水化作用下页岩微观孔隙结构的动态表征——以四川盆地长宁地区龙马溪组页岩为例

作     者：曾凡辉 张蔷 陈斯瑜 郭建春 范宇 任文希 王星皓 ZENG Fanhui;ZHANG Qiang;CHEN Siyu;GUO Jianchun;FAN Yu;REN Wenxi;WANG Xinghao

作者机构：“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 中国石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司 中国石油西南油气田公司页岩气研究院 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2020年第40卷第10期

页      面：66-75页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家科技重大专项“页岩气排采工艺技术及应用”(编号2017ZX05037-004)、四川省科技计划项目“页岩水化纳米孔多尺度多场耦合气—水两相流动研究”(编号:2020YJ0135) 

主　　题：水化作用 页岩气储集层 黏土矿物 微观孔隙结构 水化应力 焖井时间 早志留世龙马溪期 四川盆地 长宁地区 

摘      要：为了研究真实压裂环境下水化作用对页岩孔隙结构的影响,选取四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组页岩样品,在90℃储层温度下开展了页岩压裂液自吸及水化实验;采用扫描电镜、低温N2吸附、高压压汞、CT扫描等实验手段,对比了水化0 d、5 d、10 d、20 d时页岩样品颗粒形态、孔径、比表面积等孔隙结构参数的宏观演变过程,并且对页岩孔隙结构变化的原因进行了剖析;开展单黏土矿物(蒙脱石、伊利石)水化实验,对比单黏土矿物的水化特征,进而从机理上研究了水化对页岩微观结构的影响。研究结果表明:①黏土矿物水化可以促进页岩层理面间微裂缝的产生,由于水化诱导裂缝尺度较小,分布较为密集,微观上能局部相互连通,从而对页岩储层物性有明显的改善作用;②随水化时间延长,微裂缝由延伸扩展到趋于闭合,孔隙体积先增大后减小,并在水化5 d时达到最大值;③黏土矿物水化膨胀相对于水化应力变化的滞后性是导致页岩微观结构变化的主要原因,并且伊利石的水化膨胀体积小于蒙脱石;④无机阳离子可以抑制黏土矿物水化,K+、Na+、Ca2+的抑制效果依次变差。结论认为,水化作用可以提高页岩储层的渗透率,研究区龙马溪组页岩储层压裂后的合理焖井时间推荐为5 d,而对于蒙脱石含量较高的页岩气储层则可以适当延长焖井时间。