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（1）岩样损害研究
以下为岩样的钻井液损害时间与累计滤液体积关系的曲线。
表4-1 岩样损害时间与累积滤液体积
t(min) V(ml)
5 8 1.2 2.2 12 15 18 21 24 4.3.4 4 6 5 5.6 27 30 31 35 40 50 60 6.6.6.6 4 8 8 6.8 6.8 6.8 8 7 6 V(ml) 5 4 3 2 1 0 5 12 18 24 30 t(min) 35 50
图4-1 岩样损害时间与累积滤液体积
从曲线上的趋势可以看出，滤失时间超过一定围之后，岩样的累计滤液体积均不再增加，说明在岩样的端面上已经形成了压裂液滤饼，阻止了滤液的进一步滤失。 （2）压裂液返排研究
以下为岩样返排时间与累计滤液体积关系曲线
t(min) 2 5 8 P(MP0.00.0a) 4 6 0.09 表4-2 岩样返排压力与时间
10 15 17 20 25 30 35 40 0.1120.170.2170.210.2070.2070.2075 5 0. 5 5 5 5 5
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0.250.2P(MPa)0.150.10.05001020t(min)304050 图4-2 岩样返排压力与时间 从上图可以看出，返排压力在变化过程中存在一个突起带。分析实验过程得知，刚开始返排的时候，液体滤出很少，而且很慢，也就是说压裂液形成的滤饼尚未被破坏，此时压力会不断的升高。当压力升高到一定的值时（对应于图中曲线的峰值压力），此时滤饼才刚刚被破坏，少量压裂液伴随着滤液流出。一旦流动通道建立后，随着返排的进行，岩心中原来的堵塞在孔喉处的固相颗粒不断地被排出，压裂液滤饼会逐渐被破坏。此时对应的压力将逐渐减小，最终达到一个平衡压力。
将图中曲线的峰值压力定义为压裂液滤饼返排的突破压力Pd。容易看出，岩样的物性参数不同，其突破压力也不同。只有当油层与裂缝之间提供的压力大于Pd时，压裂液所形成滤饼的返排才能正常进行。
岩样未受钻井液损害前，初始正向地层水驱流动压力反映了当时的渗透率大小。而在返排过程中，随着返排压力的改变，岩心的渗透率值也会发生相应的变化，我们把当前返排岩心的渗透率与正向地层水渗透率的比值称为渗透率的恢复值，而这个渗透率的恢复值正是返排效果好坏程度一个标志。下面我们来研究返排压差与渗透率恢复值的关系。 （3）岩样渗透率恢复程度研究。
以下为岩样返排压差与渗透率恢复值关系曲线。 V(ml) t(min) Q(ml/s) P(MPa) K(mD) K/Kw1
4.4 4.8 0.015
3 0.205 15.20
9 0.747
8
表4-3 岩样返排压差与渗透率恢复值关系曲线 8.15 13 18 25 34 14 22 10 15 5 7 9 2.5 3.8 0.0130.0140.0590.0930.096
6 4 0.06 5 0. 3 5
0.5220.512
0.2 0.205 5 0.515 5 0.625 0.625 13.8623.4323.5825.0730.4731.50
1 14.38 5 8 2 6 7 0.6811.1521.1591.2321.498
4 0.707 2 7 7 3 1.549
29.5
5 0.098
3 0.622
5 32.23
8 1.584
9
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2 渗透1.5 率恢 复值 0.5 0 0 0.015 0.03 0.045 0.06 0.075 0.09 0.105 Q(ml/s) 1 图4-3 岩样返排压差与渗透率恢复值关系曲线
从上图中可以看出，随着流量的增加（即增加岩样两端压差），渗透率恢复值增加明显。这是因为，岩样两端的压差越大，堵塞在孔喉处的压裂液残渣就会越容易被返排出来，渗透率恢复的越好。
4.3.2 采用田菁胶压裂液进行实验的结果
因为实验原理以及过程与瓜胶压裂液相同，我们就不再进行叙述了，以下是用实验数据绘制的曲线。
1210V(ml)86420102030t(min) 405060
图4-4 岩样损害时间与累计滤液体积
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0.6P(MPa)0.50.40.30.20.10510253045506070t(min)
0.520.5K/Kw10.480.460.440.420510V(ml) 152025图4-5 岩样返排压力与时间
图4-6 累计流量与渗透率恢复值 4.4 结论与建议：
（1）压裂液返排过程是非常重要的，良好的返排效果不但能有效的清除残留在油层的压裂液残渣，而且能在一定程度上提高裂缝周围壁面岩石的渗透率，有利于压裂后油井的采油过程，进而提高压裂井的产量。
（2）裂缝壁面岩石孔隙的压裂液在返排过程中存在一个突破压力Pd，只有当返排压力大于Pd时，压裂液残渣才能在孔道运移，返排才能继续进行。一旦返排通道建立后，随着返排的进行，岩石堵塞的压裂液残渣会不断排出，返排压力会有一定量的降低，最后达到一个平衡压力。
（3）增大返排压差可以提高岩样的渗透率恢复值，但在实际压裂过程中，高返排压差的建立存在一定的技术难度。本实验中是通过泵来实现压差调节的，由于压差较大，渗透率增幅效果明显，而在现场由于地层压力的限制，以及油层压开围，压裂液的特性等等因素，难以达到实验室的效果。笔者建议以后通过各种技术手段，例如采用井筒泵车抽真空的方法，增大返排压差，进而提高渗透率恢复值，希望有实力、有经验的学者以及相关部门单位能在此方面作一定的研究。
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第5章 压裂过程中的滤失与返排效果预测
5.1 压裂液滤失理论
压裂液的滤失量是压裂施工设计的关键参数之一[28-31]。压裂液主要用来造缝与携砂。在水力裂缝延伸过程中，由于缝外存在较大的压力差，导致部分液体由壁面滤失于油层中。在注入液量不变的情况下，滤失量越大形成的裂缝体积越小。水力裂缝体积与注入量体积之比，称为压裂液的利用系数。一般压裂液利用系数在0.3~0.5之间（有的可能稍高），此数字说明近一半以上的压裂液未起造缝或将砂子（支撑剂）送至预定位置的作用，而是中途滤失了。
在缝外压差的作用下，压裂液经缝面滤失到地层中。在滤失过程中，从裂缝到地层部形成三个区域，即滤饼区、侵入区及储层区，图5-1表示这三个区域的分布情况。压裂液中较粗的微粒及防腐剂在岩石层面上形成滤饼，滤饼的厚度取决于总滤失量，此外，能够透过岩石层面的细微粒子（包括乳状液）可能在地层靠近缝面的地方形成滤饼。经过滤饼的溶液进入侵入区，将该处的流体驱替至地层部。停泵后，即在裂缝闭合过程中，压裂液继续滤失。
图5-1 滤失区域示意图
压裂液滤失于地层中，受三种机理的控制，即压裂液黏度、地层流体的压缩性及压裂液的造壁性。压裂液的滤失量的多少常以滤失系数的大小来表示。滤失系数因滤失机理的不同，也有三个分量，分别为受滤液黏度控制的滤失系数C1、受地层流体压缩性控制的滤失系数C2及受压裂液造壁性控制的滤失系数C3，下面分别讨论这三个滤失系数及综合滤失系数。
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