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页岩地层中水致损伤对支撑剂裂缝导流能力的影响 1摘要 页岩和水的相互作用可以显著降低页岩裂缝的导流能力。可能影响页岩裂缝导流能力的因素包括页岩的矿物组成，支撑剂嵌入，页岩岩粒运移，支撑剂微粒运移，盐水浓度，长期应力中的应用，和裂缝中残留水的影响。过度的支撑剂嵌入的因素已在前人的工作中被详细报告过（Zhang等人的工作。2014A）。本文则介绍其余部分因素的研究。 每一个因素的探讨我们都做了详细实验。为了研究岩石矿物组成的影响，我们测量了巴内特页岩，鹰福特页岩和贝雷砂岩在水生损伤恢复后的裂缝导流能力。在裂缝导流能力测量过程中，水流量方向被转换成页岩颗粒运移的影响。页岩粒度测量利用了显微成像技术，且在扫描电子显微镜下观察的结果同样被予以显示。支撑剂微粒运移的研究实验是通过在岩石破裂面两边各放置两种颜色的砂粒，然后用显微镜来确定其中一种砂的迁移和两种砂粒的混合情况。盐水的浓度影响的研究是通过注射新鲜水和2%的氯化钾。注水后，支撑剂包或是完全干燥或是保持潮湿用以探讨残余水造成的损害。 结果表明，粘土含量决定了裂缝导流能力中的水致损伤。从页岩裂缝产生的岩粒是因为裂缝面剥落，边坡失稳，和粘土扩散会移动裂缝内部和导致裂缝导流能力降低12到20%。这项研究中不包括支撑剂颗粒迁移的数据证明。长期压力的应用导致了裂缝导流能力减少20%。在巴内特页岩试验中，在初始裂缝导流能力大于65md-ft的情况下。注入盐水后，新鲜水导致的裂缝导流能力下降不是很显著。在很小程度上恢复裂缝导流能力可通过在蒸发作用的辅助下，去除裂缝中的残余水来实现。 至此，支撑剂裂缝导流能力的理论模型扩展到包括水生损伤的影响。巴内特页岩中损伤因素的实验性相互关系将在这个模型中有所体现和补充。 2引言 页岩裂缝导流能力的重要性往往被忽略考虑到基岩从微达西到毫微达西的渗透能力。量纲表皮系数与无量纲裂缝导流能力之间的关系表明，如果无量纲裂缝导流能力超过10，则油井产能会有最小幅度的提高（Cinco-Ley and Samaniego-V 1981）。假设页岩地层水中基岩渗透性为0.0001md且裂缝导流能力为5md-ft，那么1000-ft裂缝中无量纲裂缝导流能力为50。 然而，一个不容忽视的事实是Cinco-Ley and Samaniego-V 1981所举例的关系是衍生于一个自身被假定具有平面裂缝的垂直井。公认为页岩的水力压裂创造了连通裂缝的网络（(Dan- iels et al. 2007）。不同于传统的压裂井，页岩油藏中产生的工业用碳氢化合物取决于其较大的规模，和具有足够导流能力的人工造缝网络。裂缝网络的构筑物在页岩中是十分广泛的，以至于整体裂缝网络的传导性都在井的长期生产中起着至关重要的作用。Mayerhofer et al. (2006)等人油藏模拟研究表明，整体裂缝导流能力对油井产能影响非常显著。在同样的人工网络容量下，裂缝导流能力在五年内由0.5经过四次增长到5md-ft。另外40% 累积产量的增加可以通过增加裂缝导流能力达到20 md-ft达到。. 以前的研究已经表明，裂缝导流能力在现实的形成环境中被显著减少的因素，如凝胶损伤，升高的压力和温度，非达西流、多相流、支撑剂破碎和嵌入设备，和生产经营（(Cooke 1975; Reed 1980; Parker and McDaniel 1987; Barree et al. 2003; Palisch et al. 2007; Zhang et al. 2014a）。以往的研究人员研究了无支撑剂裂缝在水露头后延时强度的降低（(Ramurthy et al. 2011; Akrad et al. 2011; Lin and Lai 2013）。然而，这些研究使用1英寸直径在实验测量芯插头。通过小型芯插头更有限的应用现实性条件下测得的裂缝导流能力。 本研究旨在探讨页岩裂缝进行性损伤的页岩/水用的7英寸长页岩样品的相互作用。被研究的因素包括页岩矿物学，页岩微粒运移、支撑剂微粒运移、盐水浓度、长期蠕变，和裂缝中的残留水。 3实验描述 3.1页岩样本 巴内特页岩和鹰福特页岩样本在这项研究中均被采用。巴内特页岩样品来自德克萨斯的圣萨巴露头资料。巴内特页岩露头在以往的工作中已被Zhang等人针对其特点进行了介绍。（2014B）。 鹰福特页岩是一种富含有机质海洋化石的页岩。它沉积愈白垩纪晚期，德克萨斯南部。鹰福特页岩样品沿美国90号公路采集，德尔里约西北约30英里，德克萨斯。露头暴露20至30英尺的有机丰富的泥灰岩和中鹰福特形成石灰石等（图1）。用于裂缝导流能力测试的岩样的尺寸要求，可以在Zhang资料中找到。（2014B）。 页岩样品被塑造成适合于修正的美国石油研究所的导流能力尺寸，可容纳样品长度为7英寸，宽度6.5英寸