大民屯凹陷潜山裂缝储层压裂液损害评价及机理研究
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【摘要】大民屯潜山含油气丰度高，主要储集空间以裂缝为主，大部分潜山裂缝储层需要进行压裂改造。 针对大民屯凹陷储层特征，采用压裂液损害评价方法，分别从压裂液对裂缝性储层的损害和对支撑剂裂缝导流能力损害两个方面分析评价压裂液对增产效果的不利影响，得出潜山储层压裂液伤害结果，并根据测定分析结果提出了相应的技术对策，为该区现场压裂提供指导作用。
【关键词】潜山裂缝储层 压裂液 储层损害 造缝岩心 导流能力
辽河油区大民屯凹陷油气非常富集，潜山油气藏也是主要的产油层位，裂缝一般较为发育。该区属低孔、超低渗油藏，有效孔隙度为1.6%～4.1%，多发育垂直缝和高角度缝，岩性以砂泥岩互层、灰质白云岩和油斑混合花岗岩为主。为了提高油井产能改善油藏渗流条件，水力压裂是常用的增产措施。压裂液作为压裂改造油气层的入井流体，在压裂过程中起传递压力和携带支撑剂的作用，但也会对储层造成不同程度的伤害[1，2]。其滤液、残渣伤害会造成近压裂区域储层渗透率急剧降低，同时也降低了填砂裂缝的导流能力，进而影响单井储层改造效果，降低储层整体开发效果。因此，本文开展了压裂液对裂缝性储层伤害实验研究，并对下一步压裂液选择提出技术对策。
1 裂缝性储层压裂液损害机理分析
裂缝性储层孔隙性砂岩明显不同的是，裂缝既是裂缝性油藏流体的储集空间，又是渗流通道，裂缝是受损害的敏感部位，应主要考虑裂缝受到的损害[3-6]。总体来说压裂液对潜山裂缝性储层损害主要体现在以下方面：
（1）侵入裂缝的压裂液滤液会引起粘土矿物水化膨胀、分散运移，造成裂缝渗透率降低；
（2）压裂液沿地层裂缝进入地层，破胶后残渣堵塞地层及裂缝内孔隙和喉道，同时增强了滤液与油形成乳状液的界面膜厚度，难于破乳，降低裂缝渗透率损害地层；
（3）压裂液滤液进入地层，与裂缝充填物相互作用引起裂缝有效宽度减小，从而降低裂缝渗透率；
（4）压裂液滤失会在裂缝壁面形成内外滤饼，该层滤饼极为致密（如表1所示），渗透性极差额外增加了油气渗流阻力，如不清除将对油气由地层进入压裂填砂裂缝产生极为不利影响。
（5）压裂液对填砂裂缝导流能力的损害主要是由于压开的裂缝闭合，支撑剂嵌入储层，滤饼占据了部分以至整个支撑剂之间的间隙，导致裂缝导流能力大大降低，阻碍压裂液的反排和原油的产出[7]。综合以上分析压裂液对潜山裂缝储层油气渗流的不利影响主要体现在对储层裂缝渗透率和填砂裂缝导流能力的损害。
2 压裂液对储层损害人造裂缝岩心评价
储层岩石在井下受上覆地层压力和地层流体压力的共同作用，由于开采取心等作业过程中导致岩石受到的有效应力发生变化，引起储层渗透率的改变，这种现象称为应力敏感性[4]。目前对于裂缝性储层的入井液伤害研究多采用天然岩心进行纵向劈裂，即人造裂缝岩心进行驱替与污染实验，采用该方法关键在于井下裂缝实际宽度的准确模拟
2.1 围压对裂缝参数的影响
实验中选取辽河油田沈288、沈299井的岩心并分别将其劈裂人工造缝，利用岩心流动实验装置在常温下静态改变围压，测定岩心的气测渗透率。所采用的两口井岩心基质渗透率均极低，其基本参数如表1。
实验测得造缝岩心裂缝渗透率随着围压的变化，可以看出随着岩心围压的增加造缝岩心气测渗透率急剧下降，当围压超过3.5MPa后岩心气测渗透率下降缓慢趋于稳定。在不考虑基质孔隙有渗透能力的前提下，Mckoe根据达西定律的一般原理采用平行板模型，推导得到裂缝渗透率与裂缝宽度的关系如下[10，11]：
W——裂缝有效宽度，μm
可知裂缝渗透率与裂缝宽度的平方成正比关系，因此根据所测试的渗透率可以反推得到不同围压条件下的裂缝宽度，在污染评价实验中可以通过调节围压模拟井下不同的裂缝宽度。
2.2 压裂液造缝岩心动态污染评价
采用辽河油田常用的HPG和GHPG压裂液体系对造缝岩心进行动态污染，以模拟压裂液进入裂缝性储层并进行动滤失的过程，测定一定缝宽条件下污染前后渗透率值并计算渗透率恢复率。实验所用仪器为JHMD-Ⅱ高温高压岩心动态损害评价仪。
2.2.1？压裂液的配制与基本性能测定
压裂液制备：按交联比20∶1量取交联剂溶液和配比所需冻胶。
破胶液制备：将所制备的压裂液冻胶在地层温度100℃条件下密封恒温静置2h破胶，即可得到破胶液。
实验中分别测定了两个体系的粘度、残渣和滤失性 。
从实验结果可知，HPG和GHPG压裂液粘度较高，携砂性能、破胶性能较好，但GHPG体系的滤失速度较快，HPG体系的残渣含量较高。
2.2.2？造缝岩心压裂液动态污染
将人造裂缝岩心装入岩心夹持器中，根据围压与岩心渗透率和缝宽的关系，设置合理的围压值。正向采用煤油由平流泵低速驱替至稳态并测定岩心未受到污染的渗透率Ko。开启磁力泵将压裂液泵至岩心反向端面并动态循环以模拟压裂液注入过程，对岩心端面进行污染125min。最后再次采用煤油进行正向驱替测试岩心受压裂液污染后的渗透率Kod。根据以上步骤即可测得岩心在某一裂缝宽度条件下的压裂液污染渗透率恢复率。
从数据可以看出H P G压裂液对大民屯凹陷潜山裂缝储层的损害率为25.34%～36.28%，GHPG压裂液对裂缝储层的损害率为23.42～32.73%。实验规律：
（1）压裂液对于宽裂缝的损害率要大于窄裂缝；
（2）GHPG压裂液体系的储层保护性能优于HPG体系。
5 结论
（1）压裂液对潜山裂缝致密储层增产效果的不利影响主要是压裂液滤液、残渣和滤饼对于裂缝的堵塞与液相圈闭损害，导致储层裂缝渗透率降低，不利于油气由储层向填砂裂缝中流动；另外压裂液破胶不彻底，高粘度破胶液、固相残渣的存在会显著降低填砂裂缝的导流能力，影响增产效果。
（2）通过控制围压定量模拟地层条件下不同缝宽，采用造缝岩心进行压裂液动态污染测定渗透率恢复率，结果表明压裂液对宽裂缝的侵入深度更深，污染程度更大，压裂液对大民屯凹陷潜山裂缝性储层造成的损害率为23.42%～36.28%。
（3）通过对比加入不同压裂液体系支撑剂裂缝导流能力随闭合压力的关系，定量评价了压裂液对于压裂所形成裂缝导流能力的损害，结果表明压裂液破胶不彻底严重降低了压裂增产效果，其对裂缝导流能力的损害率高达44.42%～68.39%。
（4）在大民屯凹陷潜山裂缝储层开展压裂液损害评价及机理研究具有重要的现实意义，可以为大民屯潜山保护裂缝性储层压裂液技术提供对策，进而为大民屯潜山高效勘探开发提供技术支撑。
本文在编写过程中得到了中国石油大学蒋官澄教授的热情指点，勘探项目部陈振岩教授也在百忙中帮助修改，在此一并表示谢意。
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