壓裂關井后產量增加原因探究

師煜涵

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065）

專論與綜述

壓裂關井后產量增加原因探究

師煜涵

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065）

由于世界各國對能源需求越來越大，加之從常規儲層中獲取的油氣供應日益減少，已經讓油氣田開發行業的關注點從常規油氣轉換到低滲透致密頁巖儲層上了。根據權威媒體的報道，美國與加拿大可采的頁巖氣總量分別達到了1 200萬億立方英尺和600萬億立方英尺。在現代油氣田開發技術下，水平井技術和水力壓裂技術的結合使得這些非常規油氣可以被開采出來。壓裂后，壓裂液流出地面，便被稱為返排。在返排期間獲得的裂縫數據可以用來表征早期的地下裂縫系統。石油工程師們從頁巖儲層的返排數據中，得到了一個發現：在壓裂后悶井一段時間，再開井生產，產量會提高很多，這不得不吸引我們探究其中的原因。

壓裂液返排；悶井；增產

水力壓裂的目的是為了獲得高導流能力的裂縫,工程技術人員希望通過對返排流速的控制使支撐劑在裂縫內獲得較好的鋪置，進而使裂縫具有較高的導流能力[1-4]。傳統意義上，在壓裂作業時，當壓裂液破膠后，要求壓裂液快速返排，防止壓裂液污染地層，使滲透率降低，從而影響產量，力求油氣井快速進入生產。隨著非常規油氣資源的開發，對此有了新的認識。石油工程師們不再刻意追求在壓裂液快速返排后，油氣井的快速生產，因為他們發現，在快速返排后，關井一段時間，油氣井的產量會有一個明顯的提高。不得不說，這對傳統觀念是一個不小的挑戰，但其增產原因，增產機理，目前還沒有一個統一的定論，現在，基于理論研究和油田現場數據，從以下幾點探究返排悶井后增產的原因：自吸作用，滲透作用，滲吸作用，重力分異作用。

1 自吸作用

當壓裂時，水通過裂縫表面連接到基質時，水可能會被巖石自吸到基質中去，從而影響生產。自吸作用主要依靠毛細管力來控制。毛細管力是巖石孔隙結構，潤濕性，表面張力和初始水/氣飽和度的函數。在低滲透儲層毛細管壓力可以達到數百PSI甚至更大，從而自吸作用會變得相當顯著。

2 滲透作用

滲透是水分子從半滲透膜低鹽度一邊向高鹽度一邊流動使溶解鹽濃度達到平衡的現象。在地下環境下，高含泥的頁巖沉積物表現出半滲透膜特征。與細顆粒沉積相比，頁巖的非均質性更強，含有油母巖、黏土、石英、長石、黃鐵礦和重礦物，許多頁巖黏土含量高達80%，頁巖孔隙分布更廣。在產烴頁巖中，存在大量的可動油和氣以及高鹽度束縛水，當黏土顆粒間和黏土內部充滿高鹽度鹽水，一旦低鹽度水與黏土接觸，滲透壓便促使水分子通過黏土顆粒間的中等尺度孔進入黏土內部形成電子雙層交迭并使孔隙內鹽度降低。而且，孔隙內壓力上升（滲透壓），一些大孔隙的鹽和水被排出。由于壓裂液為低鹽度水與地層水存在鹽度上大的差異，形成實際的滲透壓力梯度，驅動壓裂液由附近裂縫進入頁巖內部。初始條件下，油占據大部分孔隙，水吸附在黏土表面。一旦低鹽度水接觸黏土，低鹽度水進入黏土體微小空間，黏土膨脹壓力升高，原油通過中孔驅出。特別是，有些頁巖地層由于Ca2+、Na+與黏土表面負電荷橋接表現出親油性，低鹽度水侵入稀釋地層水，Ca2+、Na+從黏土表面分離，從而潤濕性變為親水，油相滲透率增加，殘余油飽和度降低，產油量增加。總的來說，由于頁巖孔隙內存在黏土和高鹽度水，某些產烴層與低鹽度水接觸時呈現出滲透作用，并驅使油層內油流動。氣層也一樣，氣井壓裂后關井幾個月，重新開井產量會增加。

3 滲吸作用

滲吸是多孔介質自發的吸入某種潤濕流體的過程。舉例來說，如果所研究的油藏巖石是親水的，水將沿著較細小的孔喉侵入基質巖塊中，吸進的水把原油從低滲的基質巖塊中沿著較大的孔喉被驅替出來。裂縫油被驅出后將為注入水所補償，由于毛管滲吸作用，水可以將基質巖塊中更多的原油置換和驅替到裂縫系統中。

4 重力分異作用

在帶有垂直縫的非常規油氣藏中，重力作用會影響裂縫中油氣的分布。在關井期間，由于反向自吸作用，氣體被排出裂縫，而水可以利用重力分離作用和氣體分開。在關井期間，水由于自吸作用吸入到基質中去，而氣體從基質排出到裂縫中去，并在裂縫中聚集。裂縫含氣飽和度的增長是由于：

（1）毛細管壓力，它是自吸作用的驅動力；（2）由于裂縫網格與基質中的壓力不同，這是反自吸作用的原因；（3）長時間的關井給置換作用帶來充足的時間。

自吸作用可以通過比較不同時刻吸水剖面來進行研究。隨著關井時間的增加。從基質中產生的氣體逐漸代替裂縫中的水。而重力的分異作用也越來越明顯。

5 結語

自吸作用、滲透作用、滲吸作用、重力分異作用是壓裂后悶井一段時間，再開井生產，產量提高可能的原因。由于目前沒有一套完整解釋該現象的理論，所以還需要科學、有效的研究下去。

［1］戰菲，宋考平，尚文濤，楊二龍，劉麗.低滲透油藏單井CO2吞吐參數優選研究［J］.特種油氣藏，2010，（5）：70-72+131.

［2］薛江龍，劉應飛，張鍵，楊浩森.哈拉哈塘油田縫洞性油藏注水參數數值模擬研究［J］.石油化工應用，2015，34（5）：65-68.

［3］任凱，葛洪魁，楊柳，吳珊，申潁浩.頁巖自吸實驗及其在返排分析中的應用［J］.科學技術與工程，2015，（30）：106-109+123.

［4］李皋，孟英峰，唐洪明，趙峰，顏海，肖春平.砂巖氣藏水基欠平衡鉆井逆流自吸效應實驗研究［J］.天然氣工業，2007，（1）：75-77+155.

新型煤基生物燃料有望替代汽油柴油

一種采用可再生能源、生物質能源、煤化工原料及配劑混合調配而成的綠色、低碳、清潔、經濟的新型煤基生物燃料，在廣西桂林研發成功。投入生產后，有望替代現有的汽油、柴油。12月1日，新型燃料的研發生產企業廣西東奇能源技術有限公司向媒體通報了這一科研成果。

據悉，東奇能源公司已研發出R93#、R96#、R99#煤質醇基燃料和R0#、R-10#、R-20#煤基生物燃料等新型煤基燃料，可成為汽油、柴油替代品，能直接廣泛運用于汽車、船舶、工業鍋爐等行業和民用領域。煤基燃料在發動機中燃燒充分，尾氣中的有害物質在相同車型上比汽油、柴油降低30%至50%以上，能大幅減少汽車尾氣對環境的污染，同時，價格也可降低40%左右，是一種綠色、低碳、清潔、經濟的新型燃料。

東奇能源公司副董事長蒙呈星說，這一新型燃料產品經過10多年的研發，攻克了一系列技術難題研發成功，已獲得國家14項發明專利和9項科技成果，擁有完全的自主知識產權。新型燃料不需要對汽車發動機進行改造，可以與市場上銷售的國標汽油、乙醇汽油、甲醇汽油、國標柴油以任意比例摻和使用或單獨使用，百公里油耗低于國標汽油、柴油。

（摘自中國石油報第6731期）

The reason of production increases after fracturing shut-in

SHI Yuhan
（College of Petroleum Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

The increasing global energy demand coupled with the dwindling hydrocarbon supply from conventional resources has shifted the attention of the industry to low permeability tight and shale reservoirs.The reported that the technically recover able shale gas reserves in the United States and Canada are up to 1 200 Tcf and 600 Tcf,respectively.A combination of horizontal well technology and hydraulic fracturing has made exploitation of these reserves possible.A post-stimulation flow period,called flowback,follows the fracturing operation in an attempt to recover the fracturing fluid.Early-time production data obtained during flowback period present the earliest opportunity for characterizing the fracture system created underground.Engineers from shale oil reservoir row data,got a discovery,shut-in wells after fractur－ing a period of time,then the production will increase a lot,it attracetd us to explore the reasons.

flowback；shut-in；increase production

TE357.14

A

1673-5285（2017）01-0001-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.001

2016－12-14

國家十三五重大科技專項“鄂爾多斯盆地大型低滲透巖性地層油氣藏開發示范工程”低滲透致密砂巖氣藏壓裂裂縫及參數優化。

師煜涵（1993-），碩士研究生，現就讀于西安石油大學油氣田開發工程專業，主要研究方向為采油氣工程理論與技術，郵箱：419064566@qq.com。