壓裂增產(chǎn)過程中頁巖儲層傷害機理研究進(jìn)展

張小軍， 郭繼香*， 許振芳， 李建民， 董景峰， 張敬春

(1. 中國石油大學(xué)(北京)非常規(guī)油氣科學(xué)技術(shù)研究院， 北京 102249； 2. 中國石油新疆油田分公司， 克拉瑪依 834000)

近年來，頁巖油氣的有效規(guī)模開發(fā)，正在將非常規(guī)油氣轉(zhuǎn)變?yōu)槿蛑饕茉促Y源之一，并繼續(xù)影響全球油氣市場[1-3]。頁巖儲層滲透性差、孔隙度低，具有橫向和縱向非均質(zhì)性，開發(fā)難度大[4-7]。長水平井眼的多級壓裂改造是使頁巖油氣開采取得成功并快速增長的關(guān)鍵技術(shù)[8-9]。頁巖油氣的產(chǎn)量很大程度上取決于裂縫及其基質(zhì)連接的綜合質(zhì)量，而儲層傷害導(dǎo)致的裂縫導(dǎo)流能力與基質(zhì)滲透率降低會顯著影響頁巖油氣高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

儲層傷害一般是指含油儲層物理、化學(xué)或機械性能的損害，主要涉及油氣開采的各個過程中的滲透性損害。頁巖儲層相較于常規(guī)儲層更敏感，在壓裂增產(chǎn)過程中更易受到不可逆?zhèn)10-17]。因此，儲層傷害的評估與量化對頁巖油氣藏開發(fā)可行性研究至關(guān)重要[18-21]。了解壓裂過程中頁巖儲層傷害機理，有助于針對性研發(fā)壓裂液配方，指導(dǎo)現(xiàn)場壓裂工藝設(shè)計，減少與儲層傷害相關(guān)的影響和修復(fù)成本，保障壓裂增產(chǎn)措施高效經(jīng)濟，實現(xiàn)頁巖油氣藏開發(fā)利潤最大化[17,22-23]。

現(xiàn)回顧近年來中外頁巖儲層傷害領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)，詳細(xì)討論頁巖儲層在壓裂增產(chǎn)過程中可能涉及的3種主要儲層傷害機理(物理傷害，化學(xué)傷害與微生物傷害)，指出頁巖儲層保護(hù)技術(shù)今后的發(fā)展方向，以更好地理解頁巖油氣藏開發(fā)過程中潛在的儲層傷害問題，為后續(xù)降低儲層傷害，優(yōu)選壓裂工作流體與施工工藝參數(shù)提供新思路，促進(jìn)頁巖油氣藏高效開發(fā)。

1 物理傷害

物理傷害與儲層和用于壓裂增產(chǎn)的工作流體之間的直接、非化學(xué)相互作用有關(guān)，通常會導(dǎo)致儲層滲透率降低[24-25]。頁巖儲層的物理傷害主要包括微粒/砂?；蛉魏纹渌愋偷念w粒遷移通過多孔/裂隙介質(zhì)，多相流中由高毛細(xì)管力引起的相圈閉以及應(yīng)力變化引起的巖石壓實或膨脹[11,16,26-30]。

1.1 微粒運移傷害

由于基質(zhì)溶解、黏土分散、支撐劑失效、巖石表面剝落和粗糙表面邊坡破壞等因素影響，頁巖儲層中可能產(chǎn)生細(xì)小顆粒[14,31]。在某些條件下，相對于砂巖顆粒更呈球形的頁巖微粒的機械平衡狀態(tài)被打破，從孔隙內(nèi)層中被移出，并隨著流動的流體進(jìn)入孔喉，導(dǎo)致流動通道堵塞和裂縫導(dǎo)流能力降低。如圖1所示，與微粒運移相關(guān)的儲層傷害機理包括微粒表面沉積和/或附著、微粒橋接或濾入孔喉、微粒內(nèi)部濾餅形成和微粒入滲沉積[8,32-33]。

圖1 微粒運移傷害機理[8,32-33]Fig.1 Formation damage mechanism of fines migration[8,32-33]

頁巖儲層生成的微粒，如石英、黏土、有機物等，其中較輕、較小的粒子(亞微米膠體尺度)在靜電力和范德華力作用下傾向于表面吸附[34]。另一部分被流體動員的微粒，會在微裂縫或孔喉中橋接，堵塞狹窄的油氣生產(chǎn)通道。在高鹽度環(huán)境中，微粒會進(jìn)一步絮凝，產(chǎn)生大于孔喉的顆粒(微米級)，這些大顆粒由于尺寸排阻效應(yīng)被困在孔入口處。上述機制均減少了流動面積，從而增加了顆粒滯留的可能性，可能會造成更多的滲透率損失。采出水或高礦化度基液的使用會加劇這種影響[14,35]。

酸化壓裂過程中，富含方解石等的高活性巖石結(jié)構(gòu)會溶解產(chǎn)生石英、黏土、有機物質(zhì)等相對惰性顆粒微粒，堵塞基質(zhì)裂縫，改變儲層巖石潤濕性，顯著降低儲層縫網(wǎng)導(dǎo)流能力[15]。燜井等增產(chǎn)操作會延長壓裂液與儲層作用時間，增大微粒生成概率，進(jìn)而產(chǎn)生井口壓力下降等負(fù)面影響[14]。水力壓裂使用的大量高壓流體同樣會導(dǎo)致巖石抗拉弱面破碎產(chǎn)生細(xì)屑碎片，影響儲層滲透率。

支撐劑和儲層裂縫表面之間高應(yīng)力引起的機械相互作用會導(dǎo)致支撐劑和地層顆粒破碎、崩解和微粒生成，進(jìn)一步導(dǎo)致在壓實的近裂縫工作面地層中的孔隙堵塞[36]?？刂浦蝿┣度牒蛪核榈囊蛩匕ㄖ蝿╊愋?、尺寸、強度、剛度和濃度、原位礦物巖石成分和性質(zhì)、支撐劑的位置和層數(shù)以及儲層溫度和壓力[11,25,27-28,37-39]。Mittal等[40]在模擬油藏條件下發(fā)現(xiàn)，20/40目渥太華砂(Ottawa砂)的滲透率降低幅度遠(yuǎn)小于 60/100目，且證實支撐劑破碎、微粒運移和嵌入是儲層滲透性降低的主要機制。Fan等[32]開發(fā)了離散元-晶格玻爾茲曼(discrete element-lattice Boltzmann method，DE-LBM)數(shù)值框架研究微粒在支撐劑支持的裂縫中的遷移和沉積機理，具有相同平均支撐劑直徑但直徑分布更廣的支撐劑組件有利于微粒在低至中等閉合應(yīng)力下通過孔隙空間遷移。

避免微粒運移的最佳策略是保持微粒停留在其原始位置。這可以通過限制流速(低于臨界流速)或以某種方式增強巖石保留自由顆粒的能力來實現(xiàn)。Hasannejada使用0.1wt%的二氧化硅(SiO2)納米流體將微粒運移降低了80%[41]，說明注入納米流體，可以通過增強微粒和礦物顆粒之間的吸引力來有效減輕微粒堵塞孔喉造成的儲層傷害[42-44]。Yuan等[45]同樣報道了納米流體和商業(yè)黏土穩(wěn)定劑等幾種可能減輕細(xì)粒遷移的方法。

1.2 水相圈閉傷害

頁巖儲層滲透率低，石英和黏土礦物等親水性組分含量高。在壓裂增產(chǎn)過程中，壓裂液用量大且返排率低，導(dǎo)致其滯留在頁巖儲層中引發(fā)水相圈閉，降低裂縫導(dǎo)流能力[20]。油氣藏水相圈閉傷害受地質(zhì)和工程兩方面的影響。地質(zhì)因素主要包括儲層物性、孔隙結(jié)構(gòu)、有機質(zhì)含量、巖石表面潤濕性、天然裂縫發(fā)育、初始含水飽和度等，工程因素主要包括流體性質(zhì)、操作壓差、接觸面積和時間等[46-48]。多孔介質(zhì)中水相的毛細(xì)管吸入和滯留是水相圈閉傷害的主要原因，水相和孔隙表面的性質(zhì)以及孔隙結(jié)構(gòu)可能會影響水相圈閉傷害機制及其對滲透率的影響[29]。

Tian等[30]利用可視化微模型實現(xiàn)了從孔隙尺度和巖心尺度對水相圈閉的實時觀測，指出斷塊和環(huán)流作用是地層中破壞氣體流動并形成圈閉氣體的兩種主要機制。

針對頁巖儲層水相圈閉傷害已開展了一系列研究。Chen等[16]結(jié)合頁巖儲層巖石物理性質(zhì)和天然氣運移的多尺度特征，提出了基于模糊數(shù)學(xué)層次分析法的頁巖水相圈閉損傷綜合評價方法，以龍馬溪組頁巖儲層為例，計算得到基質(zhì)和裂縫的水相圈閉損傷程度分別為65%和84%。之后，通過模擬原位滲吸返排實驗，定量研究了頁巖基質(zhì)、天然裂縫和人工裂縫中的水相圈閉行為。水相圈閉后，基質(zhì)巖心、天然裂縫巖心和人工裂縫巖心滲透率分別減小100%、85%和70%，返排后的滲透率恢復(fù)率分別小于19%、39%和67%[48]。還利用重量吸附法和甲烷壓力衰減法比較了水相圈閉前后，頁巖儲層中甲烷吸附和擴散能力的變化。水相圈閉導(dǎo)致甲烷吸附量減少了44.04%，脫附量減少了54.21%，在直徑大于10 nm的孔隙中的擴散能力下降57.84%，在直徑小于10 nm的孔隙中的擴散能力下降57.42%，嚴(yán)重制約頁巖氣解吸與擴散，不利于從基質(zhì)向裂縫網(wǎng)絡(luò)供氣[29]。

頁巖油氣藏開發(fā)形成的水力壓裂縫網(wǎng)在形成油氣高速流動通道的同時，也增加了壓裂液與頁巖基質(zhì)的接觸面積與時間。水相在裂縫網(wǎng)絡(luò)中停留時間越長，進(jìn)入深度越深，頁巖基質(zhì)含水飽和度越高，返排率越低，水相圈閉傷害越嚴(yán)重。壓裂液礦化度也會影響水相圈閉傷害程度[16,49]。壓裂液礦化度高于地層水礦化度時，地層水礦化度越低，水相自吸速率越小，甚至可能出現(xiàn)逆流現(xiàn)象。當(dāng)壓裂液礦化度低于地層水礦化度時，地層水礦化度越高，水相自吸速率越大[47,50]。

針對頁巖儲層水相圈閉傷害嚴(yán)重的問題，可采用注入高溫氣體、地層微波加熱等儲層高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，有效緩解/解除頁巖油氣儲層的液相圈閉損害，并使頁巖組分發(fā)生相變，改善縫網(wǎng)導(dǎo)流能力[37,51]。同時，可研發(fā)新型壓裂液，其處理后可降解為牛頓流體，從而有效地清理裂縫[52]。

1.3 應(yīng)力傷害

在頁巖油氣生產(chǎn)過程中，持續(xù)生產(chǎn)導(dǎo)致的儲層壓力下降，破壞了儲層應(yīng)力平衡，產(chǎn)生應(yīng)力敏感型傷害，引起頁巖基質(zhì)孔隙收縮和連通性喪失，嚴(yán)重影響油氣流動來源。頁巖基質(zhì)中的微裂縫作為連接頁巖基質(zhì)和主裂縫的主要通道，閉合壓力提高、鋪砂濃度降低和孔隙壓力波動均可降低其導(dǎo)流能力。Meng等[53]提出，微裂縫具有顯著的應(yīng)力敏感性，特別是當(dāng)鋪砂濃度小于1 kg/m，且閉合壓力大于15 MPa時，存在支撐劑埋置、裂縫閉合的風(fēng)險。鹽水類型、礦化度和鹽水-頁巖相互作用時間同樣會影響頁巖儲層應(yīng)力敏感性。Liu等[54]針對鄂爾多斯盆地長7段延長組富有機質(zhì)頁巖儲層研究發(fā)現(xiàn)，鹽水類型對應(yīng)力敏感性的影響不明顯，但礦化度越高，應(yīng)力敏感性越強，鹽水-頁巖相互作用時間越長，頁巖敏感系數(shù)降幅越大。此外，由于頁巖中微裂縫的存在，頁巖滲透率對有效應(yīng)力的變化比砂巖敏感兩三個數(shù)量級。隨著頁巖生產(chǎn)過程中有效應(yīng)力的增加，孔隙網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)數(shù)可以減少50%以上，滲透率降低約98%[55]。同時，黏土和碳酸鹽含量高的頁巖在生產(chǎn)過程中，會發(fā)生長期的巖石蠕變，降低裂縫導(dǎo)流能力[56]。

為了減輕應(yīng)力傷害引起的基質(zhì)滲透率降低的相關(guān)影響，并實現(xiàn)更可持續(xù)的生產(chǎn)，必須優(yōu)化裂縫增產(chǎn)設(shè)計和操作，提高壓裂液和支撐劑的質(zhì)量?？赏ㄟ^適當(dāng)降低鹽水礦化度，增加鹽水-頁巖相互作用時間，保證合理的生產(chǎn)壓差等措施，有效保護(hù)頁巖油氣藏，保持裂縫導(dǎo)流能力，實現(xiàn)高產(chǎn)。

2 化學(xué)傷害

頁巖儲層在壓裂過程中涉及的化學(xué)傷害可進(jìn)一步分為兩類：①儲層巖石-壓裂液不相容，包括黏土膨脹、潤濕性改變和表面活性劑/聚合物吸附等；②儲層流體與壓裂液不相容，以無機/有機物沉積為代表。

2.1 黏土膨脹

水基壓裂液侵入并停留在儲層孔隙、封網(wǎng)中直至生產(chǎn)，黏土-水之間長時間的相互作用引起黏土膨脹，對頁巖油氣儲層滲透率和裂縫導(dǎo)流能力產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致壓裂產(chǎn)能下降。儲層黏土組成、含量，壓裂液組成和地層水礦化度均對黏土膨脹有顯著影響，如圖2所示，離子水化和靜電雙層膨脹是黏土膨脹的主要機制。

圖2 頁巖儲層黏土礦物離子水化膨脹Fig.2 Hydration expansion of clay mineral ions in shale reservoir

多年來，最常用的黏土穩(wěn)定劑是無機鹽，如KCl、NaCl、NH4Cl 和 CaCl2。然而，這些無機鹽主要在高濃度(2wt%～35wt%)下有效，這往往會影響壓裂液的流變特性。最近，已經(jīng)有大量的有機化合物，如甲酸鹽鹽水、糖類、生物表面活性劑、氨基化合物和離子液體(ionic liquid，IL)等作為頁巖儲層黏土穩(wěn)定劑[61-64]。上述黏土穩(wěn)定劑可通過以下一種或多種過程抑制膨脹：①調(diào)節(jié)壓裂液與地層之間的相互作用；②固定晶格位點；③壓縮雙電層；④在黏土表面形成疏水屏障。然而，迄今為止，在公開文獻(xiàn)中沒有無機鹽或有機物呈現(xiàn)完整的抑制過程，這就需要不懈尋找對環(huán)境友好、經(jīng)濟、高效且能夠解決上述問題的替代化學(xué)品。

2.2 潤濕性改變

儲層潤濕性是油藏工程中的一個重要概念，它對壓裂增產(chǎn)具有巨大影響。潤濕性改變主要取決于儲層中巖石-流體相互作用、流體-流體相互作用、巖石礦物學(xué)和地層水組成及注入水礦化度。水力壓裂液中常用的表面活性劑可通過表面吸附改變頁巖潤濕性，將原油從巖石表面分散和剝落，使巖石顆粒表面變得更加水濕。更強的水濕表面傾向于促進(jìn)滲吸，有利于從儲層孔隙中驅(qū)油[65]。但也有人提出，頁巖氣藏中的液體滲吸可以阻止氣體流動并保持高殘余氣飽和度。為了減少吸水，Sun等[66]通過用 0.002 5% 的非離子表面活性劑溶液處理頁巖，將頁巖氣藏的潤濕性從水濕(49.9°接觸角)改變?yōu)橹行詽櫇?97°接觸角)。陽離子表面活性劑可以吸附在水濕表面形成疏水層，含氟表面活性劑的C—F鏈可以強化形成的吸附層，協(xié)同改變巖心潤濕性[67]。Zhang等[68]研究了滑溜水浸泡時間對頁巖孔隙結(jié)構(gòu)和潤濕性的影響，發(fā)現(xiàn)頁巖基質(zhì)浸泡在滑溜水中的第二天親水性最強，樣品浸泡的時間越長，頁巖基質(zhì)的疏水性就越強。

瀝青質(zhì)是原油中極性最大和最重的成分，極易吸附在孔隙表面，覆蓋表面并控制表面化學(xué)、電荷和電化學(xué)相互作用而改變潤濕性[10]。Wang等[69]研究發(fā)現(xiàn)，由于瀝青質(zhì)在孔喉和孔隙表面沉積，與非均質(zhì)巖心的水潤濕性相比，孔喉孔徑更大、連通性更好的巖心的水潤濕性指數(shù)下降了15%～25%。使用含有可與瀝青質(zhì)在分子水平上反應(yīng)的官能化分子的溶劑注入，可降低瀝青質(zhì)的芳香性與黏度，與瀝青質(zhì)反應(yīng)形成對儲層巖石具有較低親和力或更高親和力的復(fù)合物，并將瀝青質(zhì)從表面移走，從而促進(jìn)更多的水濕性。也可將吸附有瀝青質(zhì)的巖石暴露在紫外線和微波下，產(chǎn)生組分的選擇性加熱區(qū)，導(dǎo)致黏度降低和隨后的潤濕性改變。

2.3 聚合物/表活劑吸附

頁巖儲層壓裂增產(chǎn)過程中所用的滑溜水壓裂液體系，常用聚丙烯酰胺(polyacrylamides，PAM)等聚合物作為減阻劑以降低泵速高時的流體摩擦阻力。水力壓裂后，大量殘余在頁巖儲層中的PAM與頁巖相互作用，進(jìn)而吸附滯留在裂縫或巖石基質(zhì)中，改變流體性質(zhì)，堵塞油氣流動通道，降低儲層導(dǎo)流能力。Li等[70]提出，氫鍵是聚丙烯酰胺在頁巖儲層吸附的關(guān)鍵作用力，利用電負(fù)性強的尿素破壞氫鍵，保持PAM分子的伸展性，通過競爭吸附機制減少PAM在頁巖表面的吸附量，將頁巖微裂縫破壞后的滲透率恢復(fù)至72.46%。如圖3所示，郭建春等[71]研究了在不同時間、濃度、pH和溫度下，滑溜水用聚合物在頁巖中的吸附規(guī)律，并利用電負(fù)性較強的氫鍵破壞劑將聚合物吸附量降低5.49 mg/g，儲層滲透率恢復(fù)至73.2%。此外，SiO2納米顆粒可以占據(jù)頁巖表面，減小聚合物與頁巖接觸的概率，以此降低壓裂液中聚合物的吸附，減少聚合物吸附造成的儲層傷害問題[72]。

圖3 滑溜水中聚合物在頁巖儲層吸附的核磁共振圖像[71]Fig.3 Nuclear magnetic resonance image of polymer adsorption in slickwater fracturing fluid on shale reservoir[71]

在頁巖儲層壓裂增產(chǎn)過程中，表面活性劑是壓裂液中的重要添加劑組分，能夠改變巖石表面潤濕性、降低界面張力、乳化并提高整體石油產(chǎn)量。然而，在某些條件下，由于相捕獲產(chǎn)生的表面活性劑過度吸附或滯留，往往會導(dǎo)致儲層孔隙度和滲透率降低，并降低油水界面的表面活性劑吸附效率，嚴(yán)重影響壓裂增產(chǎn)上產(chǎn)[73]。Yekeen等[74]研究發(fā)現(xiàn)，馬來西亞頁巖上的表面活性劑吸附隨礦化度的增加而增加，隨溫度的升高和表面活性劑溶液中納米顆粒的存在而減少。建議降低流體礦化度并在壓裂液中添加SiO2納米顆粒，以減輕表面活性劑的過度吸附和聚集。

2.4 無機/有機物沉積

聚合物上羧基與儲層無機鹽陽離子等通過離子鍵合可降低聚合物間靜電斥力，導(dǎo)致聚合物鏈段收縮及無機物沉淀。壓裂液注入導(dǎo)致的地層溫度降低也可能加速無機沉淀的產(chǎn)生，堵塞頁巖儲層納微米級孔隙結(jié)構(gòu)，增大裂縫與基質(zhì)滲透率傷害。同樣，陰離子表面活性劑與儲層中Ca2+、Mg2+等陽離子接觸產(chǎn)生磺酸鹽等沉淀物，導(dǎo)致表面活性劑的損失和孔喉系統(tǒng)的堵塞，影響壓裂增產(chǎn)效果?？梢酝ㄟ^提高壓裂液溫度、提高pH和降低礦化度來減輕無機物與表面活性劑沉淀[8]。

瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是原油中最具極性和表面活性的組分。在壓裂增產(chǎn)過程中，油藏溫度、壓力及組分的變化極易引起瀝青質(zhì)粒子通過靜電作用、偶極作用等互相吸引、碰撞、聚集，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青質(zhì)沉積，降低儲層滲透率，減少頁巖油氣產(chǎn)量[75-76]。Wang等[69]發(fā)現(xiàn)，孔喉尺寸較小、孔喉微觀結(jié)構(gòu)較不均勻的儲層巖石對瀝青質(zhì)沉淀更敏感，與較均勻和孔喉較大的巖石相比，采收率降低了14%～22%，滲透率降低了4%～7%。瀝青質(zhì)沉積在巖石表面導(dǎo)致的地層損害主要有4種：①表面沉積和孔隙堵塞導(dǎo)致孔隙度和滲透率降低；②瀝青質(zhì)分子吸附到巖石表面導(dǎo)致潤濕性改變；③重瀝青質(zhì)組分去除導(dǎo)致原油黏度降低；④油包水乳液的形成[39]。已有大量工作者通過使用分散劑、螯合劑、納米顆粒、激光技術(shù)、微波和紫外線(ultraviolet，UV)等對手段對瀝青質(zhì)沉積后的儲層滲透率恢復(fù)進(jìn)行了嘗試[77]。

3 微生物誘導(dǎo)傷害

頁巖油氣壓裂生產(chǎn)過程中，預(yù)壓裂液、返排液等可能會將有害微生物引入頁巖油氣藏，改變微生物群落。相對于其他儲層環(huán)境，頁巖儲層較小的孔隙尺寸限制了微生物的活動，但頁巖中截留的有機質(zhì)可為微生物提供豐富的能源，潛在的碳源或CH4、H2、揮發(fā)性脂肪酸、石油碳?xì)浠衔锏入娮庸w[78]。以此誘導(dǎo)產(chǎn)生的生物損害包括油藏酸化、礦物質(zhì)侵蝕和孔喉堵塞。

油藏酸化是指在油田的整個生命周期內(nèi)產(chǎn)出流體中硫化氫(H2S)的增加，該過程可以通過各種機制以非生物方式發(fā)生，但最常見的原因是油藏中硫酸鹽還原微生物(sulfate-reducing microorganism，SRM)的代謝活動[79]。SRM代謝產(chǎn)生的H2S 氣體，會腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，生成無機微粒，堵塞儲層導(dǎo)流通道。頁巖儲層的礦物組成在區(qū)域尺度上差別很大，礦物質(zhì)侵蝕通常由細(xì)菌在頁巖儲層礦物顆粒表面的活動造成。而孔喉堵塞通常由微生物分解壓裂液中聚合物產(chǎn)生的壓裂液殘渣、細(xì)菌在儲層中形成生物被膜、細(xì)菌產(chǎn)生的高分子量多糖等生物污垢等覆蓋在頁巖儲層壓裂縫網(wǎng)中，降低儲層滲透率，阻礙油氣流動[80]。為削弱微生物誘導(dǎo)的儲層傷害，應(yīng)考慮殺菌劑輪作、季節(jié)性劑量調(diào)整和脈沖給藥，在酸蝕現(xiàn)象普遍的頁巖儲層，建議采用穩(wěn)定的34S/32S同位素分析來識別非生物H2S，以評價生物殺菌劑在處理儲層酸蝕中的應(yīng)用價值[78,81]。

4 結(jié)論與展望

壓裂增產(chǎn)過程中，頁巖儲層傷害機制可分為物理傷害、化學(xué)傷害及微生物誘導(dǎo)傷害，其中，物理傷害主要包括微粒運移傷害、水相圈閉傷害和應(yīng)力傷害，化學(xué)傷害可進(jìn)一步分為黏土膨脹、潤濕性改變、聚合物/表活劑吸附及無機/有機物沉積，而儲層中的微生物活動會導(dǎo)致油藏酸化、礦物質(zhì)侵蝕和孔喉堵塞。與其在儲層傷害發(fā)生后付出巨大努力補救，不如提前預(yù)防儲層傷害。

頁巖儲層獨有的低孔、低滲的地質(zhì)特征，與降本、上產(chǎn)、增效的現(xiàn)場需求，共同要求現(xiàn)有儲層保護(hù)技術(shù)不斷升級發(fā)展。在之后的工作中，需重點做好以下幾方面的工作。

(1)加強頁巖儲層傷害基礎(chǔ)理論研究。針對頁巖油氣壓裂增產(chǎn)特點，明確壓裂操作對儲層非均質(zhì)性、敏感組分、孔隙度、潤濕性、儲運性和連通性的影響，使石油工作者通過優(yōu)化壓裂工藝，優(yōu)選壓裂液配方，改進(jìn)壓裂液返排及破膠技術(shù)，最大程度避免儲層傷害問題，從而在技術(shù)和經(jīng)濟上獲得最大的頁巖油氣產(chǎn)量。

(2)完善頁巖儲層評價方法。頁巖儲層傷害評價手段仍是以滲透率為評價指標(biāo)的常規(guī)油氣儲層評價方法，需開發(fā)更適用、更先進(jìn)、更全面的實驗評價手段及數(shù)值模型，建立頁巖儲層的系列評價體系。

(3)建立頁巖儲層傷害預(yù)測系統(tǒng)。儲層傷害重在預(yù)防。不同地區(qū)、不同儲層在壓裂增產(chǎn)過程中的傷害機制不同，相應(yīng)的保護(hù)措施也各具差異。需基于儲層地質(zhì)、工程及生產(chǎn)資料，結(jié)合人工智能等大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，開發(fā)精準(zhǔn)快速的儲層傷害預(yù)警系統(tǒng)，以識別和監(jiān)測壓裂增產(chǎn)過程中儲層傷害的發(fā)生和程度。