[发明专利]一种页岩盐离子扩散能力实验测试方法

说明书

本发明公开了一种页岩盐离子扩散能力实验测试方法，该方法首先将页岩储层段的岩心加工为岩心并烘干至恒重；然后根据压裂层段地层参数及施工参数确定页岩盐离子扩散浓度测试实验的实验围压、实验温度、实验流体注入压力以及转子转速；对岩心加载围压并加热至设定温度；用恒速恒压泵以确定的注入压力向岩心注入实验液体，并利用转子搅动反应釜中液体后再停止，以模拟页岩压裂与焖井全过程；实验过程中从反应釜下部的取样器，每隔一定时间取样进行实验液体盐离子浓度测试，从而定量的计算页岩盐离子扩散能力。本发明能够流动状态、储层围压、储层温度、流体压力对页岩盐离子扩散能力的影响，并能够定量表征页岩盐离子扩散能力的动态变化规律。

技术领域

本发明涉及石油天然气工程领域，尤其是页岩水力压裂过程中一种页岩盐离子扩散能力实验测试方法。

背景技术

借鉴北美页岩气开发经验中国对页岩气勘探开发技术进行持续攻关研究，取得突破性进展，通过水平井多段多簇体积压裂改造，实现了页岩气商业化开发。区别与常规储层，页岩在储层特征、压裂工艺、裂缝面积等方面具有显著的差异，页岩气井压裂焖井后表现出截然不同的返排特征，通常呈现出“低返排率、高矿化度、高产能”等特征。

美国Eagle Ford盆地低于20％，Barnett盆地低于50％，中国涪陵页岩气储层压裂后返排率甚至低于3％(张涛,李相方,杨立峰.关井时机对页岩气井返排率和产能的影响[J].天然气工业,2017,37(8):48-58)，Haluszczak等测试了北美页岩气井3个月返排液矿化度高度170000mg/L(Haluszczak L O,Rose AW, Kump L R.Geochemical evaluation offlowback brine from Marcellus gas wells in Pennsylvania,USA[J].AppliedGeochemistry,2013,28:55-61)。研究发现页岩盐离子扩散浓度是评价页岩气井体积压裂效果的关键因素，而页岩盐离子扩散浓度主要由页岩盐离子扩散能力及页岩压裂后裂缝复杂程度决定，因此准确的测试页岩盐离子扩散能力对评价页岩体积改造效果至关重要。

研究表明，页岩储层温度、储层围压、压裂液流动、焖井时间等都对页岩盐离子扩散能力有重要影响，但目前的实验研究大多数是在常温常压下开展页岩盐离子扩散浓度测试实验，测试实验液体中电导率随渗吸时间的变化，来间接的评价页岩盐离子扩散浓度，研究得出盐离子扩散与页岩渗吸同步进行，压裂液渗吸进入基质为盐离子扩散提供了通道与条件。

基于现有技术中没有综合考虑页岩压裂过程中液体在水力裂缝中的流动、储层围压、储层温度、焖井时间等因素对页岩盐离子扩散能力的影响，且缺乏盐离子扩散能力的定量化表征，因此有必要对页岩储层条件下压裂与焖井全过程页岩盐离子扩散能力展开研究，以便为认识压裂液在页岩储层渗吸能力与压裂效果评价等提供科学依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩盐离子扩散能力的实验测试方法，依次包括以下步骤：

(1)岩心制备：将页岩储层段的井下岩柱或同层位露头岩石制成岩心，将岩心放置烘箱内干燥至恒重，根据岩心端面尺寸计算渗吸面积为A，岩心长度即为实验测量长度L；

(2)根据储层应力、储层温度、水力压裂施工参数确定实验条件，其具体确定方法为：由表达式是(1)～(4)确定实验加载围压，储层温度即为实验温度，实验流体注入压力由表达式(5)确定。

σ'_z＝σ_z-αP_p (1)

σ'_H＝σ_H-αP_p (2)

σ'_h＝σ_h-αP_p (3)