压裂关井后产量增加原因探究

师煜涵

（西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065）

专论与综述

压裂关井后产量增加原因探究

师煜涵

（西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065）

由于世界各国对能源需求越来越大，加之从常规储层中获取的油气供应日益减少，已经让油气田开发行业的关注点从常规油气转换到低渗透致密页岩储层上了。根据权威媒体的报道，美国与加拿大可采的页岩气总量分别达到了1 200万亿立方英尺和600万亿立方英尺。在现代油气田开发技术下，水平井技术和水力压裂技术的结合使得这些非常规油气可以被开采出来。压裂后，压裂液流出地面，便被称为返排。在返排期间获得的裂缝数据可以用来表征早期的地下裂缝系统。石油工程师们从页岩储层的返排数据中，得到了一个发现：在压裂后闷井一段时间，再开井生产，产量会提高很多，这不得不吸引我们探究其中的原因。

压裂液返排；闷井；增产

水力压裂的目的是为了获得高导流能力的裂缝,工程技术人员希望通过对返排流速的控制使支撑剂在裂缝内获得较好的铺置，进而使裂缝具有较高的导流能力[1-4]。传统意义上，在压裂作业时，当压裂液破胶后，要求压裂液快速返排，防止压裂液污染地层，使渗透率降低，从而影响产量，力求油气井快速进入生产。随着非常规油气资源的开发，对此有了新的认识。石油工程师们不再刻意追求在压裂液快速返排后，油气井的快速生产，因为他们发现，在快速返排后，关井一段时间，油气井的产量会有一个明显的提高。不得不说，这对传统观念是一个不小的挑战，但其增产原因，增产机理，目前还没有一个统一的定论，现在，基于理论研究和油田现场数据，从以下几点探究返排闷井后增产的原因：自吸作用，渗透作用，渗吸作用，重力分异作用。

1 自吸作用

当压裂时，水通过裂缝表面连接到基质时，水可能会被岩石自吸到基质中去，从而影响生产。自吸作用主要依靠毛细管力来控制。毛细管力是岩石孔隙结构，润湿性，表面张力和初始水/气饱和度的函数。在低渗透储层毛细管压力可以达到数百PSI甚至更大，从而自吸作用会变得相当显著。

2 渗透作用

渗透是水分子从半渗透膜低盐度一边向高盐度一边流动使溶解盐浓度达到平衡的现象。在地下环境下，高含泥的页岩沉积物表现出半渗透膜特征。与细颗粒沉积相比，页岩的非均质性更强，含有油母岩、黏土、石英、长石、黄铁矿和重矿物，许多页岩黏土含量高达80%，页岩孔隙分布更广。在产烃页岩中，存在大量的可动油和气以及高盐度束缚水，当黏土颗粒间和黏土内部充满高盐度盐水，一旦低盐度水与黏土接触，渗透压便促使水分子通过黏土颗粒间的中等尺度孔进入黏土内部形成电子双层交迭并使孔隙内盐度降低。而且，孔隙内压力上升（渗透压），一些大孔隙的盐和水被排出。由于压裂液为低盐度水与地层水存在盐度上大的差异，形成实际的渗透压力梯度，驱动压裂液由附近裂缝进入页岩内部。初始条件下，油占据大部分孔隙，水吸附在黏土表面。一旦低盐度水接触黏土，低盐度水进入黏土体微小空间，黏土膨胀压力升高，原油通过中孔驱出。特别是，有些页岩地层由于Ca2+、Na+与黏土表面负电荷桥接表现出亲油性，低盐度水侵入稀释地层水，Ca2+、Na+从黏土表面分离，从而润湿性变为亲水，油相渗透率增加，残余油饱和度降低，产油量增加。总的来说，由于页岩孔隙内存在黏土和高盐度水，某些产烃层与低盐度水接触时呈现出渗透作用，并驱使油层内油流动。气层也一样，气井压裂后关井几个月，重新开井产量会增加。

3 渗吸作用

渗吸是多孔介质自发的吸入某种润湿流体的过程。举例来说，如果所研究的油藏岩石是亲水的，水将沿着较细小的孔喉侵入基质岩块中，吸进的水把原油从低渗的基质岩块中沿着较大的孔喉被驱替出来。裂缝油被驱出后将为注入水所补偿，由于毛管渗吸作用，水可以将基质岩块中更多的原油置换和驱替到裂缝系统中。

4 重力分异作用

在带有垂直缝的非常规油气藏中，重力作用会影响裂缝中油气的分布。在关井期间，由于反向自吸作用，气体被排出裂缝，而水可以利用重力分离作用和气体分开。在关井期间，水由于自吸作用吸入到基质中去，而气体从基质排出到裂缝中去，并在裂缝中聚集。裂缝含气饱和度的增长是由于：

（1）毛细管压力，它是自吸作用的驱动力；（2）由于裂缝网格与基质中的压力不同，这是反自吸作用的原因；（3）长时间的关井给置换作用带来充足的时间。

自吸作用可以通过比较不同时刻吸水剖面来进行研究。随着关井时间的增加。从基质中产生的气体逐渐代替裂缝中的水。而重力的分异作用也越来越明显。

5 结语

自吸作用、渗透作用、渗吸作用、重力分异作用是压裂后闷井一段时间，再开井生产，产量提高可能的原因。由于目前没有一套完整解释该现象的理论，所以还需要科学、有效的研究下去。

［1］战菲，宋考平，尚文涛，杨二龙，刘丽.低渗透油藏单井CO2吞吐参数优选研究［J］.特种油气藏，2010，（5）：70-72+131.

［2］薛江龙，刘应飞，张键，杨浩森.哈拉哈塘油田缝洞性油藏注水参数数值模拟研究［J］.石油化工应用，2015，34（5）：65-68.

［3］任凯，葛洪魁，杨柳，吴珊，申颍浩.页岩自吸实验及其在返排分析中的应用［J］.科学技术与工程，2015，（30）：106-109+123.

［4］李皋，孟英峰，唐洪明，赵峰，颜海，肖春平.砂岩气藏水基欠平衡钻井逆流自吸效应实验研究［J］.天然气工业，2007，（1）：75-77+155.

新型煤基生物燃料有望替代汽油柴油

一种采用可再生能源、生物质能源、煤化工原料及配剂混合调配而成的绿色、低碳、清洁、经济的新型煤基生物燃料，在广西桂林研发成功。投入生产后，有望替代现有的汽油、柴油。12月1日，新型燃料的研发生产企业广西东奇能源技术有限公司向媒体通报了这一科研成果。

据悉，东奇能源公司已研发出R93#、R96#、R99#煤质醇基燃料和R0#、R-10#、R-20#煤基生物燃料等新型煤基燃料，可成为汽油、柴油替代品，能直接广泛运用于汽车、船舶、工业锅炉等行业和民用领域。煤基燃料在发动机中燃烧充分，尾气中的有害物质在相同车型上比汽油、柴油降低30%至50%以上，能大幅减少汽车尾气对环境的污染，同时，价格也可降低40%左右，是一种绿色、低碳、清洁、经济的新型燃料。

东奇能源公司副董事长蒙呈星说，这一新型燃料产品经过10多年的研发，攻克了一系列技术难题研发成功，已获得国家14项发明专利和9项科技成果，拥有完全的自主知识产权。新型燃料不需要对汽车发动机进行改造，可以与市场上销售的国标汽油、乙醇汽油、甲醇汽油、国标柴油以任意比例掺和使用或单独使用，百公里油耗低于国标汽油、柴油。

（摘自中国石油报第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

国家十三五重大科技专项“鄂尔多斯盆地大型低渗透岩性地层油气藏开发示范工程”低渗透致密砂岩气藏压裂裂缝及参数优化。

师煜涵（1993-），硕士研究生，现就读于西安石油大学油气田开发工程专业，主要研究方向为采油气工程理论与技术，邮箱：419064566@qq.com。