页岩气储层水锁自我解除的实验研究摘要
水锁是油气储层开采过程中重要的伤害因素。水锁是指在油气田开发过程中,压裂液、完井液、修井液等工作液进入储层导致储层渗透率下降的现象。水平井结合大规模多级水力压裂是开发页岩气的重要途径。在压裂后,良好页岩气储层往往返排率低(低至5%),大量压裂液滞留于储层中,导致储层渗透率下降,形成水锁。然而部分页岩气储层在关井一段时间后,水锁能够自我解除。本文针对页岩气储层水锁自我解除的特殊现象,选取了重庆地区下志留统龙马溪组页岩作为研究对象,并与致密砂岩和火山岩进行了对比,运用核磁共振实验和脉冲渗透率实验研究页岩自吸过程中样品含水分布特征和渗透率变化特征。自吸过程中,观测到渗透率存在上升和下降的变化趋势,渗透率随时间的恢复和增加使页岩气储层的水锁得以自我解除。实验观测表明,页岩恒源自吸是一个连续吸水过程,大孔隙和大裂纹迅速被自吸液充填,并向基质深部孔隙扩散,在强毛细管力作用下自吸液优先向小孔隙中扩散,之后逐渐向较大孔隙推进,该作用有利于气体的驱替。页岩无源自吸过程中,由于液体从较大孔隙向小孔隙扩散,使得较大孔隙中的液体饱和度得以降低,既能驱替小孔隙中的气体,又有利于气相相对渗透率的增加,是水锁得以解除的重要机理。在毛细管力和粘土膨胀力双重作用下,某些页岩内部可产生了大量微裂纹,并提高了页岩渗透率,是水锁得以解除的另一重要机理。因此,水力压裂施工后关井一段时间,通过页岩储层基质吸液可改善某些页岩储层的渗透性。基于实验测试,本研究提出,页岩储层水锁的自我解除现象,是由自吸过程中微裂纹扩张和自吸液向基质深部扩散引起的。本研究加深了对页岩气储层水锁自我解除特性的认识,为现场利用该特性提高页岩气产量提供了理论基础。
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