Zur Verbesserung der Niederdurchlässigkeitseigenschaften unkonventioneller Erdöl- und Erdgaslagerstätten wird die mehrstufige hydraulische Frakturierung horizontaler Bohrungen weit verbreitet angewendet. Während des Frakturierungsvorgangs wird jedoch ein Teil der wasserbasierten Frakturierungsflüssigkeit aufgrund des Kapillardrucks spontan in die Matrix eingesogen, was zu Lagerstättenschäden und einer Verringerung der Förderrate führt. Daher sind die Mechanismen der spontanen Infiltration nach der hydraulischen Frakturierung von Niederdurchlässigkeitslagerstätten und deren Einfluss auf die Förderrate wichtige Forschungsinhalte bei der Entwicklung unkonventioneller Lagerstätten. Zunächst wurde die Beziehung zwischen den komplexen Porenstrukturen der Niederdurchlässigkeitslagerstätten, den Tonmineralbestandteilen und -gehalten sowie den Eigenschaften der Wasser-Gesteins-Grenzfläche untersucht: Komplexe Porenstrukturen erhöhen den Kapillarwiderstand; unterschiedliche Adsorptionseigenschaften verschiedener Tonminerale beeinflussen die Wasser-Gesteins-Grenzflächenspannung, und ein erhöhter Tonanteil beschleunigt die Sauggeschwindigkeit; verschiedene Flüssigkeiten begrenzen die Sauggeschwindigkeit bei der Infiltration in das poröse Medium. Die genannten Forschungsergebnisse offenbaren die Entstehungs- und Entwicklungsmechanismen der spontanen Infiltration während des hydraulischen Frakturierungsvorgangs und deren Einfluss auf die Förderrate. Anschließend wurden bestehende Skalenmodelle der Infiltration zusammengefasst, die hauptsächlich dimensionslose Infiltrationszeit und Infiltrationsvolumen als Parameter verwenden, um den Einfluss des spontanen Infiltrationsprozesses auf die Förderrate quantitativ zu untersuchen. Schließlich wurden verschiedene Infiltrationsrandbedingungen in der praktischen Ingenieurpraxis diskutiert und die Infiltrationsförderungswirkung unter verschiedenen Randbedingungen ermittelt. Die Forschung und Diskussion liefert eine theoretische Grundlage zur Verbesserung der Förderleistung von Niederdurchlässigkeitslagerstätten.

Niederdurchlässigkeitslagerstätten; spontane Infiltration; Porenstruktur; Wasser-Gestein-Grenzflächeneigenschaften; Förderratebewertung