压裂液对页岩吸附与膨胀性能评价方法研究

在页岩气开发的大规模体积压裂作业中,压裂液返排率一般在10%~60%,导致大量水滞留在储层内。以昭通、长宁和威远区块岩心为研究对象,采用X射线衍射分析及红外光谱法研究页岩膨胀性,重量法表征吸水机理、溶出致孔作用等,揭示不同工作液在页岩中赋存状态。结果表明,取样岩心黏土矿物含量为18%~20%,主要为绿泥石、伊利石和少量伊/蒙混层,采用蒸馏水、滑溜水、助排剂及防膨剂水溶液浸泡岩心1、3、5、7 d,XRD的1 nm处无明显变化,对比红外光谱未发现层间水吸收峰,吸液量及吸液速度与粒径及孔径成正比;超声浸泡页岩矿物溶出率为0.6%左右,主要为氯化钾和氯化钠,少量氯化钙,(BET)比表面积测试结果显示致孔作用不显著;清水浸泡粒径为0.154 mm的岩心,孔径随浸泡时间延长而减小,饱和时达到2.37%~2.85%,与孔容相当,完全占据孔容。XRD中1 nm处峰宽及峰高的变化为指导,用IR中层间水峰与硅氧峰比值进行验证,建立了评价黏土膨胀性能的方法 ;对川南岩心的评价结果显示,工作液浸泡页岩不会引起黏土膨胀;川南页岩中可溶性盐含量较低,工作液溶出致孔作用不显著;工作液中的水在足够长时间内可以进入纳米微孔道,占据微孔,但不会进入黏土矿物质晶格层间,不会因膨胀对地层造成渗透率伤害。

页岩气井返排规律及控制参数优化

压后排液作为压裂和后期生产"衔上接下"的关键一环,页岩气井压裂后返排控制参数的选择及返排制度的制定还一直处于探索阶段,返排控制参数对页岩气井返排率及气井产量的影响尚不明确,返排关井时间、返排油嘴使用和更换基本都凭经验和固定模式。通过某区大量页岩气井返排数据分析,研究了返排速度、压裂+关井期间压裂液与页岩作用对返排率和气井产量的影响,明确了页岩气井压后返排作法,研究结果表明,提高返排率有利于提高页岩气井产能,但返排率不是决定气井产能高低的关键因素;页岩气井压裂施工结束后关井有利于人工裂缝的继续扩展,提高单井产量,但关井时间过长会引起大量的压裂液滞留于地层对储层造成伤害,反而降低气井产能;提出开井初期采用慢返排模式更有利于提高返排率和单井产能,采用对"油嘴进行控制、逐级放大、连续、平稳"的排液制度。页岩气井返排规律及控制参数优化结果为该区块页岩气井压后返排控制参数的优化提供了依据。