考虑化学渗透压作用下页岩气储层压裂液的自发渗吸特征

许 飞

（中国石油长庆油田分公司工程技术管理部，西安 710016）

0 引言

压裂液返排效率低是页岩气藏水力压裂的一大特点［1-3］，滞留在页岩储层中的大量压裂液会提高裂缝面附近的含水饱和度，造成气流堵塞，气井产能下降。当含水饱和度在40%～50%时，气井产能将会受到严重损害。大量研究表明［4-6］，自发渗吸作用是造成压裂液在页岩储层中滞留的主要因素之一，而基质孔隙内的毛管压力作用则是主要驱动力，但在实验研究中发现化学渗透压也是影响自发渗吸效果的重要因素［7-8］。通常滑溜水压裂液的矿化度约为（1 000～5 000）×10-6，而页岩储层中原始地层水的矿化度可以高于210 000×10-6［9］，两者之间矿化度的差异会导致大量压裂液在化学渗透压作用下自发渗吸进入页岩基质中，对压裂液返排效果产生巨大影响。Fakcharoenphol 等［10］通过实验证实当页岩放置于低矿化度溶液中时，页岩会表现出半透膜的特性，在渗透压的作用下驱动低矿化度的水分子进入页岩孔隙中。Zhang 等［11］则认为渗透压驱动的流动除与化学势有关外，还受半透膜两端分子浓度不平衡产生的扩散现象影响。Ge 等［12］通过实验发现页岩在蒸馏水中的吸水总量高于在质量分数为10%的KCl 溶液中的吸水总量，间接证明了页岩内化学势的存在。

由于受到实验仪器和技术的限制，目前针对页岩渗吸的实验研究主要是通过测定页岩渗吸量与渗吸时间的关系，在此基础上来判别裂缝、黏土矿物和表面活性剂对渗吸效果的影响［13-15］。此外，实验结果与数值模拟也没能形成有效结合，在数值模拟中没有考虑化学渗透压对产量的影响，导致模拟结果缺乏准确性。……