顾可名,宁正福,王质鹏

(1.中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249； 2.中国石油大学(北京) 石油工程学院,北京 102249)

0 引言

页岩油气开发主要采用水力压裂技术。在实现储层改造的过程中,常用的水基压裂液与储层岩石特别是无机矿物成分直接接触并发生物理化学作用,进而影响孔隙结构[1]。孔隙结构是发生流体渗流场所,研究含水对页岩微观孔隙结构的影响,对判定水基压裂液适用性具有指导意义。

龙马溪组页岩无机矿物主要包含黏土、石英、长石、碳酸盐岩和硫铁矿等[2],与水接触可以减少无机矿物元素如钙、铝、钾、镁、钠的含量,进而降低岩石的弹性模量和脆性,通过离子交换也可以增加孔隙数量[3]。硫铁矿以“草莓”状嵌入有机质或黏土矿物,在长时间与水接触的过程中为石膏的形成提供硫元素[4]。黏土为龙马溪组页岩的基底矿物[5-6],孔隙和较高的黏土含量使岩石的弹性模量降低[7],水分子进入层间吸附位,黏土颗粒因表面负电荷数的增加而膨胀[4]。长石硬度较高,弹性处于页岩无机矿物中等水平[8]。水在孔隙中可以起到一定的支撑作用,抵抗外界应力引起的变形[9],黏土与水接触后膨胀而降低井眼的稳定性[10]。页岩与水接触后的物理化学变化对开发效果的影响存在争议。采用扫描电镜原位比较干燥与含水状态下的同一点位的几条裂缝或若干孔隙,证实物理化学变化对岩石物性产生正向改变,黏土膨胀导致孔隙变大、裂缝变宽[3,11-12]。……