压裂作业中的储层保护技术

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1、压裂作业的储层保护技术***化学与环境工程学院1概述压裂是指采油过程中，利用水力作用，使油层形成裂缝的一种方法，乂称油层水力压裂。压裂液在水力压裂中起着重要的作用，它的好坏直接关系到压裂施工的效果和增产效果。油层压裂工艺过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂（如石英砂等）充填进裂缝，提高油层的渗透能力，以增加注水量（注水井）或产油量（油井）。压裂应用技术在油气W开发采收率低的问题、油气的勘探开发和增储上有着非常显著的作用。我国大部分属于低渗透层油气藏，开发难度很大，一旦造成伤害，很难弥补，故应用压裂技术开采好这类油气藏意义十分重大

2、。近儿十年来，国内外各大油田对压裂技术方面进行了很多研究，开发出了常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液、天然植物胶冻胶压裂液、清洁压裂液等各种压裂液体系。压裂液中各种化学添加剂性能优劣对减小压裂液的地层伤害性十分重要，开展压裂液伤害性研究及开发研制新型低伤害压裂液体系十分必要。2压裂作业对油气层的损害2.1压裂过程中引起储层中粘土矿物的膨胀和颗粒运移储层中的粘土矿物含量平均约为10%,虽然比例并不是很大，但它的化学性质极苏活跃，往往在储层打开后就会与外来流体发生各种物理或化学反应。造成润失反转，孔隙结构改变，渗透率降低等等一系列损害。所以说，粘土

3、矿物是造成储层损害的主要因素之一。就以粘土矿物的水化膨胀为例，利用不镀膜，水化冷冻后制样方法，对含蒙脱石砂岩进行水化前后对比，水化后比水化前孔隙缩小约25%,可见其对储层的损害程度具有很大的影响。2.2滤液进入喉道后因毛细管力作用而造成水锁水锁相对渗透率是指二相或二相以上的流体共存吋每一相的冇效渗透率与其绝对渗透率的比值，它反映了该相流体通过岩石能力的大小。从汕水两相体系典型相对渗透率曲线吋知，水相饱和度稍冇增人，油相的相对渗透率就迅速下降。在压裂施工过程中，侵入区滤液以“指进”替换地层流体而使水的饱和度增加。施工结束盾幵井返排，由于地层低渗透性和孔隙性差，毛管力作用使部分水被束缚

4、在储M中，排液困难，导致地层损害。损害程度受地展压力降、粘滞力和毛细管力影响，地层压力降越慢，排液压差越大，损害越小；粘滞力与地层孔隙大小、压裂液粘度和流速宥关。在致密低渗油气M压裂改造施工中，毛管阻力较高，可达1.4MPa,排液困难，可能造成永久性堵塞，严重损害地足。滤饼和裂缝屮残淹将损害到裂缝渗透率，减小导流能力，目前国内外大量使用水基压裂液，其中的成胶剂多数是天然植物粉剂，都有一定数量的残濟，这种残濟一是来自胶粉剂中水不溶物，二是破胶不完全所致。冻胶压裂液在裂缝壁上,由于滤失的作用而形成滤饼，在此处聚集了大量的残渣。滤饼和残濟影响流休的通过，导致导流能力受到不同程度的损害。滤

5、饼的存在也将减小裂缝的有效宽度。由于紧靠缝壁的那一层支撑剂基本上被滤饼粘在一起，和邻的那一层支撑剂和对自由，比较松散。因此，导流能力和渗透率下降的机理是由于滤饼沉积在并壁上而减小了支撑裂缝的有效宽度。滤饼存在的情况下，对储层孔隙喉道起着严重的封堵作用，阻碍了流体的径向流动，使地层的平均损害率达到了27.48%；而刮掉滤饼后，平均损害率仅为3.91%。因此，压裂液滤饼对地层造成严重损害的同时，乂具有降低滤失，阻碍滤失液侵入储层深部，起到减小地层损害程度的作用。2.4支撑剂嵌入和返排对储层造成的损害支撑剂在裂缝中耍受到挤压，当支撑砂子硬度小子岩石硬度吋，砂子将嵌入到岩石中。支撑剂对岩石

6、的嵌入而造成冇效缝宽的损失，影响了支撑剂的导流能力，从而降低了裂缝的渗透率。支撑剂嵌入产生的碎屑必然会影响裂缝的导流能力。W外实验研究的定暈认识表明：由丁•嵌入引起的地层碎屑使裂缝充填层的导流能力明显受到损害。在13.79MPa闭合应力下，只要5%的地层碎屑就可以使损害区域的导流能力降低到只冇初始导流能力的45%，20%的碎層将使导流能力降低到只有27%;在34.48MPa闭合应力下，10%地层碎屑将使嵌入区域中的充填导流能力降低到只有13.79MPa下原始充填导流能力的18%。在压后的压裂液返排以及采油生产过程中，容易出现支撑剂返排现象。特别是在一些闭合压力不高，结构较疏松的地层

7、。当支撑剂流回到井眼吋，裂缝宽度减小，导致充填层的导流能力总体降低，也严重影响到压裂作业处理效果。2.5压裂液与原油乳化对储层造成的损害在压裂作业屮，常常会用到水基压裂液，与储层原汕两相互不相溶，原油屮有天然的乳化剂，如胶质、沥青和蜡等，胶质和沥青是具有乳化性能的活性物质。当地M注入水基压裂液时，压裂液的流动其宥搅拌作用压裂液会与油在储M孔隙中流动时就会形成油水乳化液。乳化液粘度比地卜原油粘度高3.2〜3.5倍，将堵塞地层，这种堵塞作用是乳状液中的分散相在流经地层毛管