[发明专利]一种页岩气井水力压裂后环境友好持续改造方法

说明书

本发明涉及一种页岩气井水力压裂后环境友好持续改造方法。页岩气体产出经历解吸‑扩散‑渗流过程，水力压裂形成复杂缝网仅提高气体渗流能力，而对气体解吸‑扩散能力作用甚微，导致气井压后开采初期产量递减快；同时单井压裂液用量大，且压后返排率普遍低于30％，滞留压裂液诱发储层损害。考虑页岩中有机质、黄铁矿在还原环境沉积，氧化条件下易分解特性，结合压裂液大量滞留特征，通过在压裂液中加入氧化剂，氧化溶蚀诱发页岩孔缝溶扩效应，实现对页岩基质的进一步改造，提高气体解吸‑扩散能力，增强气井水力压裂效果，提高气藏采收率。本发明属于石油天然气开采技术领域，涉及一种页岩气井水力压裂后环境友好持续改造方法。

技术领域

本发明属于石油天然气开采技术领域，涉及一种增强页岩气井水力压裂效果的方法，主要用于巩固页岩气井水力压裂效果，提高页岩气产量。

背景技术

水力压裂破碎页岩基质，同时开启天然裂缝，使得气层内部形成复杂人工裂缝网络，缩短气体从基质到裂缝的渗流距离、增大泄流面积，实现页岩气藏经济开发。页岩基质渗流通道以纳米尺度为主，基质渗透率主要介于纳达西至微达西，气体渗流阻力巨大，且吸附/游离气并存，气体传输能力低。水力压裂是以产生尽可能多且复杂的裂缝为目的，但缺乏对页岩基质微纳米孔缝的进一步改造能力。同时，水力压裂过程单井用液量上万立方米，关井期间压裂液通过自发渗吸进入页岩基质，且在微纳米孔隙表面被束缚难以有效返排，压裂液滞留量占入井液总量的70％以上。大量压裂液滞留储层，会产生水相圈闭等一系列储层损害，削弱页岩气井压裂改造效果。

页岩气体产出需经历解吸-扩散-渗流过程，目前的水力压裂技术主要致力于提升页岩气藏的渗流能力，而对提高页岩气体在微纳米孔缝中的解吸-扩散速率的考虑不足，忽视了气体解吸-扩散能力低引发供气不足，导致页岩气井压后开采初期气井产量呈指数递减。因此，提高微纳米孔缝的解吸-扩散能力，是增加水力压裂改造后气井日产量，延缓产量衰减速率的重要方法。

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，且在地质成岩与生烃过程中，存在碳酸盐矿物的胶结作用，故含有一定量的碳酸盐矿物，如方解石和白云石。露头页岩在风化作用下发生岩石破裂，同时伴随可溶性硫酸盐的形成，表明黄铁矿易被氧化。在土壤研究中，氧化剂被广泛用来去除土壤中有机质，且去除效果显著；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。另一方面，页岩基质中发育最为广泛的是粘土矿物粒间孔和有机质纳米孔，以纳米级孔隙为主。页岩饱水法孔隙度与He气测孔隙度值十分接近，表明水可以侵入页岩绝大多数纳米级孔隙。为氧化剂进入页岩基质孔缝，进行氧化改造作用提供了先天条件。

基于页岩中的有机质、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的地质特征和压裂液大量滞留的工程特征，通过在压裂液中加入氧化液，利用页岩自吸行为，扩散分布氧化液，促进有机质和黄铁矿氧化分解，伴随氧化过程产生的酸对碳酸盐矿物的溶蚀，诱发页岩孔缝溶扩效应，提高微纳米孔缝的气体解吸-扩散能力，实现对水力压裂效果的有益补充。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强页岩气井水力压裂效果的方法，该方法通过在现有压裂液中加入氧化液，氧化分解页岩有机质与黄铁矿，形成溶蚀孔隙，改善页岩基质气体流动通道，提升微纳米孔隙的气体传输能力。该方法充分发挥工作液与页岩之间力学-化学作用，对现有压裂方法形成有益补充，从而达到增强页岩气井水力压裂效果，提高压裂改造后页岩气井产量的目的。

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，基于目标层位页岩样品室内氧化实验效果分析评价结果，通过在压裂液中加入氧化液，利用溶蚀或氧化分解上述三类组分，形成溶蚀孔隙，扩大页岩基质气体流动通道，并提高页岩气体解吸-扩散能力，延缓产量衰减周期。