压裂液对页岩岩石力学性质和支撑剂嵌入的影响

• 作者: Ola Akrad 吴国涛
• 来源期刊: 石油科技动态
• 年，卷（期）: 2012,（9）
• 页码范围: 34-45
• 页数: 12页
• 语种: 中文

摘要

在过去几十年中,水平井技术和水力压裂技术促使页岩开发有了很大发展.页岩油气的产量很大程度上依赖于水力压裂技术.为了能够成功设计压裂施工方案,有必要对页岩的力学性质进行足够的了解.一些力学性质,诸如杨氏模量,压裂液侵入后,页岩的杨氏模量会发生变化,使得页岩骨架变弱.页岩变弱,有可能增加支撑剂嵌入岩石的能力,从而降低裂缝的导流能力.反过来,导流能力降低决定了页岩油气的产量是否经济可行,因为页岩具有超低渗透的性质,所以油气藏与井筒之间的导流能力是十分关键的.因此,开发页岩有一定的风险,需要仔细认真的工程实践,很好地掌握页岩的力学性质如何改变才可以降低开发页岩的风险.这篇文章讲述了很多对Bakken、Barnett、Eagle Ford和Haynesville地层岩样进行测试的实验室实验,目的是掌握当它们暴露到压裂液中时它们力学性质发生什么变化,这种变化对支撑剂嵌入有何影响.在高温(300℉/148.89℃)和室温条件下,利用纳米压痕技术(nanoindentation technology)来测定页岩样品在压裂液中杨氏模量随时间的变化.确定各个页岩岩样的矿物组分、孔隙度和总有机质含量与样品力学性质发生变化的关系.实验的最后一部分是通过扫描声学显微镜来观察支撑剂在单轴应力下嵌入岩样的状况.研究结果表明,页岩岩样在高温和高含碳酸盐条件下,页岩浸入压裂液后其杨氏模量降低最多.杨氏模量的降低发生在“软”矿物和“硬”成岩矿物中.杨氏模量的降低能引起有效导流能力的显著下降.