页岩气储层压裂过程中,储层与压裂液产生一系列复杂的相互作用,从而对天然气的产出产生影响,其中储层对压裂液的自发渗吸和储层中的离子向压裂液中的扩散是其重要形式,研究储层渗吸和离子扩散规律对于了解储层与压裂液的相互作用具有重要意义。本文结合涪陵页岩气井返排率低、返排液矿化度高等特点,分析了涪陵页岩气储层的物性和岩性特点,开展了储层的自发渗吸和离子扩散实验研究,分析了储层自发渗吸和离子扩散的特点、规律及影响因素,并初步进行了机理分析,得到了以下研究成果:(1)采用扫描电镜、全岩X衍射、分散性测试、电化学测试等手段,分析了涪陵页岩气储层的物性特征和电化学特征,发现涪陵地区层理高度发育,孔隙连通性较好。在去离子水条件下,涪陵页岩气储层的CST值大多介于40~60s,Zeta电位绝对值介于12~20mV,CEC值介于2.6~8mmol/kg,表明涪陵页岩气储层的水化分散性不强。(2)自发渗吸测试表明,涪陵页岩气储层渗吸速率较快、吸水能力较强,三个井区及各小层间的自发渗吸特性存在差异。A井区岩样的渗吸能力、渗吸速率和扩散速率普遍高于B井区、C井区,这可能是A井区产量高于其它两区的重要原因之一。(3)离子扩散测试表明,涪陵页岩气储层初始电导率高、离子扩散速率快、离子扩散能力强,这与涪陵页岩气储层的海相沉积环境有关。三个井区及各小层之间存在差异。B井区岩样的离子扩散速率明显高于A井区、C井区。(4)涪陵页岩气储层的自发渗吸特性受到层理与微裂隙、孔隙度、渗透率的影响较大,同时与储层阳离子交换容量有关,而离子扩散特性受到孔隙度、矿物成分和Zeta电位的影响。(5)初步探讨了涪陵页岩气储层自发渗吸与离子扩散的机理,认为涪陵页岩气储层自发渗吸与离子扩散能力强与涪陵页岩气的成藏特性有关,粘土与离子水化、微细孔径与超低含水饱和度引起的强毛管力、与离子相关的化学渗透作用是自发渗吸与离子扩散的主要驱动力,而层理和裂隙对储层的自发渗吸与离子扩散起到了强化作用。