川东南官渡气田致密砂岩气藏水相圈闭损害潜力

水相圈闭损害是致密砂岩气藏最致命的损害方式，但由于其损害过程的复杂性，常用的评价方法和指标均具有某些局限性，尚未形成公认的准确预测和评价水相圈闭损害的方法。以四川盆地东南部官渡气田致密砂岩气藏为例，通过地质特征分析和水相毛细管自吸等实验揭示致密砂岩气藏的水相圈闭损害特点，以势能原理为指导，运用势差法评价了致密砂岩气藏的水相圈闭损害程度。分析结果表明，研究区水相圈闭损害总体为中等偏强，且随着储层渗透率降低，水相圈闭指数增加。研究指出，应遵循以预防水相圈闭损害为主，解除损害为辅的原则，各项作业须采取必要措施以尽量减少水基工作液侵入。     

致密砂岩气藏水相圈闭损害实验研究及应用

致密砂岩气藏已成为当前油气勘探开发的重点，但水相圈闭损害严重影响其勘探开发效益。鄂尔多斯盆地北部塔巴庙致密砂岩气藏具有低孔低渗、低压、高毛管力、高有效应力、低初始含水饱和度、天然裂缝一定程度发育和粘土矿物丰富多样等特征。对塔巴庙致密砂岩气藏地质特征和水相圈闭损害机理的研究表明，致密砂岩气藏潜在水相圈闭损害严重，并通过典型致密砂岩岩样的毛管自吸实验和水相圈闭指数APt实验评价证实水相圈闭损害的严重性。毛管自吸实验揭示出，物性越好、初始含水饱和度越低的储层更易发生自吸诱发的水相圈闭损害。综合地质特征和实验结果，分析了塔巴庙地区应用屏蔽暂堵钻井完井液防止水相圈闭损害而促使盒2＋3段高产气藏及时发现的原因。     

双疏性表面处理预防致密储层水相圈闭损害实验研究

传统的屏蔽暂堵技术不能有效防止致密储层中工作液的侵入,而以往靠降低界面张力排驱液相的方法效果短暂。在工作液中加入氟表面活性剂,增大润湿接触角,是一种降低毛管力减弱毛管自吸的新方法。润湿实验筛选出能将致密砂岩由液润湿改变为气润湿的氟表面活性剂。100℃下将岩心片浸泡在含所选氟活性剂的滤液中处理40 min,岩心片与滤液和水的接触角分别为120°和110°。毛管自吸、岩心流动实验表明,处理后岩心总吸水量降低了60%,自吸速率较处理前降低了40%～50%,驱替速率约是处理前的2倍。表明,氟活性剂能够有效改变储层岩心的润湿性,具有预防水相圈闭损害的应用潜力。     

裂缝-孔隙型致密砂岩气藏水相圈闭损害模式

裂缝一孔隙型致密砂岩气藏具有低孔低渗、高毛管压力、裂缝发育、水湿性、高束缚水饱和度等地质特征.在钻井完井、增产改造及气藏开发过程中,滤液和边底水等侵入会导致气井近井地带舍水饱和度上升,气相渗透率下降,致使发生水相圈闭损害.针对裂缝-孔隙型致密砂岩气藏的地质特征,对裂缝-孔隙网络系统在钻井和开发过程中不同的水相圈闭损害模式进行了研究,探讨了基块和裂缝系统中工作液和边底水侵入导致水相圈闭损害的形成过程和损害机理,提出在钻井、完井、修井、增产改造及开采过程中.通过屏蔽暂堵及欠平衡等技术减少工作液侵入量、优化工作液、增大返排压差、减少界面张力、蒸发或加热降低含水饱和度以及排水采气、均衡开发等措施防治水相圈闭损害.     

致密砂岩气藏水相圈闭损害自然解除行为研究

致密砂岩气藏的高毛细管力及强水湿性使其易产生水相圈闭损害,影响气藏及时发现、准确评价及经济开发。目前消除水相圈闭的物理化学方法,由于可能诱发其他储层损害,应用尚受到限制。选取鄂尔多斯盆地渗透率小于0.1×10^-3μm²、介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间和大于0.3×10^-3μm²的致密砂岩岩样,利用氮气在恒定高压差与递增压差驱替原地有效应力下饱和模拟地层水岩样的实验,揭示致密砂岩水相自然返排行为。结果表明：随着时间增加,含水饱和度逐渐下降,渗透率越高,含水饱和度降低幅度越大,残余水饱和度越低;渗透率介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间的岩样,在前150h递增驱替比恒定高压差驱替含水饱和度降低慢,但水相返排率更高。分析表明,致密砂岩水相圈闭损害严重,孔隙结构、渗透率和压力梯度是影响水相返排的重要因素,孔喉非均质性强的储层宜采用递增压差驱替的方式;水相返排过程包括驱替和蒸发2个阶段,当气相在不同孔喉中形成渗流通道后,可适当提高压差加速水相蒸发。     

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。     

致密砂岩储层电性特征分析

为了弄清致密砂岩储层复杂的电性特征,以高分辨率阵列感应资料为基础,结合核磁测井、岩心微观分析资料及试气成果,对鄂尔多斯盆地东缘L区块二叠系上石盒子组致密砂岩储层的电性特征进行了分析,找出了导致电阻率值存在差异以及储层具有不同侵入特征的原因。研究表明：致密砂岩储层流体性质并不是电阻率值存在差异的主控因素,低电阻率主要是孔喉边缘黏土矿物的束缚水与可联通孔隙喉道内的毛管水共同导电造成的,中—高电阻率与孤立孔隙无法导电有关;侵入特征与含气性及喉道的沟通能力有关,低电阻率负差异储层是含气性与优质孔隙结构的指示,低电阻率无差异为片状喉道导致的不动水导电和毛管阻力及黏土矿物阻止钻井液侵入有关,中—高电阻率无差异与孤立孔隙无法导电及无法侵入有关。导致地层出现这种电性特征是沉积作用、成岩作用及后期成藏的共同影响的。该研究成果对指导研究区致密储层的勘探开发具有重要意义。     

致密气藏开发过程水相圈闭损害机理及防治研究进展

在致密气藏开发过程中，随气藏压力下降，边底水侵入会导致水相圈闭损害的发生；水相圈闭损害不仅导致气藏采收率下降，且增加开采成本，延缓开发进程，严重制约气藏的开发效果。分析了水驱气藏开发过程中水相圈闭损害机理，水相圈闭损害发生的影响因素、过程机理、预防措施、治理技术，指出致密气藏的非均质性、水湿性、超低含水饱和度、高毛管压力、裂缝发育和压降等是诱发水相圈闭损害的主要因素，和裂缝一孔隙间水相渗吸、水相圈闭气的形成、水相圈闭动力学模型和水相圈闭损害防治研究等方面的主要进展，认为在含水致密气藏开发过程中，应采取早期预测、主动防御、优选开发方式、合理安排排水采气井及其产量、适时调整压力场分布及整体控制均衡开发等措施，以便有效地预防和治理水相圈闭损害。     

致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害实验评价——以南堡凹陷5号构造沙河街组为例

致密火山岩气藏通常与致密砂岩气藏呈互层分布,尽管储层岩石物性与致密砂岩气藏类似,但致密火山岩气藏水相圈闭和油相圈闭损害却未能引起关注。为了揭示致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害潜力,选取南堡凹陷沙河街组致密火山岩气藏储层岩心,开展了水相和油相毛管自吸与液相返排实验评价,并与沙河街组致密砂岩气藏液相圈闭损害进行对比。结果表明：①致密火山岩气藏储层岩石水相和油相毛管自吸能力弱于致密砂岩,致密砂岩既亲水又亲油,致密火山岩亲油性更强;②沙河街组致密火山岩气藏液相圈闭损害呈现“三低”特点,即毛管自吸进液量低、液相返排率低和渗透率损害率低;③沙河街组致密火山岩气藏水相圈闭损害比油相圈闭损害更严重。孔喉呈多峰分布、裂缝发育、存在大量溶蚀孔等孔喉结构差异是造成致密火山岩气藏水相和油相圈闭损害显著区别于致密砂岩气藏的重要原因。致密火山岩气藏钻井过程中,需控制裂缝性漏失,避免水基或油基工作液滤液进入裂缝侧面储层深处;控制压裂等增产改造措施规模,以防沟通底水诱发水相圈闭损害;在开发生产过程中要制定合理工作制度,预防凝析油析出引起的油相圈闭损害。     

致密砂岩气藏负压差水相圈闭损害过程模拟

致密砂岩气藏具有低孔低渗透、高毛管压力、天然裂缝发育和超低含水饱和度等工程地质特征,存在明显的毛管自吸现象,即使在负压差条件下,毛管压力也会使水相逆流自吸进入储层,引起水相圈闭损害。选用鄂尔多斯盆地典型致密砂岩气藏相对低渗透(渗透率小于0.2×10~(-3)μm~2)、相对中渗透(渗透率为0.2×10~(-3)~0.5×10~(-3)μm~2)和相对高渗透(大于0.5×10~(-3)μm~2)的3类致密砂岩岩样,开展水相毛管逆流自吸实验和气驱水返排实验,模拟负压差条件下水相圈闭损害发生过程,探讨水相逆流自吸对气相渗透率的影响,评价负压差条件下水相圈闭损害程度。实验结果表明:负压差下水相逆流自吸对气相渗透率的损害呈现由岩样物性控制的阶跃式变化特征。同一负压差下,3类岩样气相渗透率损害率为26.5%~34.9%,平均损害率为29.8%;负压差越小,对毛管压力的克服作用越弱,毛管自吸越明显,水相进入岩心位置越深,引起的水相圈闭损害越严重。因此,在欠平衡钻井、完井和开发过程中,确定生产压差时应综合考虑安全作业、储层水相返排等因素。     

致密砂岩气藏水锁损害及解水锁实验研究

塔里木油田B区块目标层段为白垩系巴什基奇克组,井深大于6000m,储层岩性致密,孔隙度分布在1.0%~9.4%,渗透率分布在0.011×10-3~8.56×10-3μm2,孔隙度与渗透率关系较差,储层总体孔隙发育程度低,渗透率差,非均质性严重,微裂缝发育,毛细管力高,黏矿物含量高,在完井及压裂过程中极易受到水锁损害。基于该区块地质特征分析潜在水锁损害及水锁空间,发现毛细管水近乎占据了储集空间的一半,气相渗流极其困难。使用DSRT-II型低渗敏感性评价试验仪,应用岩心流动实验从宏观角度分析水锁损害,采用核磁共振T2谱测试,从微观角度定量分析水锁损害程度,结果表明该区块水锁损害使渗透率降低99%,液锁量90%以上,主要分布在微孔隙0.01~250nm中,水锁损害严重。结合水锁损害机理与室内实验研究,优选解水锁剂,借助毛细管自吸实验、核磁共振测试、渗透率损害率评价,进行解水锁实验研究。结果表明,优选的解水锁剂SATRO-1和HUL能有效降低毛细管力,减小自吸侵入深度,并有助于小孔喉液体返排。      

致密砂岩气藏含气控制因素研究与评价应用

探究致密砂岩气藏含气控制因素对实现致密气优质高效勘探开发有重要作用。研究认为致密砂岩含气储层主要受构造、岩性、物性和裂缝4种因素控制。构造高部是形成含气储层的首要条件,高含气储层对粗砂岩具有选择性,物性主要提供物质场所,裂缝发育是致密砂岩气层获得高产工业气流的关键因素。在搞清致密砂岩含气储层控制因素基础上建立了致密砂岩流体识别方法和储层分类标准,开展了气层识别与分类评价,实践应用取得了良好效果。     

裂缝性低渗砂岩气藏水基钻井液欠平衡钻井储层保护

采用水基钻井液欠平衡钻进裂缝性低渗砂岩气层时,裂缝面和基质孔隙内同时存在指向地层的毛细管力,欠平衡压差并不能完全抵消该力,因而为钻井液侵入提供了驱动力。评价水基钻井液欠平衡钻井是否对裂缝性低渗砂岩储层造成损害的相关研究较少,为此,设计了一套试验装置模拟水基钻井液欠平衡钻井条件,研究了裂缝性低渗砂岩气藏在水基钻井液欠平衡钻井过程中的损害情况及其机理。研究结果表明:水基钻井液欠平衡钻井过程中逆流自吸效应以及伴随的钻井液吸附是造成储层损害的主要原因,但损害程度低,侵入深度浅;如果欠压状态不稳定,钻井液会迅速侵入裂缝,影响其渗流能力,并且这种影响随裂缝宽度的增大而增强。     

基于致密砂岩气藏初始含水饱和度的水锁伤害评价

针对现有的水锁伤害评价方法不适用于致密气藏岩心的现状,建立了基于初始含水饱和度情况下的抽真空饱和水锁伤害评价方法,完成一种塔里木油田聚磺钻井液滤液对岩心的水锁伤害实验,并通过使用气测渗透率的方法,测定污染前后岩心的渗透率变化,计算钻井液滤液对岩心的水锁伤害程度的方法。该实验方法可以对比初始含水饱和度条件下岩心的气体渗透率和束缚水饱和度条件下的气体渗透率变化情况,相对于常规方法更加符合气藏的实际状况。实验过程中,设计了致密砂岩气藏较低初始含水饱和度的建立方法。另外,开展实验评价了抽真空饱和时间、气驱返排时间、气驱流速等对抽真空饱和法的影响。用建立的实验方法测定了塔里木油田聚磺钻井液滤液对致密岩心的水锁伤害程度为54.83%~72.73%。      

致密砂岩气藏钻井完井液滤液自吸损害计算机模拟

致密砂岩气层孔喉细小,毛细管自吸引起的钻井完井液滤液自吸损害近井带或裂缝面严重影响致密砂岩气藏的及时发现、准确评价和经济开发。文章选取鄂尔多斯盆地北部大牛地致密砂岩气藏岩心,进行了毛细管自吸实验,根据毛细管自吸实验,引入标定毛细管自吸的Cil方程,建立了综合利用地质参数和工程参数的滤液侵入量的数学模型,综合该模型和逆流自吸的数学模型,利用有限差分法求解并模拟出了近井带液相饱和度分布,借助岩电参数正演出滤液自吸损害后气层近井带电阻率剖面。模拟指出,盒2＋3段气层比其它气层更易发生水相圈闭损害,采用保护气层的屏蔽暂堵技术和压裂改造技术,发现盒2＋3段高产气层。     

低渗透砂岩油藏水锁损害影响因素分析

在低渗透油藏开发过程中,水锁效应广泛存在,严重影响油藏的开发。基于水锁机理,建立了定量预测水锁效应的数学模型,利用模型分析了流体侵入压差和毛细管力对水锁损害半径的影响及毛细管力和生产压差对水锁损害程度的影响。研究认为：随着流体侵入压差增加,水锁损害半径增大;随着毛细管力增加,水锁损害半径增加,水锁产生的表皮系数增大,水锁损害程度增加;随着生产压差的增加,水锁产生的表皮系数减小,水锁损害程度降低。     

致密砂岩气藏水基欠平衡钻井损害评价

致密砂岩气藏储层具有孔喉细小、强亲水、裂缝发育等特点，在作业过程中易于受到损害。采用水基钻井液欠平衡钻开致密砂岩气藏时，易发生逆流自吸效应及敏感性损害。这些损害究竟对致密砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护效果产生多大影响，目前还没有一套完整的实验方法来模拟其对气藏的损害程度。为解决致密砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护，设计了一套实验装置和实验方法来模拟水基欠平衡钻井。利用这套装置对川中某气田典型岩心进行了不同欠压值的储层损害程度评价，研究了水基欠平衡钻井的损害机理以及影响因素。实验结果表明：水基欠平衡钻井对储层损害程度弱，平均为11.8％，钻井液循环2 h滤液及固相侵入深度小于1 cm，侵入深度浅。为定量评价水基欠平衡钻井对储层损害程度提供了一套实用装置和方法。