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第３２卷第１２期钻井工程·１·

页岩气钻井过程中的储层保护

胡进科１，２李皋２孟英峰２
１．中国石化华东分公司石油工程技术研究院２．“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学

胡进科等．页岩气钻井过程中的储层保护．天然气工业，２０１２，３２（１２）：６６‐７０．
摘要页岩气储层通常渗透率极低，钻井过程中的固液相浸入，使其易受损害。为此，就川渝地区上三叠统须家
河组页岩露头，开展了页岩储层的孔隙结构、矿物组成、流体赋存方式、压力特征分析，指出了可能引起储层潜在损害的
因素，即黏土水化膨胀、应力敏感及水锁效应。进而采用仿真模拟页岩裂缝储层在压差作用下的液相浸入过程，在正压
差下，水相以渗流和渗透方式通过裂缝表面向孔隙基块内浸入，随时间延长，裂缝表面渗透、吸水带范围扩大，直至含水
平衡饱和，导致页岩气被水相伤害带封闭在孔隙基块内，造成水锁损害。最后建议页岩气藏储层保护应采用全过程欠平
衡钻井技术或气体水平井钻井技术。
关键词川渝地区页岩气水锁损害储层保护欠平衡钻井气体钻井水平井钻井
：１０．３７８７／．．１０００‐０９７６．２０１２．１２．０１４
DOIjissn

我国页岩气藏的勘探开发处于攻坚准备阶段，页采集了川渝地区上三叠统须家河组页岩露头（图１），
岩的低渗透性是钻井和开发面临的难题［１‐２］。国外虽对页岩储集空间特征、矿物组成、流体赋存方式、温度
形成了开采技术，但未对储层保护进行深入研究。因压力特征等进行研究。
而，页岩气勘探开发过程中的储层保护是一个值得研1．1储集空间特征
究的课题。页岩储层为裂缝—孔隙结构，成岩作用过程中形
成的裂缝和微孔是页岩气储集空间和渗流通道。微孔
储层地质特征及潜在损害因素
1对页岩气的储存具有重要意义，一般而言，微孔体积越
为了认清页岩储层地质特征以及潜在损害因素，大，比表面积越大，对气体吸附能力也就越强。国外测

图1川渝地区须家河组页岩露头及岩样图

作者简介：胡进科，１９８５年生，助理工程师，硕士；主要从事钻井工艺技术研究工作。地址：（２１００３１）江苏省南京市浦口区新马
路１８２号。电话：[phone]。‐：．＠１６３．
Emailjinkhucom
·２·天然气工业２０１２年１２月

定的含气页岩岩心数据［３］表明，孔隙度与总气体含量４．６４％，方解石含量为２．８３％）。部分样品含有碳酸
正相关，受孔径分布影响。图２为国外实验室测定的盐岩，部分样品碳酸盐岩含量很低甚至为零。
页岩孔隙度与含气量关系。表１为页岩样品黏土矿物相对含量分析结果。从
分析结果可以看出，储层黏土矿物类型和含量相差较
大，主要以伊利石为主。页岩矿物的相对含量和储层
胶结物含量变化将会影响页岩的岩石力学性质、孔隙
结构、气体吸附能力等。石英含量影响页岩的脆性，石
英和碳酸盐矿物含量越多，页岩脆性越高，页岩的孔隙
越少，游离页岩气的储集空间越少；方解石的胶结作用
会导致储层孔隙减少。黏土矿物表面积较大，微孔隙
较多，当水未饱和时对页岩气有较强的吸附能力。

表1黏土矿物组成表
矿物组成
岩样编号
伊利石伊／蒙混层高岭石绿泥石间层比
图2储层孔隙度与总气体含量关系图
４６８．８％４．３％６．７％２０．２％５％
DYX览K<
１３４１．０％２４．０％１７．５％１７．５％１５％
根据／１９５８７—２００４，以液氮（７７．３）为吸XX览K2
GBTK３１８０．２％１．１％７．５％１１．２％５％
附介质，在３００℃条件下脱气６，采用２０００XX览K2
hNOVAe５２６９．７％７．３％２．９％２０．２％１０％
比表面分析仪对所取１８个页岩样品进行孔径分析，从XX览K2
而估算孔隙度范围。结果如图３所示。其平均孔径为
２．７４～３．５３，比表面积为６．７９～２４．０１２／。比图４、５是扫描电镜观测到的伊利石和绿泥石分布
nmmg
表面积越大，对流体吸附能力越强，其孔隙度由比表面状态。伊利石的吸附流体作用在TOC较低的页岩中
积数据估算为２．５４％～９．９５％。有很重要的影响。绒球状绿泥石一般不具有膨胀性，
只有在水镁石八面体晶片酸蚀失去了２＋、３＋的
MgFe
条件下才会导致水镁石解体出现晶间膨胀。

图3比表面积和孔隙度关系图

1．2矿物组成
在温度介于２５～３０℃、湿度小于等于７０％检
RH
测环境下对所取露头样品进行室内全岩分析，
XRD
结果表明页岩的无机矿物组成主要是石英，平均含量图4伊利石以及微孔喉结构图
为５５．３７％，其次为黏土矿物，平均含量为１７．９１％（其
中伊利石平均含量为６３．１％、绿泥石含量为１６．５％、1．3流体赋存方式
伊蒙混层含量为１１．４％、高岭石含量为９％，斜长石含页岩气藏中的流体主要是气水两相流体。对气体
量为１１．８％，正