致密砂岩气藏水锁效应机理探析——以苏里格气田东南区上古生界盒8段储层为例

水锁效应是影响气井生产开采的重要因素,在低渗透、特低渗透的致密砂岩气藏中,由于孔喉细小,水锁效应影响更加显著。根据致密砂岩气藏储层岩石中液相流体的开采前后受力特征;探讨了致密砂岩气藏生产过程中水锁效应的发生机理。利用高压压汞、气水相渗等实验分析资料,分析了压力与含水饱和度以及气相相对渗透率的关系;结果表明:压力与含水饱和度呈良好的指数关系,而压力与气相相对渗透率呈明显对数关系。随着生产压差的增大,会导致含水饱和度的升高,而含水饱和度的升高使得气相渗流能力降低,最终造成了水锁伤害程度的加重。合理的控制生产压差对于减轻气井生产过程中水锁效应,延缓气井见水有着重要意义。     

组合段塞工艺解除凝析气井水锁伤害实验评价

在凝析气井生产过程中,井底长期积液极易导致近井地带发生反渗吸水锁效应,形成水锁伤害,降低储层渗流能力,增大生产压差,严重影响气井产能的释放。以Y凝析气井为例,采用考虑反渗吸水锁的气井产能方程,分析反渗吸水锁效应对气井产能的影响,并采用"甲醇+酸+解水锁剂+氮气吞吐"组合段塞工艺方式,开展Y井长岩心解除水锁效果实验评价。实验结果表明,气井无阻流量随着反渗吸水锁侵入深度的增大而急剧降低,"甲醇+酸+解水锁剂+氮气吞吐"组合段塞解除水锁效果很好,渗透率恢复倍数达到6.2。     

致密砂岩气藏近井地带含水饱和度变化规律

致密砂岩气藏普遍含水,近井地带极易形成积液,从而导致气井减产甚至停产,因而研究近井地带含水饱和度变化规律对于认识气井产水机理具有重要的意义。为此,根据气井径向渗流原理设计了一套近井地带储层含水饱和度变化物理模拟实验流程,运用直径分别为10.5 cm、3.8 cm、2.5 cm的致密岩心由远及近串联以模拟气藏中直井压裂后的生产状况;基于气井降压生产方式,分别用20μm、30μm、40μm、50μm的微管来模拟气井油管以控制产气量,研究气藏衰竭开采过程中近井地带含水饱和度的变化及其影响因素,结合现场生产井资料计算气井近井地带及不同区域、不同微管直径下的含水饱和度及产水量,并分析其变化情况。研究结果表明:(1)不同采气速率各自对应一个临界含水饱和度,当原始含水饱和度低于临界值,近井地带和中部区域流动的地层水会随气体的采出而携出,近井地带不会产生积液;(2)当原始含水饱和度高于临界值时,由远端运移的地层水大量聚集在近井地带导致近井地带积液;(3)含水饱和度相同时,采气速率越大,越容易导致近井地带积液;(4)同一含水饱和度下,采气速率越大,产水越严重,采收率越低。结论认为,由物理模拟实验新方法计算得到的气井累计产水量图版与对应气井的产水动态具有较好的一致性,该研究成果可以有效预测气井产水量,对于气井采取合理的治水措施具有指导作用。     

致密砂岩气藏产水机理与开发对策

为认清致密砂岩气藏的渗流规律、揭示其储层产水机理、寻求有效的开发对策,开展了相关研究。结果表明,致密砂岩气藏储层渗流机理复杂,表现在:储层原始含水饱和度主要受储层微观孔隙结构特征的控制;在气水互封状态下,气体弹性膨胀推动部分束缚水转化为可动水,可动水饱和度能有效表征储层水相可动性;储层水相对气相渗流能力影响显著,含水条件下气体渗流存在闽压梯度,其主要受储层物性与含水饱和度的控制,阚压效应导致单井控制范围减小,储量动用程度降低;气、水两相渗流能力受压力梯度的影响。进而基于对致密砂岩气藏产水机理和渗流机理的认识,提出了有针对性的开发对策:①在明确储层可动水饱和度的基础上,评价储层产水风险,优选井位及开发层位,降低气井产水风险,提高单井产能;②采用压裂水平井开发,增加泄流面积,减小生产压差,延长无水或低水采气期;③合理配产,降低生产压差,预防或控制产水量;④强化排水采气,提高生产效果。上述技术措施为四川盆地中部上三叠统须家河组气藏和鄂尔多斯盆地苏里格气田低渗透致密砂岩气藏的有效开发提供了技术保障。     

低渗透砂岩气层岩心润湿性改善实验

低渗透砂岩气层容易受到水锁伤害,从而降低该类储层的开发效果.砂岩储层一般带有负电荷,阴离子表面活性剂溶液能够降低吸附伤害,为了研究该类液体对低渗透砂岩储层岩心润湿性改善情况,设计了一套实验流程及实验方法.首先注入地层水,分析气层岩心水锁伤害程度,然后选择不同浓度阴离子表面活性剂溶液,进行岩心润湿性实验研究,通过测量注入前后岩心含水饱和度及渗透率,分析气层岩心水锁改善情况.实验结果显示,随着阴离子表面活性剂溶液浓度增加,实验岩心原始含水饱和度降低,基质渗透率增大,有效地改善了气层岩心润湿性.综合考虑成本影响,选择阴离子表面活性剂溶液质量分数为3%.实验过程也证明,设计实验流程及方法简捷、操作性强.     

气井储层水锁效应解除措施应用

低渗气藏的通道较窄，渗流阻力较大，液、固界面和液、气界面的表面张力较大。这使得气井在生产过程中，由于地层水或外来流体（尤其是钻井液、压井液、酸化液和压裂液等）未排干净，致使气井储层气相相对渗透率下降，从而造成储层水锁，严重地影响气井产能的发挥。储层气相相对渗透率取决于孔隙介质中的含水饱和度和在水存在的情况下气体的分相流动特点，因此通过降低近井地带储层含水饱和度，改变气体的分相流动特性可以解除水锁效应。室内评价实验及现场试验表明，使用由表面活性剂和低毛细管力酸液复配而成的气井解堵剂解除了气井储层的水锁效应，提高了产层气相渗透率，使气井的产气量得到明显提高。     

利用相渗曲线研究低渗气藏水锁效应的新方法

低渗气藏砂岩孔喉半径小、毛细管压力大，施工过程中工作液容易吸入储集层，近井地层含水饱和度明显升高，天然气的流动能力明显降低，形成水锁效应。通过开展气水两相渗流实验，模拟气井生产时含水饱和度下降至束缚水饱和度的过程，提出了利用相渗曲线研究低渗气藏水锁效应的新方法。     

巴喀致密砂岩气藏水锁/水相圈闭伤害评价

针对致密砂岩气藏储层特征,分析了水锁/水相圈闭伤害的机理与影响因素,利用巴喀致密砂岩气藏天然岩心,研究了储层渗透率、孔隙度、甲醇浓度、毛细管自吸地层水深度等因素对地层含水饱和度和伤害程度的影响。实验结果表明,随着储层中含水饱和度上升,气相渗透率明显下降,并在含水饱和度为0%～40%范围内下降幅度加剧;当含储层水饱和度超过60%的临界值时,会造成极强的水锁/水相圈闭伤害。这一结果对在气藏改造措施中合理控制含水饱和度具有指导意义。     

塔里木油田“三高”致密砂岩气藏防/解水锁技术

针对影响塔里木油田高温、高盐、高压致密砂岩气藏开发效果的水锁效应,在现有技术的基础上筛选并复配了适用于该气藏的高效防/解水锁剂,配方为:0.1%改性烷基糖苷+0.02%氟碳表面活性剂+4%甲醇。利用致密砂岩气藏天然岩心,通过自吸实验、驱替实验和液相滞留实验,开展高效防/解水锁剂评价。实验结果表明:复配体系具有较好的吸附性和表面活性,处理后岩心自吸能力大幅度减弱,岩心含水饱和度降低了15%以上;随着驱替压力的升高,岩心渗透率增加;驱替压力为3.445 MPa时,处理前后岩心气测渗透率平均改善率在50%以上;在相同驱替压力下,与处理前相比,岩心的渗流能力增强,含水饱和度下降,大大减轻了岩心的水锁效应。该复配体系的研究,对恢复和提高致密砂岩气藏的产能,有一定的技术指导意义。     

鄂尔多斯盆地东部神木区块二叠系山西组致密砂岩气低产主控因素分析

鄂尔多斯盆地神木区块二叠系山西组是继太原组之后新的致密砂岩气接替层系,单井产量低、研究程度浅、认识不足的特点制约了该区山西组致密砂岩气的有效勘探开发。通过铸体薄片、物性分析、核磁共振等技术手段,深入剖析了山西组致密砂岩气低产原因及主控因素。低孔低渗、孔喉结构复杂、应力敏感性较强的差储层品质及束缚水饱和度远远大于初始含水饱和度的超低含水饱和度现象导致储层渗流较差,易形成水锁,是致密砂岩气低产的原因;而沉积非均质性和破坏性的成岩作用极大地降低了储层物性,使气井外围储层流体补给不畅,是低产的主控因素。研究为制定合理的储层压裂改造工艺措施、提高单井产量以及实现致密砂岩气藏的规模有效开发提供了重要的地质依据。     

异常高压超深凝析气井生产动态异常分析及对策

我国有丰富的深层天然气资源,深层气藏普遍存在高温和异常高压的特点,在试井、生产及井下作业方面都存在很大难度,且国内可借鉴的经验很少。柯深101井从开始试井投产起出现了一系列异常生产状况。以其为例,对异常高压超深气井的生产状况进行综合分析,认为应力敏感造成的近井地带应力损伤、凝析液造成的渗透率损害以及井筒积液、井内落物是造成生产异常的主要原因。针对以上原因提出了相应对策在进行产能试井及制定生产工作制度时,应综合考虑应力敏感及反凝析因素,压差不能过大;采用重复酸化或酸压措施改善近井地带的地层渗透率;当井筒积液严重后可采用气举方式排液,应用电磁加热技术减轻近井积液对产能的影响;井内掉入落物后应及时打捞,以免造成重大经济损失。     

“硬关井”水击压力计算及其应用

根据气侵后环空气液两相流分布特点及水击压力在气液两相流及单相流中传播特点，计算了“硬关井”情况下的水击压力变化情况。研究表明：对于气侵情况，硬关井引起的水击压力对井眼中下部影响很小，主要作用于井口装置；如果并口流速不太大，可以采用硬关并，以便减少地层流体进一步侵入。     

低渗透凝析气藏反凝析水锁伤害解除方法现状

低渗透凝析气藏的反凝析污染、水锁伤害对气井生产、气藏采收率等产生严重影响,因此研究解除凝析气藏近井地层反凝析、反渗吸地层伤害,提高气井产能的技术方法,具有重要的实际意义。调研了国内外文献,详细阐述了反凝析和水锁效应机理,提出了各种解除此两种伤害的方法,并提出在注气吞吐之前先注入一个有限尺寸的甲醇溶液前置段塞来解除反凝析油和水锁产生的地层堵塞,以改善注气吞吐,提高凝析气井产能的效果,该方法在现场得到了成功应用。     

低产积液气井气举排水井筒流动参数优化

苏里格气田气井具有低压、低产、产水、携液能力差等特点,由于井筒积液严重,部分气井出现压力和产量下降过快的现象,制约了气井的正常生产,因此有必要选择合适的排水采气措施来清除井筒积液。然而,排水采气井筒多相流体流动的机理较复杂,目前,排水采气措施的参数(如气举的注气量)设计多是依靠经验或利用较简单的临界携液流量等参数确定的,针对整个排水采气井筒气液流动规律的变化及能量损失的研究较少。文中通过采用数值模拟和实验模拟研究相结合的方法,对苏里格气田低产积液气井气举前后整个井筒气液流动规律进行分析,并根据注气量对井筒压降和气举效率的影响,确定适用于苏里格气田气井气举复产的最优注气参数,为选择合适的排水采气措施提供了理论指导。     

川西致密气藏水锁损害室内实验研究

水锁损害是低渗透致密气藏的主要损害类型,严重影响了气藏开发效果。在分析水锁损害室内实验方法的基础上,提出了一种室内定性研究含水饱和度对水锁影响的方法--反向作用法,即将岩心置于岩心夹持器中,直接在出口端面施加压力,使相应地层水进入岩心造成水锁损害。该方法简单有效。以川西低渗透致密气藏为例,从岩心自吸作用和正压侵入作用两方面,确定了含水饱和度与水锁损害的关系,即含水饱和度越大,水锁损害越严重,为减轻、消除水锁损害提供了理论指导。     

非均质底水气藏水平井井筒流量及压力剖面研究

在非均质底水气藏开发过程中,水平井钻遇不同渗透率的储层是影响水平井井筒流量以及压力剖面的重要因素.以非均质底水气藏水平井渗流理论研究为基础,利用微元法将非均质储层分为若干均质储层,并在每个均质区域考虑储层与井筒耦合的变质量流动,建立了求解非均质底水气藏产量以及压力剖面的半解析模型.实例分析表明,水平井井筒流量剖面随着渗透率分布的变化出现不同幅度的波动,渗透率级差越大,流量剖面波动的范围越大,且水平井钻遇高渗透储层越多,总产量也越大;在水平井井筒跟端与趾端附近,渗透率分布对井筒压力剖面基本无影响,而在水平井井筒中间部分,高渗透储层分布越多,压降越大,反之则压降越小,但整个水平井井筒压降仅为10-4 MPa左右,因此水平气井压力测试只需将压力计下到井筒跟端处.     

丘东气田反凝析污染评价及解除方法研究

凝析气藏开发过程中,地层压力降低到露点压力以后,不可避免发生反凝析现象.凝析液在井筒附近产生附加表皮系数,增加地层中液相的饱和度,降低气相渗透率,造成反凝析污染,从而使气井产能下降,影响凝析油、天然气的采收率.定量评价近井地带反凝析污染对气井产能的影响,对消除近井地带反凝析污染的方法进行了探讨.针对吐哈低渗凝析气藏开发特点,现阶段采用水力压裂可以有效解除丘东气田反凝析伤害.     

高含硫气藏元素硫沉积对储集层的伤害

元素硫是高含硫气藏开发的有害物质。随着气井的投产，地层压力和温度沿径向不断降低，在气流达到或超过含硫饱和度时，元素硫将会从气流中析出，并在储集层岩石的孔隙或喉道中沉积下来，使得地层孔隙度和渗透率降低，严重时造成气井的停产甚至报废。在推导了元素硫沉积对储集层伤害的模拟模型基础上，分析了在高含硫气藏的开发过程中，元素硫沉积的特征及对储集层物性的伤害情况，发现元素硫在地层中的沉积主要在离井筒较近的范围之内，且沉积量沿径向由井筒向地层深处逐渐减小；沉积于孔隙的元素硫对储集层的伤害也主要在该区域之内，越靠近井筒伤害程度越严重，且随着生产时间的延长。对储集层的伤害程度加速。图4表1参6     

甲醇-地层水-凝析气相态测试研究

在凝析气藏开采过程中，当地层压力降低到露点压力以下时，地层中将会发生反凝析现象，从而导致反凝析堵塞；如果有平衡共存水产出并形成井底积液,还可能产生反渗吸水锁效应进一步影响气井产能。目前国外有文献报道了注甲醇解除凝析气藏近井地层污染从而提高气井产能的方法，文章探索设计了甲醇-地层水-凝析气三相体系PVT相态测试方法，分析了考虑注入不同浓度甲醇对凝析油气体系相态的影响，从而为凝析气藏注甲醇提高气井产能提供翔实的PVT数据，更有效地指导了凝析气藏的开发。