低渗透砂岩储集层水锁损害影响因素及预测方法研究

水锁导致渗透率下降是低渗透油气层损害的主要机理之一。对低渗透砂岩储集层的水锁效应进行了实验研究,定量评价了气测渗透率、孔隙度、初始水饱和度。驱替压差和油水界面张力等因素对水锁效应的影响。在对大量实验数据进行处理的基础上,建立了低渗透砂岩储集层水锁效应的灰色静态预测模型。研究结果表明,影响低渗透砂岩储集层水锁损害程度的主要因素有：油水界面张力、气测渗透率和储集层的水饱和度。油水界面张力越高,钻井液、完井液等外来流体侵入储集层后的水饱和度越高,储集层的渗透率越低,水锁损害程度就越严重。建立的水锁效应灰色预测模型可以对低渗透砂岩储集层的水锁损害程度进行初步的定量预测,其准确程度还与实验岩样及实验数据的代表性密切相关。图2表2参6（张振华摘）     

低渗透储层水锁伤害影响因素室内评价

针对低渗透储层因水锁引起的地层伤害问题,开展了水锁伤害影响因素室内评价。通过实验数据结果分析,随着地层含水饱和度的增加,则气相渗透率下降;岩心渗透率越低,作用时间越长,岩心水锁伤害越大;驱替压差越大,岩心水锁伤害越小;活性剂能够减轻岩心的水锁损害。     

ˮ��ЧӦ�Ե���͸������𺦼����ƺͽ������

低渗透特低渗透油藏普遍存在着水锁损害，而且渗透率越低，水锁伤害越严重；造成水锁效应有内在和外在两方面的因素。储层致密、孔隙喉道小，油藏压力低、存在绿泥石薄膜状的孔隙衬边结构是造成储层产生水锁效应的内在因素；驱动压差小、外来流体与岩石的润湿角小、粘度大及油水界面张力大是造成储层产生水锁效应的外在因素。渗透率越低，孔喉半径越小，油层压力越低，越容易产生水锁损害，且越难以解除其损害。通过室内实验研究认为：提高排液速度可以提高渗透率的保留率，抑制水锁效应；向油层中挤注一定的表面活性剂体系工作液，可以有效地提高油相渗透率的保留率，减弱和部分消除水锁效应；在注入水中加入优化后的表面活性体系，可以改变低渗透油藏流体的渗流特性，可以有效地增大油水两相同流区，改善其水驱开发效果。     

低渗透储层水锁效应实验

水锁效应即毛细管弯液面两侧非润湿相压力与润湿相压力之差。水锁伤害主要由毛管压力和贾敏效应产生的附加压力引起。水锁效应的影响因素主要包括含水饱和度、压力、岩石润湿性、水相侵入深度和压差等。室内岩心水锁模拟实验结果表明,岩心水锁渗透率伤害率随着渗透率增加而明显降低,且驱替至油相渗透率稳定所需时间越长,水锁伤害越严重;含水饱和度越低,水锁伤害越严重,此时油相渗透率降低,且驱替压力升高。防水锁剂的最佳使用浓度(质量百分数)为10%,可使岩心油相渗透率伤害率降低50%～80%,驱替压力降低60%。添加醇等助剂时,5%防水锁剂可达到与10%防水锁剂相当的效果。     

双河油田水锁减产机理研究

针对双河油田因水锁造成的减产问题,开展了水锁减产的机理研究。应用热力学和动力学理论分析了引起水锁效应的原因;从渗透率、油藏压力、岩石矿物性质、驱替压力以及外来流体粘度等方面分析了影响水锁效应的内在和外在因素。岩心水锁伤害实验结果表明:渗透率越低,油藏压力和驱替压力越小,产生的水锁伤害越严重。提出了预防和解除水锁伤害的方法,现场试验8井次,有效率100%,取得了显著效果。     

裂缝-孔隙型低渗气藏损害室内评价方法研究

低渗透裂缝-孔隙型天然气藏具有低孔隙度、低渗透率、高含水饱和度、高应力敏感性和高毛细管压力的特点,使得气藏损害具有不同于油藏损害的特殊性。建立与裂缝-孔隙型气藏相适应的评价方法和标准,搞清裂缝-孔隙型气藏的损害机理,是进行裂缝-孔隙型气藏保护的关键。而建立裂缝-孔隙型气藏评价方法的核心是裂缝性岩心的制备技术。文中提出了3种裂缝性岩样的制备方法,即天然裂缝性岩样的骑缝钻取法、天然岩心人造裂缝方法和预制裂缝压制法。评价实验表明,低渗透裂缝-孔隙性致密砂岩气藏具有很强的应力敏感性和水锁效应,水锁损害和应力敏感性损害是其主要损害因素,说明裂缝性岩样制备方法、应力敏感性和水锁效应评价方法可行。     

异常低含水饱和度储层的水锁损害

当储层原始含水饱和度低于束缚水饱和度时,称异常低含水饱和度储层,一般意义的水锁指数就不能反映该类储层的水锁损害过程和解除水锁损害的难易程度。为此,通过异常低含水饱和度储层水锁损害机理研究,提出了这类储层存在暂时性水锁和永久性水锁观点。暂时性水锁是指油、气反排外来工作液至束缚水饱和度过程中造成的水锁,是可以解除的;永久性水锁是指油、气反排外来工作液降至束缚水饱和度后再也不能降低了,从而达不到原始含水饱和度,造成一部分水锁永远无法解除。将该研究方法运用于长庆气田上古生界致密砂岩气藏的水锁损害评价实验中,结果表明:储层渗透率越低,束缚水饱和度与原始含水饱和度差值就越大,永久性水锁损害和暂时性水锁损害就越强,解除暂时性水锁所需时间越长。     

一种基岩气藏储层伤害评价实验方法

通过调研及查阅资料,明确低渗透及基岩气藏储层伤害评价重要因素是水锁和应力敏感伤害。本文主要对脉冲衰减法进行尝试和探索,并通过不同测试模式进行验证和明确,寻找适应基岩气藏储层伤害的评价方法;得出气藏初始含水饱和度与束缚水饱和度差值越大、相对渗透率效应越明显、发生水相圈闭损害的潜力就越大等结论,为未来基岩气藏储层保护研究工作提供基础依据。     

致密砂岩气藏储层水锁伤害评价及解除方法实验研究

水锁造成的气层损害是最近几年国内外地层损害研究的热点,是低渗和裂缝性致密砂岩气藏的主要损害方式之一。在钻井、完井过程中使用水基工作液时,水锁造成的损害是相当普遍的。外来液相的侵入造成气相渗透率的下降称水锁效应,这并不包括液相引起的黏土膨胀、分散、运移、堵塞和化学沉淀。水锁实验的目的在于了解液相侵入后气相渗透率的变化。以鄂尔多斯盆地东部上古生界致密砂岩为研究对象,进行实验室内水锁伤害评价及解除水锁实验。分析水锁伤害影响因素,在实验评价基础上寻找解除水锁伤害方法,从而在钻井、完井、压裂等工作流程中,尽量避免和减少水基工作液侵入,并采用CO2和注醇方法解除和降低水锁伤害,并及时有效返排,达到预防及解除水锁伤害的目的。     

克拉苏气田超致密砂岩气储层水锁损害

超致密砂岩微米、纳米级孔喉发育且连通性差,气层具有毛细管压力高、黏土矿物含量高、含水饱和度低等特征,水锁是这类气藏重要的损害方式。现有的水锁损害评价标准存在未建立初始含水饱和度、地层水盐析、水敏伤害与水锁伤害叠加耦合、渗透率测试具有系统误差、评价不全面等问题,文中以克拉苏气田克深9井区K1bs组超致密砂岩为研究对象,利用核磁成像技术实时监测岩样毛细管自吸过程,运用高温钝化、高速离心、恒压驱替、核磁共振等手段建立该类气藏水锁损害评价方法,并据此进行室内实验,对比评价蒸馏水、质量分数8%的KCl溶液与破胶压裂液等流体对超致密砂岩气层基质的损害程度。结果表明,气层孔喉半径越小,流体黏度越大、矿化度越高,初始含水饱和度与束缚水饱和度差异越大,气层水锁损害越强。     

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。     

杭锦旗地区致密砂岩气藏水锁伤害评价及防治对策

以鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界致密砂岩储层为研究对象,结合工区储层工程地质特征,开展室内岩心水锁伤害以及相渗实验,分析孔隙度、渗透率、束缚水饱和度等因素对水锁伤害影响。实验结果表明:水锁伤害程度与渗透率、束缚水饱和度呈负相关,与储层伊利石含量正相关;太原组、山西组的水锁程度明显大于下石盒子组,伤害率基本都在40%以上,毛管自吸和天然裂缝的作用强化了水锁储层伤害。并提出相应的防治措施:控制压裂规模,减少水相与储层接触时间,添加防水锁剂、液氮等方式降低水锁伤害。     

基于孔隙结构分形特征的水锁损害预测新方法

水锁损害是致密砂岩气藏最主要的损害类型,损害一旦发生则难以完全解除,会严重影响气藏的发现、评价和开发,因此,对储层水锁损害程度进行准确的预测极为重要。运用泡压法测试得到了储层岩石的连通喉道对渗流能力的分布,反映了不同含水饱和度下的渗流特征;在此基础上,建立了包含多种水锁损害控制因素的孔隙分形维数计算方法;最终建立起了基于孔隙结构分形特征的水锁损害预测模型,便可容易地计算不同含水饱和度下的渗透率损害率。应用该模型对四川盆地西部上三叠统须家河组岩心的水锁损害进行了预测,结果显示：对于该类储层,只要保证直径大于1 μm的喉道连通,返排压差高于0.3 MPa,就能保证水锁损害率低于30%。由此表明新方法能够更准确地反映水锁损害程度。     

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。     

����͸����ɰ������ˮ���������о�

水锁损害广泛存在于低渗透致密砂岩油气藏，是低渗透致密砂岩油气藏的主要损害类型之一，这严重地影响着油气藏的勘探开发效果。文章在改进现有水锁损害室内评价方法的基础上，以川西致密砂岩气藏为研究对象，采用模拟地层水对致密砂岩气藏由于自吸作用造成的水锁损害，以及作用压力对水锁损害的影响进行了实验研究。结果表明，与水敏损害不同，即使是采用与地层配伍的模拟地层水与岩心接触，水锁损害仍然存在，且水锁损害程度可以超过80%。对于低渗透气藏，即使不存在压差，或采用负压作业，只要作业流体中包含有水相，那么在自吸作用下，水溶液都将进入地层，造成水锁损害，且损害程度随接触时间及作用压力增加而增加。因此，对低渗透致密砂岩油气藏应尽可能采用负压作业，尽可能减少与水相作业流体接触的机会。     

M6断块中低孔隙度渗透率砂岩储层饱和度模型优选方法

通过M6断块19块中低孔隙度渗透率砂岩样品的岩电实验结果得出,地层因素和孔隙度总体表现出非阿尔奇关系的特征,直接沿用Archie公式计算含水饱和度不准确。在Archie公式的基础上,分析了岩电参数m、n的变化规律,当n为定值时,认为m是影响饱和度精度的关键参数,在实验结果中归纳出m受无效导电孔隙(有效孔隙与有效导电孔隙的差值)的影响较大,提出利用无效孔隙求取m,进而提高Archie公式求取饱和度的精度。基于等效岩石组分理论对岩石导电性的影响,利用遗传算法求解方程组中每块样品的比例系数k和临界饱和度Swc,总结出变化规律,依据EREM模型采用迭代法得到相应的饱和度。通过对比3种方法求取的结果,结合试油层段的束缚水饱和度,表明EREM模型得到的含水饱和度最接近实际地层情况,而变参数Archie公式计算的结果次之。研究认为EREM模型更适合于中低孔隙度渗透率砂岩储层的饱和度计算。     

基于岩石物理实验的储层与孔隙流体敏感参数特征——以珠江口盆地东部中-深层碎屑岩储层为例

岩石物理实验是研究储层地震响应特征的重要手段,利用实验测试不同类型、含不同孔隙流体岩石样品的岩石物理参数,可为寻找优质储层及烃类流体的敏感性参数提供实验依据。根据珠江口盆地中-深层碎屑岩储层油气勘探的需要,选取珠一坳陷的惠州凹陷、陆丰凹陷和西江主洼,珠二坳陷的白云主洼、白云东洼和番禺低隆起等地区13口井的碎屑岩储层样品,开展了岩石物理参数的实验测试研究。通过地层压力条件下不同岩性、不同物性、不同孔隙流体饱和度的测试分析,得到样品的储层物性特征和岩石物理参数特征及岩样含不同孔隙流体饱和度时的地震响应特征。测试结果表明：岩样具有高孔中渗、中孔中低渗、低孔低渗、特低孔低渗等多种储层物性特征,物性具有明显的差异;岩样纵/横波速度、杨氏模量、剪切模量、体积模量、拉梅常数等岩石物理参数与孔隙度、渗透率、密度之间具有较高的相关度;岩样随着含水饱和度的提高,其拉梅常数、体积模量、泊松比、纵波波阻抗、纵波速度、纵/横波速度比随之增加,变化幅度大,表现出对含水/气、含水/油饱和度的变化比较敏感。岩样的横波速度、横波波阻抗、剪切模量变化较小,表现出对含水/气、含水/油饱和度的变化敏感性较弱。ρf、λρ、λρ ·μρ、σ、Z_p-Z_s等流体识别因子具有很强的气水识别能力,也具有一定的油水识别能力。不同流体识别因子的组合模板,具有较好的识别气、水、油的效果,且识别海相储层孔隙流体的效果明显好于陆相储层。     

鄂尔多斯盆地盒8段致密砂岩气藏微观孔隙结构及渗流特征

应用铸体薄片、恒速压汞、高压压汞、气水相渗、水锁伤害、应力敏感等分析测试技术,对鄂尔多斯盆地上古生界二叠系石盒子组盒8段储层微观孔隙结构及渗流特征进行了分析,对钻井、储层改造、气藏开发等工程工艺措施提出了针对性改进建议。结果表明:盒8气藏为致密砂岩气藏,储层孔隙半径分布曲线主峰为70～200μm,喉道半径分布曲线主峰为0.2～2.2μm,属大孔、中_细喉储层;渗透率>1×10^-3μm²、(1.0～0.5)×10^-3μm²、(0.5～0.1)×10^-3μm²、(0.1～0.01)×10^-3μm²等4个级别储层中,由半径<0.062 4μm喉道控制的孔隙体积分别占总孔隙体积的18.8%、38.4%、57.3%、71.6%,小喉道控制的孔隙体积比例高;喉道半径大小决定了储层渗透率高低,也控制了渗流特征,水锁和应力敏感是影响盒8致密砂岩储层渗流能力的主要因素;盒8气藏压力系数低,加之储层强亲水,易发生水锁伤害,气相渗透率随含水饱和度升高急剧降低;盒8段储层管束状、缩颈状喉道发育,易发生应力敏感伤害,应力敏感伤害率为40%～80%;盒8致密砂岩气藏储层改造应广泛采用体积压裂以减弱小喉道对孔隙的控制,在钻井、储层改造过程中应尽量避免使用水基工作液,多采用欠平衡作业等措施,减少或避免水基工作液侵入。开发生产过程中应尽量避免大压差生产和频繁开关井,主动排水采气,以保护储层,提高采收率。     

川中地区须家河组低渗透砂岩气藏产水机理

产水问题是制约四川盆地川中地区上三叠统须家河组低渗透砂岩气藏高效开发的关键问题。为给生产现场形成有效防水、治水技术提供理论依据,开展了储层产水机理研究,通过压汞、岩样气驱水实验及微观可视模型开发物理模拟实验,揭示了储层高含水及产水机理。结果表明：须家河组低渗透砂岩气藏储层微细孔喉发育,微细喉道对气相的毛细管阻力大,成藏过程中,当含水饱和度降低到40%~50%后,成藏动力不足以克服毛细管阻力使气相进入更微细的喉道及其控制的孔隙中,决定了储层高原始含水饱和度的特征;低渗透储层气水呈互封状态后,在开发过程中气体弹性膨胀推动较大孔喉处及其控制的孔隙内水相成为可动水,这就是储层产水的主要原因;水封气能量、可动水饱和度及生产压差控制了储层的产水特征。该研究成果对于降低气井产水风险,提高单井产量具有重要的指导作用。