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水力压裂诱发页岩软化机理和预防技术
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作者 冯枭 陈朝伟 +6 位作者 王擎 赵庆 白佳佳 谭鹏 陈星 曹佳伟 刘纪含 《工程地质学报》 北大核心 2025年第5期1853-1863,共11页
水力压裂是页岩油气增产改造的必要手段,然而巨量的压裂液泵入地层后,仍有大量的压裂液滞留在页岩储层,长时间的高温高压水-岩作用会诱发页岩变软,不仅会影响储层改造效果,而且会导致支撑剂嵌入裂缝壁面,裂缝闭合,失去导流能力。论文以... 水力压裂是页岩油气增产改造的必要手段,然而巨量的压裂液泵入地层后,仍有大量的压裂液滞留在页岩储层,长时间的高温高压水-岩作用会诱发页岩变软,不仅会影响储层改造效果,而且会导致支撑剂嵌入裂缝壁面,裂缝闭合,失去导流能力。论文以川渝地区龙马溪组深层页岩为研究对象,开展高温高压水-岩作用实验,采用微米压痕实验分析了页岩软化规律,通过页岩成分、表面性质测试等手段揭示水-岩作用导致页岩软化机理,提出页岩强化方案。研究结果表明,水-岩作用引发的页岩矿物溶蚀作用并不显著;页岩的含氧官能团极易与水分子形成氢键,使得水分子吸附在页岩表面,占据页岩黏土矿物层间的空间,发生表面水化。页岩表面带负电,导致阳离子吸附在页岩表面,进而形成黏土矿物层间-层外渗透压,吸引更多压裂液进入黏土矿物层间,形成渗透水化。通过在页岩压裂液中加入3%比例的疏水性聚合物,代替水分子吸附在页岩矿物表面,能够使压裂液润湿角平均增加33.04%,页岩阳离子交换容量平均降低28.63%,Zeta电位平均降低31.21%。添加疏水性聚合物后页岩侵蚀速率平均降低87.98%,能够有效预防页岩软化。研究对于最大程度发挥渗吸压裂液的提产效应具有重要意义。 展开更多
关键词 水力压裂 页岩软化 水-岩相互作用 表面水化 渗透水化 疏水性聚合物
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