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1、壓裂作業(yè)的儲層保護技術***化學與環(huán)境工程學院1概述壓裂是指采油過程中，利用水力作用，使油層形成裂縫的一種方法，乂稱油層水力壓裂。壓裂液在水力壓裂中起著重要的作用，它的好壞直接關系到壓裂施工的效果和增產(chǎn)效果。油層壓裂工藝過程是用壓裂車，把高壓大排量具有一定粘度的液體擠入油層，當把油層壓出許多裂縫后，加入支撐劑（如石英砂等）充填進裂縫，提高油層的滲透能力，以增加注水量（注水井）或產(chǎn)油量（油井）。壓裂應用技術在油氣W開發(fā)采收率低的問題、油氣的勘探開發(fā)和增儲上有著非常顯著的作用。我國大部分屬于低滲透層油氣藏，開發(fā)難度很大，一旦造成傷害，很難彌補，故應用壓裂技術開采好這類油氣藏意義十分重大
2、。近兒十年來，國內(nèi)外各大油田對壓裂技術方面進行了很多研究，開發(fā)出了常用的壓裂液有水基壓裂液、油基壓裂液、乳狀壓裂液、泡沫壓裂液及酸基壓裂液、天然植物膠凍膠壓裂液、清潔壓裂液等各種壓裂液體系。壓裂液中各種化學添加劑性能優(yōu)劣對減小壓裂液的地層傷害性十分重要，開展壓裂液傷害性研究及開發(fā)研制新型低傷害壓裂液體系十分必要。2壓裂作業(yè)對油氣層的損害2.1壓裂過程中引起儲層中粘土礦物的膨脹和顆粒運移儲層中的粘土礦物含量平均約為10%,雖然比例并不是很大，但它的化學性質極蘇活躍，往往在儲層打開后就會與外來流體發(fā)生各種物理或化學反應。造成潤失反轉，孔隙結構改變，滲透率降低等等一系列損害。所以說，粘土
3、礦物是造成儲層損害的主要因素之一。就以粘土礦物的水化膨脹為例，利用不鍍膜，水化冷凍后制樣方法，對含蒙脫石砂巖進行水化前后對比，水化后比水化前孔隙縮小約25%,可見其對儲層的損害程度具有很大的影響。2.2濾液進入喉道后因毛細管力作用而造成水鎖水鎖相對滲透率是指二相或二相以上的流體共存吋每一相的冇效滲透率與其絕對滲透率的比值，它反映了該相流體通過巖石能力的大小。從汕水兩相體系典型相對滲透率曲線吋知，水相飽和度稍冇增人，油相的相對滲透率就迅速下降。在壓裂施工過程中，侵入?yún)^(qū)濾液以“指進”替換地層流體而使水的飽和度增加。施工結束盾幵井返排，由于地層低滲透性和孔隙性差，毛管力作用使部分水被束縛
4、在儲M中，排液困難，導致地層損害。損害程度受地展壓力降、粘滯力和毛細管力影響，地層壓力降越慢，排液壓差越大，損害越小；粘滯力與地層孔隙大小、壓裂液粘度和流速宥關。在致密低滲油氣M壓裂改造施工中，毛管阻力較高，可達1.4MPa,排液困難，可能造成永久性堵塞，嚴重損害地足。濾餅和裂縫屮殘淹將損害到裂縫滲透率，減小導流能力，目前國內(nèi)外大量使用水基壓裂液，其中的成膠劑多數(shù)是天然植物粉劑，都有一定數(shù)量的殘濟，這種殘濟一是來自膠粉劑中水不溶物，二是破膠不完全所致。凍膠壓裂液在裂縫壁上,由于濾失的作用而形成濾餅，在此處聚集了大量的殘渣。濾餅和殘濟影響流休的通過，導致導流能力受到不同程度的損害。濾
5、餅的存在也將減小裂縫的有效寬度。由于緊靠縫壁的那一層支撐劑基本上被濾餅粘在一起，和鄰的那一層支撐劑和對自由，比較松散。因此，導流能力和滲透率下降的機理是由于濾餅沉積在并壁上而減小了支撐裂縫的有效寬度。濾餅存在的情況下，對儲層孔隙喉道起著嚴重的封堵作用，阻礙了流體的徑向流動，使地層的平均損害率達到了27.48%；而刮掉濾餅后，平均損害率僅為3.91%。因此，壓裂液濾餅對地層造成嚴重損害的同時，乂具有降低濾失，阻礙濾失液侵入儲層深部，起到減小地層損害程度的作用。2.4支撐劑嵌入和返排對儲層造成的損害支撐劑在裂縫中耍受到擠壓，當支撐砂子硬度小子巖石硬度吋，砂子將嵌入到巖石中。支撐劑對巖石
6、的嵌入而造成冇效縫寬的損失，影響了支撐劑的導流能力，從而降低了裂縫的滲透率。支撐劑嵌入產(chǎn)生的碎屑必然會影響裂縫的導流能力。W外實驗研究的定暈認識表明：由丁?嵌入引起的地層碎屑使裂縫充填層的導流能力明顯受到損害。在13.79MPa閉合應力下，只要5%的地層碎屑就可以使損害區(qū)域的導流能力降低到只冇初始導流能力的45%，20%的碎層將使導流能力降低到只有27%;在34.48MPa閉合應力下，10%地層碎屑將使嵌入?yún)^(qū)域中的充填導流能力降低到只有13.79MPa下原始充填導流能力的18%。在壓后的壓裂液返排以及采油生產(chǎn)過程中，容易出現(xiàn)支撐劑返排現(xiàn)象。特別是在一些閉合壓力不高，結構較疏松的地層
7、。當支撐劑流回到井眼吋，裂縫寬度減小，導致充填層的導流能力總體降低，也嚴重影響到壓裂作業(yè)處理效果。2.5壓裂液與原油乳化對儲層造成的損害在壓裂作業(yè)屮，常常會用到水基壓裂液，與儲層原汕兩相互不相溶，原油屮有天然的乳化劑，如膠質、瀝青和蠟等，膠質和瀝青是具有乳化性能的活性物質。當?shù)豈注入水基壓裂液時，壓裂液的流動其宥攪拌作用壓裂液會與油在儲M孔隙中流動時就會形成油水乳化液。乳化液粘度比地卜原油粘度高3.2?3.5倍，將堵塞地層，這種堵塞作用是乳狀液中的分散相在流經(jīng)地層毛管
