法。

当压裂液不能很好破胶，或压裂液残渣含量高时，它们就会降低水力支撑裂缝的渗流能力或导流能力，主要有两种方式：一是压裂液的滤饼、压裂液浓缩物充填在支撑剂中；另一种是压裂液中的水不溶物堵塞在支撑剂的孔隙中。

针对这两种情况，可以通过加大破胶剂量和合理的破胶剂追加程序，使之彻底破胶；通过优选稠化剂及其浓度，降低水不溶物、残渣量。

在室内研究基础上，从“降低残渣、降低粘滞阻力、降低大分子物质”出发，完成了压裂液体系的室内研究和性能评价，并进行现场试验和应用。

1.1 压裂液添加剂筛选评价在对储层地质特征、流体性质和储层敏感性分析研究的基础上，从添加剂的优选、压裂液体系的组成、各项性能等方面进行了分析研究，采用了真实的砂岩模型从微观机理上进行了压裂液对储层的伤害实验分析研究，目的是为了评价压裂液滤液对储层的伤害程度以及各添加剂发挥作用程度。