页岩气储层与压裂液体系相互作用机理与对策研究

Shale gas is an important unconventional gas resource,its main occurrence is free or adsorptive in shalestone with low porosity and low permeability.Generally, fracturing is needed in production of shale gas. In this project, the interaction of fracturing fluid on clay minerals in shale gas reservoir will be mainly studied, especially effects of the mutual transformation condition of clay minerals and reaction on the physical properties of the fractured reservoir.The interaction of organic fluids, the reaction between clay mineral and inorganic fluid and each modification and building function for fracturing fluid are also concerned in this project.The influnce mechanism and characters on the performance of the fracturing fluid will therefore be finded out through the study. The research results will prvide scientific basis for the optimization methods of shale gas fracturing fluid system and evaluation of the fracturing. This research will be an very important complement for the shale gas fracturing production system in a great degree.The efficient fracturing production of shale gas will be realized in the future.

页岩气是一种重要的非常规天然气资源，赋存状态多样,除极少量的溶解态天然气以外,以游离和吸附的方式赋存于富有机质的低孔低渗泥岩介质中，一般要经过压裂进行开采。项目拟应用室内实验、理论分析等方法，重点研究压裂液组分与页岩中可溶有机质流体的相互作用及其特征，认识典型压裂液组分与可溶有机质不同组分相互之间的作用机制与作用条件，评价单个作用方式对页岩储层伤害性，调整压裂液系适应性配置，通过压裂液与页岩气储层的相互作用研究，深化粘土矿物在页岩气压裂开采过程中与压裂液相互作用的机理研究，特别是地质条件下压裂液组分存在时粘土矿物相转化条件以及反作用于对页岩压裂储层的物性控制性影响，展开有机流体相互作用、粘土矿物-无机流体反应，及其各自对压裂液的改造和建设作用的探索性研究，查明各种因素对压裂性能的影响机制和影响特征。研究结果将为优化页岩气压裂开采技术方法，为我国非常规能源的大规模开发提供技术支持。

页岩气是一种重要的非常规天然气资源，赋存状态多样,除极少量的溶解态天然气以外,以游离和吸附的方式赋存于富有机质的低孔低渗泥岩介质中，一般要经过压裂进行开采。项目通过研究压裂液组分与页岩中可溶有机质流体的相互作用及其特征，认识典型压裂液组分与可溶有机质不同组分相互之间的作用机制与作用条件，评价单个作用方式对页岩储层伤害性，调整压裂液系适应性配置，通过压裂液与页岩气储层的相互作用研究，深化粘土矿物在页岩气压裂开采过程中与压裂液相互作用的机理研究，特别是地质条件下压裂液组分存在时粘土矿物相转化条件以及反作用于对页岩压裂储层的物性控制性影响，展开有机流体相互作用、粘土矿物-无机流体反应，及其各自对压裂液的改造和建设作用的探索性研究，查明各种因素对压裂性能的影响机制和影响特征。通过对4种活性剂的评价，优化出了性能较好的活性剂A-1和B-13；通过对3种助剂的评价筛选出了FB01为清洁压裂液助剂；通过对3种破胶剂的评价筛选，确定了清洁压裂液的破胶剂为吐温-80；通过大量实验研究，确定了性能较好的清洁压裂液配方：4% B-13+0.4%FB01+0.5%吐温-80；评价了清洁压裂液的性能：在助剂体积分数为0.1% 和0.2%时，表面活性剂 A-1 体积分数在很大范围内黏度都未达到30 mPa•s； 助剂体积分数为0.4%时，表面活性剂体积分数在 3% 左右时黏度达到 30mPa • s，满足了压裂液对黏弹性表面活性剂的要求； 粘弹性体系可以有效提高砂比和加砂强度，有利于避免出现砂堵；在吐温浓度达到0.5%以上时，具有最好破胶性能，体系粘度低于10mPa.s； 实验结果表明，该压裂液体系无残渣，对地层无伤害。清洁压裂液体系表现出一定的粘弹性，即在低剪切速率下呈现出牛顿流体特征，而在高剪切速率下则为非牛顿流体特征。