页岩气水平井压裂液赋存机理与返排规律研究

孙敬，舒德志，刘德华

1.非常规油气省部共建协同创新中心(长江大学)，湖北 武汉 430100 2.长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100

页岩气作为清洁、绿色的能源，目前我国已探明页岩气储量超过1×1013m3[1,2]，具有巨大的开发前景。2021年我国页岩气产量可望达到1×1011m3以上，成为我国能源重要支柱。

页岩气藏在储集空间、储集状态以及渗流机理方面都有别于常规油气藏，开采方式自然也有明显区别，极低的渗透率和孔隙度导致页岩气生产必须通过压裂水平井才能投产。根据涪陵页岩气开发实践认识，大规模的滑溜水(95%左右水和5%左右的添加剂)压后返排率极低，页岩储层压裂施工普遍存在万方液千方砂，压裂液返排少产量高的特点。

大量压裂液在页岩孔隙中赋存的原因一直备受关注。DEHGHANPOUR等[3-5]认为纳米孔隙产生的巨大毛细管力使压裂液难以返排；EZULIKE等[6]认为裂缝的闭合导致压裂液无法流出；高树生等[7]认为水在页岩孔隙中受到的各种力导致压裂液难以返排；张磊等[8]利用数字岩心分析认为气相在大孔道中形成连续相后导致小孔道中水无法流动；卢拥军等[9]认为页岩裂缝巨大的比表面积是压裂液返排率低的原因。由于页岩储层孔隙的复杂性以及孔隙尺度达到微纳米级别，目前压裂液在页岩储层中赋存的机理尚未明确。

针对这一问题，笔者根据分子热力学和表面物理化学的知识，从微观上分析了压裂液在孔隙中的受力情况，从分子的角度计算了页岩孔隙中不同分子间的范德华力，通过不同分子之间作用力的大小从机理上解释了压裂液在页岩储层中的赋存特征。……