页岩作为非常规天然气储层,具有吸附气和游离气并存、严重非均质性、特低孔渗等特点。为了高效开发页岩气藏,通常采用大规模体积压裂增大渗流面积以获得高产。研究发现,涪陵现场压裂返排率不到10%,说明有大量滑溜水滞留储层。压裂液作为成功实施压裂的关键因素之一,其压裂液配方决定了压裂液性能。但是,配方中的添加剂会使储层润湿性、膨胀性等性能发生变化,对压裂效果及产气能力造成重要影响。所以,滑溜水滞留对储层的影响研究显得尤为重要。本文在研究滑溜水滞留储层的影响因素的基础上,采用涪陵焦石镇龙马溪组黑色硅质和碳质页岩露头岩样,开展不同体系、不同组分浓度液体条件下的页岩润湿性、膨胀性实验测定,得到影响规律并解释渗透率变化。研究结果如下:(1)通过电镜扫描、X—衍射等方法,分析了岩样的矿物成分、孔隙结构等。研究结果与涪陵气区压裂现场的地层岩芯数据相近,为开展润湿性、膨胀性实验奠定研究基础,也为现场应用提供科学依据。(2)通过LLE测定表明,页岩属于严重非均质润湿;用蒸馏水浸泡后的页岩表面润湿性要比滑溜水浸泡后的页岩更亲水,这是由于页岩基质亲水性造成的;滑溜水和蒸馏水的润湿接触角随浸泡时间的增加而减小,页岩表现出强亲水性,利于滑溜水进入储层,扩展微裂缝,提高渗透率,最终达到高产量。不同添加剂浓度下,减阻剂对润湿性的影响较大,在0.05~0.1%浓度前后呈先下降后上升的趋势。经浸泡润湿后的页岩,在后期进行渗透率实验测定,基质渗透率增加约一倍;(3)页岩水化膨胀率和膨胀量随温度升高而明显增大,随压力增大而下降,且温度的影响较强于压力的影响;实验时间越长,水化膨胀作用就越强,含水饱和度越高,孔隙、裂缝扩展延伸也越明显;实验发现页岩膨胀率并不是越高越好,实际地层压裂中添加剂影响增大压裂液吸入量,引起页岩膨胀破碎,增加渗透率,同时,也会引起黏土矿物膨胀减小孔隙流通空间,堵塞孔道。其中,防膨剂浓度的变化对页岩膨胀率的影响最大,在0.2%浓度的条件下膨胀率达到最优,其余依次为减阻剂、增效剂、消泡剂。本文通过实验优化了压裂液添加剂配方,深刻揭示滑溜水滞留储层对页岩渗透率的影响机制。同时,还解释了低返排、高产量的现象,对涪陵页岩气区块压裂液优化设计具有重要的理论指导意义和科学应用价值。