储气库井注气压力剧变诱发微粒运移实验模拟

微粒运移是一种重要的储层损害类型,地下储气库井在注气过程中因注气压力递增或波动而诱发储层微粒运移。当前,基于储气库注气压力变化下的微粒运移机理尚不明确,且少有系统开展模拟储气库注气压力变化下的微粒运移实验研究。为此,选用相国寺储气库黄龙组碳酸盐岩储层岩心制取裂缝岩心,分别开展了应力敏感实验、气体速敏实验、模拟储气库注气压力递增和压力波动情形下的岩心流动实验,测试压力递增和压力波动的岩心渗透率和出口端微粒浊度,并借助X射线衍射和扫描电镜等手段,分析储层微粒运移的潜在微粒类型,揭示了储气库注气压力动态变化诱发储层微粒运移机理。实验表明:①驱替压力递增和压力波动实验中的压力梯度远大于速敏实验中岩心发生速敏时(微粒运移)的临界压力梯度,岩心应力敏感程度为弱~中等偏弱;②驱替压力递增和波动下岩心平均渗透率损害率分别为77%和57%;③驱替压力递增和压力波动引起储层裂缝壁面脆弱结构附着能力下降是微粒运移的重要诱发机制。分析认为,注气压力递增或频繁波动会诱发储气库储层微粒运移损害,应预防钻完井过程中外来固相微粒侵入,并对储层中固有微粒进行清除。     

海上油田疏松砂岩储层解堵防砂联作工艺研究及应用

南海西部疏松砂岩储层胶结疏松易出砂,油井见水后敏感性矿物遇水膨胀、分散运移,对储层造成微粒运移伤害,单一的提液及酸化措施有效期短且进一步加剧粘土矿物微粒运移。开展了解堵防砂联作工艺研究,实验结果表明,解堵液综合解堵性能优良,岩心驱替实验加大生产压差后岩心渗透率损害率达32.54%,经解堵液体系解堵后岩心渗透率恢复值达106.1%,固砂液体系具有较好的固结性能及耐冲刷性能,目标储层岩屑经固砂液体系固结处理后的渗透率保留值可达82%以上,固结体强度在3.6 MPa以上,在大压差冲刷的情况下出砂率在0.026～0.029%之间,能够满足高压差下的生产要求。相关研究成果及结论对类似油井稳产增产具有重要指导意义。     

储气库碳酸盐岩裂隙微粒运移实验模拟

储气库井在注采过程中因注采压力过大可能诱发微粒运移,为此,选用储气库碳酸盐岩储层岩心制取人工裂缝岩心,分别开展了应力敏感实验、干燥岩心和含水岩心气体速敏实验、模拟储气库注采压力增加时干燥岩心和含水岩心的流动实验,测试了实验过程中岩心渗透率,并借助扫描电镜对模拟储气库注采压力增加时和应力敏感实验前后岩心的裂缝壁面进行检测,揭示储气库注采过程中微粒运移机理。实验表明:干燥岩心和含水岩心的速敏程度分别为中等偏弱—中等偏强和中等偏强—强,岩心应力敏感程度为弱—中等偏弱;模拟储气库注采压力增加时干燥岩心和含水岩心的平均渗透率损害率分别为77%和84%。研究认为,注采过程中的裂缝壁面的微粒在高速气流拖拽作用下发生拉张破坏和有效应力下岩石被破坏是微粒运移的重要诱发机制,含水情况下岩石强度弱化,会强化微粒运移。建议合理控制注采压力和减少流体进入储气库井,防止产生大量微粒,最终影响储气库的多尺度注采,同时对于合理控制储气库的注采压力具有借鉴意义。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

微粒运移临界速度及伤害半径定量计算方法

油田注采过程中,由于储层微粒的物理、化学性质不同,流体流动会引起油气层中微粒运移并堵塞孔喉,造成储层伤害,影响采收率。将室内实验结果与实际生产开发相结合,从岩心的速敏实验临界流量入手,通过与裸眼井混相径向流临界流量转换,反推出生产中射孔井的临界产量,根据与实际生产对比结果,评价各井储层伤害程度,进而调整油井生产状况,最终达到增产目的。     

水驱砂岩气藏型地下储气库气水二相渗流机理

水驱砂岩气藏型地下储气库的渗流机理具有特殊性及复杂性,并客观上决定了地下储气库多周期运行的注采效果。为此,针对其储层特征,开展了多轮次气、水互驱物理模拟实验,研究了储气库储层气、水二相渗流特征,分析了储气库储层孔隙空间可利用率的变化规律,并揭示了该类储气库建设及运行的主要影响因素。研究表明：①该类储气库经长期注采运行,水相渗流能力相应增强,导致边水运移越发活跃,储层孔隙空间出现大量残余气、束缚水,气相渗流阻力相应增加,气库扩容及注采效果受到影响;②储气库运行中边水往复运移造成储层空间形成大量死气区,导致储层孔隙空间利用效果变差,库容可利用率降低,储层孔隙空间可利用率介于40%～70%;③该类储气库建设及运行过程中应重视储层含水量的变化,并采取相应措施以降低水侵对储气库运行效果的影响。     

大港油田驴驹河储气库注采渗流机理研究

为深入研究大港油田板桥地区储气库在多周期注采过程中气水两相流体的渗流规律,以该地区驴驹河储气库储层岩心为对象,开展储层流体相渗特征及储层注采模拟岩心渗流特征实验研究。结果表明：经过多次气水交互驱替实验后,出现气水相渗滞后现象,孔隙系统中部分区域孔喉微小,导致相渗滞后现象更为明显;建库储层在周期性注采过程中,气驱水纯气带受膨胀携液作用影响,储气空间增加;气水过渡带受气水互锁作用影响,气相渗流及动用率降低。该研究可为驴驹河储气库开发动态分析、预测、调整、提高采收率、设计库容参数以及安全运行提供科学依据,也为后期储气库数值模拟研究分析奠定基础,达到准确评价与预测储气库产能的目的。     

底水气藏型储气库注采渗流规律实验

为深入研究底水气藏型储气库在多周期注采过程中的气-水两相渗流规律,以辽河油田S6储气库储层岩心为研究对象,开展多周期升压—卸压渗透率应力敏感性评价、多周期模拟注采气-水相渗特征评价实验,并结合扫描电子显微镜观察进行微观结构分析。结果表明:研究区渗透率应力敏感性较低,多周期升压—卸压后渗透率有低幅度下降;随着气-水互驱次数的增加,束缚水饱和度和残余气饱和度分别下降和上升,而后逐渐趋于平衡;多周期循环注采导致微裂缝生成和微粒运移,微裂缝强化渗流能力占主导地位,含气饱和度、气相渗透率逐渐升高并逐渐趋于平衡,与实际运行中储气库前期扩容、后期逐渐平衡规律一致。研究结果对合理配置注采参数和区域内新兴储气库建设提供技术指导。     

储层速敏性分析及其对开发的影响

储层速敏伤害存在于油气田开发争生产中,其伤害机理为微粒运移。临界流速是速敏性伤害的一个标志。储层中可运移的微粒不仅仅是粘土矿物微粒,还包括石英、长石等非粘土矿物微粒,速敏性造成的伤害是不可恢复的。文章通过实验测得临界流速,并根据实验所得数据对实际开发进行评价,结果表明：孤东油田六区在注水时将产生微粒运移,堵塞注水井。     

储集层微粒运移堵塞预测模型及其应用

在油田注采过程中,由于注采速度过高导致地层发生微粒运移,从而堵塞地层孔隙,使油气产量急剧降低,在岩心速敏实验基础上,应用渗流力学和采油工艺等基本原理,将室内临界流速研究与油田开发相结合,建立了微粒运移堵塞预测数学模型,利用该模型对大庆龙蟥泡油田部分油井进行了预测,结果表明金191,金393井存在一定程度的微粒运移损害,这与现场实际情况基本吻合。     

塔河油田高压注氮气对沥青质沉积的影响

针对塔河油田注N_2提高采收率中可能发生沥青质沉积伤害储层的问题,通过注气相态分析和黏度测试分析了注N_2对原油组分、性质的影响,采用岩心驱替装置通过注气吞吐沥青质沉积实验研究了注N_2对储层渗透率的影响,以裂缝性岩心缝宽为指标评价了沥青质沉积对储层的伤害程度,提出了减少沥青质沉积的措施。研究结果表明,注N_2吞吐会破坏原油的原有平衡状态,使油中重质组分含量增加,轻质组分减小,原油黏度增大;注气轮次、裂缝宽度和生产井井底流压均会影响沥青质的沉积程度,井底流压高于饱和压力时沥青沉降情况不明显,井底流压低于饱和压力时沥青质沉积程度增大。在现场注气生产中应保持合理的生产压差预防沥青质沉积,选择合适的化学解堵剂有效解除沥青质堵塞。     

碳酸盐岩油气藏改建储气库注采工程技术探讨

我国目前在建储气库大多是利用枯竭气藏改建储气库,利用枯竭油藏建设储气库目前正在摸索之中,而在碳酸盐岩油气藏中改建储气库则刚刚开始。在碳酸盐岩油气藏中改建储气库与常规气藏改建储气库在注采工艺方面有较大区别,本文针对碳酸盐岩储层特征和储气库注采(生产)要求,从完井类型、完井方式、注采能力等几个方面提出观点并进行分析,以满足碳酸盐岩油气藏型储气库注采(生产)要求。     

欠平衡钻井欠压差的确定方法研究

欠平衡钻井时 ,如果负压差不合理 ,压差过大 ,地层流体产出速度很高 ,对于速敏感性地层 ,极易引起储层内部微粒运移 ,堵塞孔喉 ,导致近地带的储层伤害 ;对于应力敏感性强的储集层 ,过低的井底压力降低了近井地带地层的孔隙流体压力 ,导致裂缝趋于闭合。同时 ,井壁失稳的可能性也大。反之 ,如果压差过小 ,井底的压力波动 ,又容易超过欠平衡压差量 ,形成瞬时正压差或周期性的正负压差 ,造成对储集层的伤害。因此 ,进行欠平衡压差设计 ,选择恰当的压差量 ,是欠平衡钻井设计时应考虑的主要问题。     

低渗透砂岩储层微粒运移伤害实验研究

姬塬油田G83区长4+5油藏为低渗透砂岩储层,随着开发注水压力持续上升,欠注井逐年增多,且大多数欠注井多次治理无效。为了明确注水开发过程中微粒运移现象及其变化特征,确定运移微粒成分,并优化注水技术政策,开展了长岩心、正反向驱替流动实验,长岩心大流速岩心驱替实验及驱出物X衍射分析等。研究表明：存在明显的微粒运移现象,运移微粒以方解石、伊利石和绿泥石为主,合理的技术政策执行可减弱微粒的脱落和运移。     

CO_2用作低渗透裂缝性气藏储气库垫层气的扩容分析

低渗透碳酸盐岩气藏在开发后期为了提高气井产量,经常采用加压开采和水力压裂等技术,导致储层被水侵且含有大量微裂缝。因此,当CO_2用作低渗透裂缝性气藏储气库垫层气时,如何快速有效地注气驱水扩容和制定气水边界稳定运移的控制策略就成为低渗透气藏改建地下储气库扩容的关键问题之一。为此,建立了双重孔隙介质储层中注CO_2驱水的气水两相渗流的数学模型,以国内某裂缝性气藏改建的地下储气库为研究对象,主要分析了边缘气井注CO_2驱水扩容的气水界面的运移规律,并讨论了CO_2溶解、井底流压、注气流量、微裂缝参数等因素对储气库扩容时气水界面稳定性的影响。结果表明:(1)储气库采用"多注少采"的方式扩容时,扩容速度在第5周期达到最大值,随后逐渐降低;(2)CO_2在水中溶解度随储层压力而变化的特性有利于储气库扩容时气水边界的稳定;(3)定井底流压和定流量扩容时,适当地增大井底流压和中心区域气井的注气流量能有效提高储气库的扩容速度;(4)在高渗透率区域和裂缝—基质渗透率比值较大的储层区域,应适当地降低注气流量,防止因渗流过快造成气水界面的指进现象,同时应通过观察井严密监控气水界面的运移,以防止气体从边水突破逃逸或高渗透带见水或水淹。该研究成果为我国应用CO_2作为低渗透裂缝性气藏储气库垫层气的驱水扩容提供了技术和理论支持。     

气藏型储气库注采运行物理模拟研究与应用

气藏型地下储气库运行过程中常出现实际库容量小于设计库容量及运行效率低等问题。为此,研发了物理模拟实验系统,定量研究了气藏型储气库建库与注采运行机理。以水侵砂岩气藏储气库为例,采用该系统针对储气库高速反复注采的工况,研究了建库气驱机理、多周期注采过程气水渗流规律及其对库容量和注采能力的影响,确定了影响气库运行效率的主控因素;并与矿场生产实际运行效果进行了对比分析。结果表明:1储层受边水运移影响,孔隙空间可利用程度逐步降低,气相渗流阻力逐步增加,从而影响气库扩容及注采效果;2储层的可动含气孔隙空间比例随注采周期增加呈上升趋势,由于受储层孔喉分布非均质性、驱替压力梯度限制以及细小孔喉较强的毛细管力作用,扩容所增加的可动孔隙空间有限,使可动孔隙空间利用效率较低,约为45%;3物理模拟孔隙空间利用率与储气库实际运行过程变化趋势相同,误差在5%以内。结论认为:该物理模拟实验系统所得结果的可靠度较高,有助于制定合理的运行制度,最大限度地提高储气库运行效率。     

疏松砂岩微粒运移主控因素及矿场影响特征

疏松砂岩油藏开发中微粒运移堵塞造成的油井产液能力大幅下降问题是制约该类油藏开发效果的关键节点。为了搞清微粒堵塞的机理及主控因素,根据PX油田铸体薄片观察微观孔喉特征,利用激光刻蚀制备了微观孔隙结构模型,模拟了不同粒径、黏度、流量、浓度下的微粒运移堵塞机理。系统评价了微粒粒径与喉道比值、流体黏度、固相颗粒浓度、流量等对微粒运移/堵塞的影响。认识到微粒浓度、微粒粒径和孔喉大小、流体黏度、驱替速度是影响微粒运移的主控因素。微粒粒径与喉道直径之比大于2/3时容易形成大规模堵塞。矿场中不同含水阶段微粒运移的影响因素不同,流体黏度、产液波动、含水上升、生产制度调整等都会造成微粒运移堵塞。     

水驱高含盐储层渗透率变化机理实验研究

为了研究高含盐油藏水驱渗透率变化机理，在岩心薄片微观孔隙模型实验的基础上，研究了高含盐油藏水驱储层渗透率在不同驱替速率、含盐量、岩心渗透率、注入水性质、驱替孔隙体积倍数等条件下的变化，并且对驱替过程中孔隙变化的微观图像进行了对比。实验结果表明，水驱后渗透率的变化趋势随着岩心渗透率和含盐量以及驱替条件的不同而不同，驱替过程中发生了微粒运移的现象。分析表明，盐的溶解是该类储层渗透率变化的根本原因；以胶结物形式存在的可溶性盐的溶解造成了岩石颗粒的脱落和运移，直接影响储层渗透率的变化。     

高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型

在高含硫裂缝性气藏气体开采过程中,地层压力不断降低,导致硫微粒在气相中的溶解度逐渐减小,在达到临界饱和态后从气相中析出,并在储层孔隙及喉道中运移、沉积,导致地层孔隙度和渗透率降低。地层压力的降低导致裂缝逐渐闭合,也会导致地层孔隙度和渗透率的降低,从而影响气井的产能和经济效益,严重时可导致气井停产。针对高含硫裂缝性气藏复杂渗流特征,基于空气动力学气固理论描述硫微粒在多孔介质中的运移和沉积,建立了一个全新的、能够综合描述多孔介质中硫微粒的析出、运移、沉积、堵塞以及应力敏感的高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型,并以L7井为例进行了实例分析。研究结果表明：在定产量生产条件下,硫沉积对气井生产动态的影响主要表现为气井的稳产时间缩短及气井产量在递减期内的递减速度加快。     

致密碳酸盐岩酸蚀蚓孔研究

基质酸化是碳酸盐岩储层最早使用的解除储层污染的增产技术之一。但现场实践表明,对于微裂缝不发育的致密碳酸盐岩储层,基质酸化效果往往不佳。该文利用压裂酸化工作液动态滤失实验系统,进行了系统的岩心驱替实验。通过改变酸液注入速率、实验温度及使用不同酸液体系等方法,对致密碳酸盐岩储层孔隙基质在酸化过程中蚓孔产生的可能性进行了实验研究。研究表明：对于致密碳酸盐岩,由于基质渗透率非常低,在10MPa的驱替压差下．酸液仍然很难进入岩心基质,所以酸岩反应仅能在岩石表面进行,即使部分酸液进入基质孔隙内,由于残酸难以快速滤失,所以鲜酸难以迅速补充,使得酸岩反应的类型仅能停留在密集型溶蚀阶段,难以形成深穿透的酸蚀蚓孔。此外,通过岩心流动实验对比,分析了高渗露头及致密岩心的流动反应特点,证实酸液在高渗透岩心表面及天然裂缝发育处能形成酸蚀蚓孔。最后,通过理论分析认为．对于致密碳酸盐岩储层基质酸化很难形成深穿透的酸蚀蚓孔。