疏松砂巖氣藏高束縛水儲層微粒運移實驗評價

劉鵬超 周 偉 王文濤 李 標 鐘家峻 舒 杰

(中海石油湛江分公司， 廣東 湛江 524000)

疏松砂巖氣藏在開發(fā)過程中易出現(xiàn)微粒運移，從而造成儲層傷害，影響開發(fā)效果?？茖W評價疏松砂巖氣藏微粒運移對儲層的影響，是正確選擇儲層保護措施、有效調整氣井生產制度的前提。從國內外的有關研究情況來看，速敏實驗是判斷儲層巖心微粒運移狀況的基本方法[1]。目前業(yè)內常用干巖心進行氣測速敏實驗，并在此基礎上開展出砂、儲保、工作制度調整等研究工作。實際儲層中如果含有一定束縛水，干巖心實驗結果不能準確反映生產實際情況[2-6]。南海西部X氣田儲層束縛水飽和度接近60%，屬于高束縛水疏松砂巖儲層。目前常規(guī)的微粒運移評價方法，尚未將束縛水飽和度覆蓋到此區(qū)間，因此其評價結論對于高束縛水疏松砂巖儲層而言缺乏適用性。我們利用X氣田的巖心顆粒進行填砂管實驗，對比巖心顆粒在不含水和高含水條件下的微粒運移情況，結果表明高束縛水條件下的實驗結果更符合生產實際。

1 實驗方案

南海西部X氣田Ⅰ氣組儲層以疏松砂巖為主，泥質含量高，膠結松散，其中可運移微粒含量較高，粒度小于10 μm的顆粒含量大于20%。根據(jù)X氣田現(xiàn)場完井防砂條件，通過室內實驗模擬生產過程中微粒運移對儲層的影響。設計兩套微粒運移實驗方案：一是利用干巖心進行微粒運移實驗；一是模擬真實儲層情況(束縛水飽和度為60%)進行微粒運移實驗。

干巖心微粒運移實驗步驟：

(1) 將現(xiàn)場防砂篩管中的篩網(wǎng)取出，加工為巖心夾持器出口端堵頭，模擬現(xiàn)場防砂條件。

(2) 利用儲層砂填充砂管，模擬低效井氣層物性。設置驅替壓差分別為0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1.0、1.5 MPa，每個壓差點驅替30 min以上，恒壓驅替。在驅替前后，測試記錄巖心的氣體滲透率。

(3) 收集巖心出口端砂子，統(tǒng)計分析巖心粒徑和重量。

含水巖心微粒運移實驗步驟：

(1) 將巖心烘干，稱量其干重，測試巖心孔隙度、滲透率。

(2) 利用毛細管自吸，建立巖心束縛水飽和度。

(3) 在氣體流速分別為30、200、500、700 mLmin的條件下，恒速驅替實驗巖心。每個流速點驅替 5 h，測試記錄驅替后的巖心滲透率。

2 微粒運移實驗結果

2.1 干巖心微粒運移實驗結果

選取采自X氣田Ⅰ氣組Y生產井的干巖心，進行4組微粒運移評價實驗。實驗結果見表1、表2。

表1 巖心樣品的重量變化及初始滲透率

說明：通過巖心的重量變化，可以定性判斷是否有微粒運移出去。重量比值=驅替后重量÷初始重量×100%。

在驅替壓差達到1.50 MPa時，4組巖心樣品的滲透率與其初始滲透率的比值最低為93.02%，最高為101.42%。在不同壓差條件下進行氮氣驅替后，巖心樣品滲透率的下降率(即傷害率)為2.19%～6.98%，傷害率較低。實驗前后，巖心重量的變化均小于1%，說明微粒運移程度不高。在微粒運移實驗過程中，氮氣驅替最大壓力梯度達21.43 MPam，但在實際生產過程中，地層條件下的壓力梯度要小得多。根據(jù)本次干巖心實驗結果，可判定微粒運移對儲層的傷害程度是較弱的。

表2 巖心樣品的滲透率變化

說明：滲透率比值=驅替后滲透率÷初始滲透率×100%

2.2 含水巖心微粒運移實驗結果

X氣田Ⅰ氣組儲層束縛水飽和度約60%。取相應儲層的2塊干巖心，逐步將其飽和至束縛水條件，按照第二種實驗方案，測試在不同含水飽和度下巖心滲透率的變化情況。實驗結果見表3。

表3 含水巖心微粒運移評價實驗結果

說明：將氣體流速為30 mLmin時測得的巖心滲透率作為初始滲透率。滲透率變化率=(驅替后滲透率-初始滲透率)÷初始滲透率×100%。

從表3可知，在相同的含水飽和度條件下，巖心滲透率是隨著氣體流速的增加而增加，但隨著含水飽和度的提高，巖心滲透率整體呈下降趨勢。在束縛水飽和度為60%的條件下，兩塊巖心的滲透率變化情況如圖1所示。

圖1 微粒運移實驗中含水巖心的滲透率變化曲線

從實驗結果來看，在束縛水飽和度為60%的情況下，隨著氣體流速的增加，巖心滲透率的變化呈明顯的“上升型曲線”[7]，滲透率變化率最高可達72.58%，微粒運移傷害程度明顯增加。基于本次實驗評價結果，可判定該類儲層易發(fā)生微粒運移而導致儲層傷害，必須考慮采取儲層保護措施。

3 生產實踐檢驗

從實驗結果來看，干巖心微粒運移對儲層的傷害程度弱，而含水巖心微粒運移導致的傷害程度強。從X氣田Ⅰ氣組Y井的生產動態(tài)資料來看，隨著開發(fā)的進行，該井產能逐漸下降，最后停噴關停；后經多次治理，而治理效果并不理想(見圖2)。通過對比分析，認為該井在生產過程中發(fā)生微粒運移，逐漸導致儲層內部堵塞，因而產能不斷下降。因為堵塞位置可能距離井筒較遠，所以常規(guī)措施治理效果有限。實踐證明，高含水巖心實驗結果更符合生產實際。

圖2 X氣田Ⅰ氣組Y生產井的采氣曲線

4 結 語

分別采用干巖心和含水巖心進行微粒運移實驗，實驗結果差異較大。疏松砂巖氣藏在開發(fā)過程中易出現(xiàn)微粒運移，而其儲層束縛水飽和度較高。因此對于疏松砂巖氣藏，干巖心的微粒運移實驗結果具有一定局限性，含水巖心的微粒運移實驗結果更符合實際。針對疏松砂巖氣藏開展微粒運移實驗研究，應盡量模擬地層條件；對于高束縛水疏松砂巖儲層，不宜根據(jù)干巖心微粒運移實驗結果來評價砂巖微粒運移對儲層的影響。