[发明专利]一种提高富有机质页岩基块渗透率的方法

说明书

本发明提供了一种提高富有机质页岩基块渗透率的方法。本发明通过在页岩气层注入液中添加酸和氧化性溶液，将液体注入富有机质页岩基块内部，氧化分解页岩有机质与黄铁矿，并酸溶碳酸盐矿物，形成溶蚀孔隙，实现纳米尺度孔隙改造，使渗流通道变大，连通性变好，从而提高页岩基块渗透率。该方法包括：根据有机质类型、含量选择氧化性溶液及浓度；将氧化性溶液和盐酸分别加入页岩气层注入液；注入液注入富有机质页岩基块内部；注入液与页岩充分反应之后，返排注入液。本发明可与页岩气井水力压裂改造协同作用，大范围提高基块渗透率，提升水力压裂后页岩气井产量，其操作工艺简单，经济成本低。

技术领域

本发明属于石油天然气开采技术领域，涉及一种提高富有机质页岩基块渗透率的方法，主要用于提高页岩气层基块岩石渗透率。

背景技术

页岩气是一种典型的非常规天然气，全球资源量巨大，极具开采价值。但页岩基块渗流通道以纳米尺度为主，基块渗透率主要介于纳达西至微达西，甲烷渗流阻力巨大，钻开页岩气层后，气井无自然产能，或日产气量极低，需要采取水力压裂增产措施，增加气井日产量。

水力压裂增产原理是“打碎”页岩，在气层内部形成人工裂缝网络，缩短基块内部甲烷气体流向裂缝的距离，增加气层整体渗透率，可以大幅提高压裂后气井日产量。

但纯力学的水力压裂是以产生尽可能多且复杂的裂缝为目的，对页岩基块孔隙或渗透率无改造作用。

为此，距离裂缝较远处的甲烷气体难以快速产出，导致压裂后页岩气井日产量下降速率快，并只能维持较低日产量，延缓了经济投资回报速率。因而，提高页岩基块渗透率，是增加水力压裂改造后气井日产量的重要方法。

页岩属于细粒沉积碎屑岩，是安静水体沉积与还原环境产物。因而，有机质与黄铁矿较为富集，在地质成岩与生烃过程中，加之碳酸盐矿物的胶结作用，严重充填了原生储集空间，使页岩致密化，基块渗透率降低至微达西至纳达西级别。为此，溶蚀或去除该三类组分，对于提高页岩基块渗透率至关重要。

页岩中的有机质、黄铁矿均属于强还原环境产物，在氧化条件下易被氧化分解。在土壤研究中，广泛利用氧化剂来去除土壤中有机质，去除效果显著；而露头页岩在风化作用下，其内部黄铁矿易被氧化，形成可溶性硫酸盐，并被雨水淋滤带出，表明黄铁矿易被氧化；同时，页岩碳酸盐矿物组分属于酸溶性矿物，遇盐酸极易被溶蚀。

室内实验与现场测试均表明，强氧化剂溶液可以很好解除油气层岩石孔隙内部的有机物堵塞，并显著提高岩石渗透率。但目前提高页岩基块渗透率的已有方法或措施，均未涉及通过氧化分解有机质、黄铁矿来改善页岩基块渗透率。因此，利用氧化性溶液氧化分解、含酸溶液溶蚀页岩组分，以改造纳米级孔隙，是提高页岩基块渗透率的主要方法，也是一种具备现场可操作性的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高富有机质页岩基块渗透率的方法，该方法利用盐酸溶液溶蚀碳酸盐矿物，利用强氧化性溶液氧化分解页岩有机质与黄铁矿，形成溶蚀孔隙，扩大页岩基块气体流动通道，并增加通道之间连通性，从而达到提高富有机质页岩基块渗透率目的。

该方法能够用于提高富有机质页岩基块内甲烷气体渗流能力，协同页岩气层水力压裂体积改造，充分发挥工作液与页岩之间力学-化学作用，显著提高压裂改造后页岩气井产量。

为达到以上目的，本发明提供以下技术方案。

优质页岩气层富含有机质、黄铁矿以及碳酸盐矿物。其中，有机质含量一般大于2％，黄铁矿含量介于1％～5％，碳酸盐矿物含量主要介于5％～20％，这三类组分的体积占页岩总体积的比例可达到10％以上，且在页岩中主要呈随机分布状态。因此，通过溶蚀或氧化分解去除上述三类组分，形成溶蚀孔隙，扩大页岩基块气体流动通道，并增加通道之间连通性，可以极大提高页岩基块渗透率。

一种提高富有机质页岩基块渗透率的方法，其特征在于包括如下步骤：