Controle dinâmico cooperativo da força capilar na injeção e retirada de fluidos de fraturamento em reservatórios de arenito compacto profundo

LI SONG ,  

YANG JIAN ,  

FANG HONGMING ,  

JIN CENHONG ,  

WANG ZHOUYANG ,  

LI YING ,  

摘要

O reservatório de gás em arenito compacto de profundidade do bloco Zitong na bacia de Sichuan, na formação Shaximiao (3.680~4.250 m), apresenta características geológicas como predominância de poros e gargantas em escala nanométrica, forte cimentação por compactação, atraso de molhabilidade aliado à expansão de argilas, resultando em grande profundidade de invasão do fluido de fraturamento, baixa eficiência de retirada (geralmente inferior a 20%) e causando danos compostos notáveis devido ao bloqueio de água e expansão de argilas, limitando severamente o desenvolvimento eficiente do reservatório. Para abordar esses problemas, este estudo foca em testemunhos naturais do primeiro trecho da formação Shaximiao no bloco (denominado Sha-1), utilizando um sistema de teste dinâmico de forças capilares em altas temperaturas e pressões, simulando as condições reais de temperatura e pressão do reservatório (82 ℃, 40 MPa de pressão confinante). Foram realizados experimentos completos de ciclo de deslocamento água-gás (simulação da injeção do fluido de fraturamento) e gás-água (simulação da retirada do fluido de fraturamento), revelando a evolução dinâmica da força capilar durante o processo de fraturamento e retirada, esclarecendo o mecanismo regulador controlado pelo "acoplamento permeabilidade - proporção de poros nanométricos - atraso de molhabilidade". Foram selecionados 15 testemunhos com permeabilidade ao gás (K) entre (0,071~1,158)×10^-3 µm^2, divididos em três grupos: ultra baixa permeabilidade (K ≤ 0,1×10^-3 µm^2), baixa permeabilidade (0,1×10^-3 < K ≤ 1,0×10^-3 µm^2) e permeabilidade relativamente alta (K > 1,0×10^-3 µm^2) para análise comparativa. Os resultados mostraram que: ① na fase de deslocamento água-gás, a força capilar dinâmica muda de força de deslocamento para resistência ao fluxo com o aumento da saturação de água, o ponto de transição crítico corresponde a uma saturação de água de cerca de 37%, e quanto menor a permeabilidade (K ≤ 0,1×10^-3 µm^2), mais significativa é o aumento da resistência; ② na fase de deslocamento gás-água, a força capilar manifesta-se sempre como resistência ao fluxo e aumenta continuamente com a diminuição da saturação de água, a resistência nos testemunhos ultra baixa permeabilidade pode atingir de 1,5 a 4,0 vezes a dos testemunhos de alta permeabilidade; ③ estabeleceu-se uma relação quantitativa entre força capilar dinâmica e permeabilidade, revelando o mecanismo de amplificação sinérgica entre a proporção de poros nanométricos (superior a 70%) e o efeito de atraso de molhabilidade dominado pela ilita (variação do ângulo de contato dinâmico de 30° a 45°); ④ propôs-se uma estratégia de otimização da retirada baseada em "controle da velocidade de injeção de água, retorno lento segmentado, estabilização de argilas e controle em tempo real", estabelecendo um conjunto de medidas técnicas diferenciadas baseadas na zonificação da permeabilidade e acoplamento das características geológicas. Os resultados da pesquisa fornecem uma base experimental confiável e apoio teórico para o design detalhado dos planos de fraturamento e otimização do regime de retirada no bloco Zitong, bem como uma referência importante para o desenvolvimento eficiente de reservatórios similares de arenito compacto profundo na bacia de Sichuan.

关键词

reservatórios de arenito compacto profundo; força capilar dinâmica; atraso de molhabilidade; fluido de fraturamento; permeabilidade

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