東方1-1氣田Ⅰ氣組儲(chǔ)層損害機(jī)理研究

岳前升,白超峰,張育 (長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北荊州 434023)

黃凱文,張崇 (中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057)

東方1-1氣田Ⅰ氣組儲(chǔ)層損害機(jī)理研究

岳前升,白超峰,張育 (長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北荊州 434023)

黃凱文,張崇 (中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057)

東方1-1氣田Ⅰ氣組儲(chǔ)層具有中孔、低滲-特低滲特性。從儲(chǔ)層黏土礦物、孔喉結(jié)構(gòu)特征、儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)、水鎖、固相以及水溶性聚合物污染等方面研究了低滲儲(chǔ)層的損害機(jī)理。研究結(jié)果表明,Ⅰ氣組儲(chǔ)層具有泥質(zhì)含量高,孔喉細(xì)小,水敏和應(yīng)力敏感性較強(qiáng),自吸現(xiàn)象明顯,黏土類固相和水溶性聚合物損害嚴(yán)重。綜合認(rèn)為,鉆完井過(guò)程中,Ⅰ氣組低滲儲(chǔ)層的損害因素主要是水敏、水鎖、黏土類固相和水溶性聚合物侵入。

低滲氣藏;儲(chǔ)層損害;敏感性評(píng)價(jià);水鎖;東方1-1氣田

東方1-1氣田是中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司最大海上自營(yíng)氣田,位于南海北部灣鶯歌海海域[1],儲(chǔ)層為鶯歌海組2段,巖性為泥質(zhì)粉砂巖,主力儲(chǔ)層又細(xì)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ氣組。東方1-1氣田大規(guī)模開(kāi)發(fā)始于2002年,主要開(kāi)發(fā)Ⅱ、Ⅲ氣組,經(jīng)過(guò)十余年開(kāi)發(fā)目前已經(jīng)進(jìn)入衰竭狀態(tài),現(xiàn)在進(jìn)入規(guī)模開(kāi)發(fā)Ⅰ氣組階段。相對(duì)于國(guó)內(nèi)其他地區(qū)的低滲氣藏,東方1-1氣田儲(chǔ)層有其特殊性,主要表現(xiàn)為:氣藏埋藏較淺,垂深在1500m以內(nèi),巖性較疏松;儲(chǔ)層為中孔、低滲-特低滲儲(chǔ)層,這也意味著Ⅰ氣組更易受到外來(lái)固液相侵入污染;泥質(zhì)含量高,達(dá)到20%～30%,這在低滲氣藏中是不多見(jiàn)的。基于以上東方1-1氣田儲(chǔ)層的客觀特性,為最大程度地釋放低滲儲(chǔ)層產(chǎn)能,搞清楚Ⅰ氣組儲(chǔ)層在鉆完井過(guò)程中的儲(chǔ)層損害機(jī)理,筆者在調(diào)研低滲氣藏儲(chǔ)層損害機(jī)理基礎(chǔ)上[2-7],從東方1-1氣田Ⅰ氣組巖石礦物成分、敏感性評(píng)價(jià)、水鎖、固液相侵入以及水溶性聚合物污染等研究入手,研究了Ⅰ氣組低滲儲(chǔ)層的損害因素和機(jī)理,并在此基礎(chǔ)上提出保護(hù)儲(chǔ)層技術(shù)對(duì)策,為保護(hù)儲(chǔ)層的鉆完井液技術(shù)提供依據(jù)和支持。

1 儲(chǔ)層特征

1.1 物性特征

東方1-1構(gòu)造位于鶯歌海盆地泥拱構(gòu)造帶上,是一個(gè)泥底辟成因的短軸穹窿背斜構(gòu)造。樣品分析表明,Ⅰ氣組儲(chǔ)層平均孔隙度為22.1%,平均空氣滲透率為3.47m D,Ⅰ氣組具有中孔、低滲-特低滲特性。

1.2 巖石礦物特征

Ⅰ氣組儲(chǔ)層巖性為泥質(zhì)粉砂巖和細(xì)砂巖。Ⅰ氣組儲(chǔ)層泥質(zhì)含量高,黏土礦物以伊利石、伊蒙混層和高嶺石為主。填隙物主要為泥質(zhì)雜基和膠結(jié)物,膠結(jié)物成分主要有菱鐵礦、白云石、方解石和硬石膏等。

1.3 孔喉結(jié)構(gòu)特征

DF1-1-7井巖石毛細(xì)管壓力曲線基本呈現(xiàn)出中間平緩兩頭翹的趨勢(shì),反應(yīng)Ⅰ氣組儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能一般,其孔隙喉道分布較集中,分選性較好,喉道半徑較低,且中值壓力所對(duì)應(yīng)的中值半徑較小說(shuō)明其滲透率很低。

2 試驗(yàn)部分

2.1 儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)

試驗(yàn)按石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[8],包括速敏、水敏、鹽敏、酸敏、堿敏和應(yīng)力敏感性。

2.2 水鎖試驗(yàn)

包括氣液相滲曲線和樣品自吸試驗(yàn)。氣液相滲曲線試驗(yàn)方法參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[9],樣品自吸試驗(yàn)方法為:測(cè)定巖心接觸水相不同時(shí)間時(shí)的氣相滲透率。該部分試驗(yàn)水相采用10%氯化鉀水溶液,目的是將水敏影響降至最低。

2.3 固相污染試驗(yàn)

將巖心測(cè)定空氣滲透率Ka,飽和地層水后正向測(cè)其氣相滲透率Ko,在壓差3.5MPa下反向污染0.5h,正向測(cè)其氣體滲透率Kd,以滲透率恢復(fù)值Kd/Ko來(lái)表征流體對(duì)巖心的污染程度。

2.4 水溶性聚合物污染試驗(yàn)

試驗(yàn)方法和程序同固相污染試驗(yàn)。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)

敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果表明,Ⅰ氣組儲(chǔ)層存在中等程度的水相速敏,弱的氣相速敏;強(qiáng)至極強(qiáng)的水敏(見(jiàn)圖1和圖2);對(duì)于礦化度上升的鹽度敏感性程度為弱;酸敏和堿敏程度為弱;應(yīng)力敏感性中等偏強(qiáng)。這與儲(chǔ)層黏土礦物種類、含量以及孔喉結(jié)構(gòu)特征也是比較符合的。

圖1 1#巖心的水敏曲線

圖2 9#巖心的水敏曲線

3.2 水鎖效應(yīng)

巖樣的氣液相滲曲線(見(jiàn)圖3)表明,含水飽和度對(duì)氣相滲透率影響很大,尤其是含水飽和度在60%～80%時(shí),氣相滲透率幾乎呈線性下降。而圖4的試驗(yàn)結(jié)果則表明,Ⅰ氣組儲(chǔ)層自吸現(xiàn)象明顯,因水相的吸入導(dǎo)致氣相滲透率下降的現(xiàn)象比較嚴(yán)重,即“水鎖”效應(yīng)損害比較嚴(yán)重。

圖3 氣液相滲曲線圖

圖4 巖心吸水時(shí)間對(duì)氣測(cè)滲透率影響

3.3 固相污染

研究了5%常用造漿膨潤(rùn)土和5%Ⅰ氣組粉砂質(zhì)泥巖以及重晶石等固相對(duì)Ⅰ氣組儲(chǔ)層的污染情況(見(jiàn)表1)。水化后的黏土類對(duì)低滲儲(chǔ)層損害也是比較嚴(yán)重的,天然重晶石礦由于含有少量黏土亦存在損害儲(chǔ)層現(xiàn)象。雖然Ⅰ氣組低滲儲(chǔ)層孔喉細(xì)小,但水化后黏土多數(shù)呈現(xiàn)膠體懸浮狀,因此也會(huì)侵入儲(chǔ)層造成損害。

3.4 水溶性聚合物污染

東方1-1氣田多采用水平井開(kāi)發(fā),所用鉆井液體系為PRD鉆開(kāi)液[10],該水基鉆井液配方中所用處理劑有PLUS、VIS、XC、LV-PAC和DFD等水溶性聚合物,這些處理劑常在加量情況下對(duì)低滲儲(chǔ)層巖心有一定的污染(見(jiàn)表2)。試驗(yàn)結(jié)果表明,所用的鉆井液處理劑對(duì)低滲儲(chǔ)層有明顯損害,必須考慮后期完井時(shí)的儲(chǔ)層污染的解除技術(shù)和措施。

表1 固相對(duì)儲(chǔ)層損害程度

4 結(jié)論

1)東方1-1氣田Ⅰ氣組儲(chǔ)層具有中孔、低滲-特低滲特性,泥質(zhì)含量高。

2)Ⅰ氣組儲(chǔ)層具有強(qiáng)-極強(qiáng)水敏,中等程度應(yīng)力敏感性和水相速敏性。

3)Ⅰ氣組儲(chǔ)層自吸作用強(qiáng),水鎖效應(yīng)損害明顯。

4)水敏、水鎖、黏土類固相和水溶性聚合物是Ⅰ氣組儲(chǔ)層鉆完井過(guò)程中的主要損害因素。

[1]童傳新,王振峰,李緒深.鶯歌海盆地東方1-1氣田成藏條件及其啟示[J].天然氣工業(yè),2012,32(8):11-15.

[2]王志偉,張寧生,呂洪波.低滲透天然氣氣層損害機(jī)理及其預(yù)防[J].天然氣工業(yè),2004,23(增):28-31.

[3]張寧生,王志偉,任曉娟,等.低滲天然氣氣層損害機(jī)理探究[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(bào),2002,17(3):15-18.

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[5]張琰,崔迎春.低滲氣藏應(yīng)力敏感性及評(píng)價(jià)方法的研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),2001,15(4):453-457.

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[7]戴強(qiáng),段永剛,焦成.低滲氣藏儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究[J].海洋石油,2007,27(2):79-82.

[8]SY/T5358-2010,儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法[S].

[9]SY/T5345-2007,巖石中兩相流體相對(duì)滲透率測(cè)定方法[S].

[10]岳前升,向興金,范山鷹,等.東方1-1氣田水平井鉆井液技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2005,25(12):62-64.

[編輯] 洪云飛

TE311

A

1673-1409(2014)31-0116-03

2014-07-07

岳前升(1973-),男,博士,副教授,現(xiàn)主要從事油田應(yīng)用方面的教學(xué)與研究工作。