＊王守峰 王寬

（中國(guó)石油吉林油田油氣工程研究院 吉林 138000）

不同類型注入液體對(duì)返排影響實(shí)驗(yàn)研究

＊王守峰 王寬

（中國(guó)石油吉林油田油氣工程研究院 吉林 138000）

不同類型壓裂注入液體表現(xiàn)出不同的返排特性。選擇合適的注入液體有助于提高壓裂返排，從而提高壓裂效果。對(duì)國(guó)內(nèi)某低滲透區(qū)塊巖心進(jìn)行室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究，主要進(jìn)行了巖心潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)及滲透性、潤(rùn)濕性對(duì)注入液體返排影響的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該區(qū)塊低滲透巖心容易發(fā)生水鎖傷害，加入優(yōu)選的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑后能夠提高接觸角，從而降低水鎖傷害。不同的滲透率、潤(rùn)濕性對(duì)液體返排有一定影響，隨著滲透增加，返排量相對(duì)較大。水濕指數(shù)越高，返排率越低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)壓裂液返排施工具有很好的指導(dǎo)意義。

注入液體；巖心實(shí)驗(yàn)；潤(rùn)濕性；滲透率；返排

壓裂液返排是壓裂工程中的一項(xiàng)非常重要的工作，為了提高壓裂返排效果，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量研究工作，目前研究較多的通常是返排發(fā)生支撐劑回流以及如何控制回流。實(shí)際施工中，返排過(guò)程不但涉及到支撐劑回流問(wèn)題，同時(shí)壓裂液體的返出量也是非常重要。壓裂液體返排量影響因素很多，其中，注入流體與裂縫基質(zhì)及裂縫通道是否反應(yīng)也是壓裂液返排量大小的重要影響因素，這方面目前研究較少。因此有必要通過(guò)室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究不同注入液體對(duì)返排影響，進(jìn)而優(yōu)化壓裂液方案，對(duì)壓裂液返排施工具有指導(dǎo)意義。

1.儀器和材料

表面張力儀；界面張力儀；平流泵；恒溫流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀。所用材料有：表面活性劑；標(biāo)準(zhǔn)鹽水；標(biāo)準(zhǔn)煤油。所用巖樣為現(xiàn)場(chǎng)取樣，注入液體為標(biāo)準(zhǔn)鹽水，加入表面活性劑調(diào)節(jié)其表面張力，實(shí)驗(yàn)?zāi)M溫度125℃。

2.實(shí)驗(yàn)方法

(1)巖心潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法

①巖石自吸3%KCL實(shí)驗(yàn)；②氣驅(qū)至束縛水飽和度，測(cè)束縛水下氣體的有效滲透率；③干巖心至原始含水飽和度（33%），氣測(cè)滲透率；④烘干巖心；⑤巖心自吸潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑溶液實(shí)驗(yàn)；⑥將巖心用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑溶液驅(qū)替1～2PV；⑦重復(fù)步驟①－⑥。

(2)滲透率及潤(rùn)濕性影響評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法

將抽空并飽和標(biāo)準(zhǔn)鹽水的巖樣裝入巖心夾持器中，加封閉壓力2．0～2．2MPa，恒溫3h后測(cè)水相滲透率。煤油正向驅(qū)替至出口100%出油，測(cè)定油相滲透率；反向驅(qū)替煤油，計(jì)量驅(qū)出的煤油體積和存留在巖石中液體體積；煤油正向驅(qū)替巖心至出口100%出油，計(jì)量驅(qū)出的注入液體體積，測(cè)定損害后的油相滲透率。驅(qū)出液與總注入液體比值為返排率，損害前后的油相滲透率差值與損害前滲透率比值為滲透率損害率。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

(1)巖心潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)用水為過(guò)濾清水，實(shí)驗(yàn)用氣為空氣，實(shí)驗(yàn)接觸角結(jié)果如表1，從表1中可以看出，該區(qū)塊巖心為水濕性較強(qiáng)，容易產(chǎn)生水鎖傷害。儲(chǔ)層巖心表現(xiàn)為顯著的水鎖傷害特征，吸附是致密氣藏水鎖傷害的內(nèi)因。

表1 巖心表面潤(rùn)濕性測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表2 巖心表面潤(rùn)濕性測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

巖石處理后烘干，測(cè)量水在巖石表面上的接觸角，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2中可以看出，優(yōu)化的表面活性劑能使巖石表面發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，水滴在巖石表面接觸角發(fā)生了很大的變化，潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑處理后巖石表面的接觸角在87．90－108．7°之間，平均為97．7°，巖石表面為中性，略帶憎水。

(2)滲透率的影響

圖1是注入液體表面張力與注入液體返排率和滲透率損害率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1類巖心滲透率0．15mD；另1類巖心滲透率范圍為1．8mD；（2種巖樣均具有相同的弱親水性）。

圖1 不同滲透率巖樣注入液體表面張力與返排率關(guān)系

由圖1可以看出，液體返排率隨注入液體表面張力的降低而提高，巖心滲透率損害率隨注入液體表面張力的降低而減??；注入表面張力相同的液體，相對(duì)滲透率低的巖樣中的液體返排率低于相對(duì)高滲透性的巖樣，巖心滲透率越低，損害率則越高。

表3 注入液體表面張力與煤油間界面張力的關(guān)系

表3是注入液體的表面張力與注入液體-煤油間界面張力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由表3可知，注入液體的表面張力越低，注入液體與煤油間界面張力就越低；因此，降低注入液體的表面張力，實(shí)際是降低了注入液體與煤油間界面張力?，F(xiàn)有理論分析結(jié)合認(rèn)為，毛細(xì)管附加阻力與注入液體與煤油間界面張力成正比；注入液體表面張力的降低，意味著減小毛細(xì)管產(chǎn)生的阻力，因而提高了注入液體的返排率和降低滲透率損害率。

高滲透性巖樣比低滲透性巖樣具有更大的孔道半徑，相同表面張力的注入液體在高滲透性巖樣中產(chǎn)生的毛細(xì)管附加阻力比低滲透性巖樣中小。因此，高滲透性巖樣中的注入液體比低滲透性巖樣中的注入液體更容易返排出，因而高滲透巖心的滲透率損害率較低。

(3)潤(rùn)濕性的影響

實(shí)驗(yàn)用巖樣均具有相近的空氣滲透率，約為3．465 mD，其中1組巖樣具有強(qiáng)親水性，其水濕指數(shù)為0．92；2組巖樣具有強(qiáng)親油性，其水濕指數(shù)為0．16。圖2是用2組潤(rùn)濕性巖樣得出的注入液體表面張力與注入液體返排率和滲透率損害率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2 不同潤(rùn)濕性巖樣注入液體表面張力與返排率關(guān)系

由圖2可知，液體返排率隨巖樣親水性的增強(qiáng)而降低，滲透率損害率隨巖樣親水性的增強(qiáng)而提高。

在親水性巖樣中，水相注入液體為潤(rùn)濕相流體，在毛細(xì)管力的作用下容易進(jìn)入巖樣的細(xì)小孔道；油相返排注入液體時(shí)，毛細(xì)管力是阻力，細(xì)孔道中的注入液體不易被煤油返排出；巖樣親水性越強(qiáng)，進(jìn)入細(xì)小孔道中的注入液體越多，注入液體越不容易被返排出，滲透率損害率越高。在親油性巖樣中，水相注入液體為非潤(rùn)濕相流體，注入液體不易進(jìn)入細(xì)小孔道，大孔道中的注入液體容易被煤油返排出；巖樣親油性越強(qiáng)，進(jìn)入細(xì)孔道中的注入液體越少，注入液體越容易被返排出，滲透率損害率越低。

4.結(jié)論與建議

(1)氣藏巖石的表面是親水的，由于巖石表面的親水性，表現(xiàn)為水濕性較強(qiáng)，潤(rùn)濕角小，容易產(chǎn)生水鎖傷害。

(2)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑處理后巖石表面上的水滴接觸角發(fā)生了很大的變化，平均為97．7°，巖石表面為中性，略帶憎水。顯著減少水鎖傷害。

(3)降低注入液體的表面張力，是提高油氣井生產(chǎn)作業(yè)時(shí)注入液體返排效果、減小儲(chǔ)層損害的有效途徑。

(4)為保護(hù)油氣層，減小注入液體對(duì)儲(chǔ)層的損害，要求用于低滲透性儲(chǔ)層壓裂液有更低的表面張力；用于親水性儲(chǔ)層注入液體有更低的表面張力。

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王守峰（1982～），男，中國(guó)石油吉林油田油氣工程研究院，研究方向：天然氣試采氣工藝技術(shù)研究與應(yīng)用。

(責(zé)任編輯李鵬波）

Experimental Study of the Influence of Different Types of Injected Liquids on Flowback

Wang Shoufeng, Wang Kuan
(PetroChia Jilin Oil Field and Oil Gas Engineering Institute, Jilin, 138000)

Different types of fracturing injected liquids show different flowback characteristics. Choosing appropriate injected liquid is helpful to improve fracturing flowback and then improve the fracturing effect. This paper takes indoor physical simulation experimental study of one domestic low-permeability block core, and it mainly includes the study of the influence of core wettability reversal experiment and permeability, wettability on injected fluid flowback. The experimental results show that the low-permeability core in this block is easy to have the water locking damage, after adding the optimized moist reverse agent, it can improve the contact angle, thereby reduce the water locking damage degree. Different permeability and wettability have different effects on the fluid flowback, besides, with the increase of permeability, the flowback quantity will be relatively large. The higher the water-dampness index, the lower the flowback rate will be. The experiment result has very good guiding significance for fracturing fluid flowback construction.

injected liquid；core experiment；wettability；permeability；flowback

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