儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)集層室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析方法探討

鄢憲鋒

摘要： S儲(chǔ)氣庫(kù)建庫(kù)目的層位為泉一段和泉三段，對(duì)于多期交替注采條件下，主力建庫(kù)層位泉一段Ⅴ、Ⅵ砂組及泉三段Ⅲ、Ⅳ砂組儲(chǔ)層滲流特征、空間動(dòng)用效率及上覆蓋層密封性認(rèn)識(shí)不清，缺失室內(nèi)實(shí)驗(yàn)支撐，通過(guò)開展巖石力學(xué)、毛管密封、氣水相滲、注采仿真物理模擬等實(shí)驗(yàn)研究，落實(shí)了蓋層封閉特征、動(dòng)態(tài)密封性、儲(chǔ)層滲流特征和注采空間動(dòng)用，有效評(píng)價(jià)交變注采條件下，注采期蓋層完整性及儲(chǔ)層滲流能力、空間動(dòng)用效率。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)氣庫(kù);儲(chǔ)層;孔滲;速敏

S油氣田區(qū)域構(gòu)造位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)華字井階地南部，歷經(jīng)二十多的高效開，屬于枯竭型砂巖氣藏。氣藏直接蓋層的厚度、巖性、孔隙結(jié)構(gòu)及橫向穩(wěn)定性等因素較好，蓋層封閉性好，適宜建設(shè)儲(chǔ)氣庫(kù)[1]，建庫(kù)層位為原氣藏主力產(chǎn)氣層段泉一段Ⅴ、Ⅵ砂組，泉三段Ⅲ、Ⅳ砂組。

1、縱波、橫波速度測(cè)試

根據(jù)獲取的縱、橫波速度和時(shí)差來(lái)計(jì)算巖石動(dòng)態(tài)彈性參數(shù)如泊松比（Vd）、楊氏模量（Ed）等，通過(guò)計(jì)算動(dòng)態(tài)泊松比和楊氏模量等參數(shù)可評(píng)價(jià)儲(chǔ)層巖石的力學(xué)性質(zhì)[2]。

從測(cè)試結(jié)果可知，泉三段試樣的縱波平均值為2734.5m/s，橫波平均值為1686.3m/s，密度平均值為2.177g/cm3，泊松比平均值為0.19，楊氏模量平均值為14.878GPa。

泉一段試樣的縱波平均值為3360.2m/s，橫波平均值為1632.1m/s，密度平均值為2.389g/cm3，泊松比平均值為0.343，楊氏模量平均值為17.35GPa。由于泉一段儲(chǔ)層所在層位較泉三段儲(chǔ)層更深，泉一段儲(chǔ)層試樣的縱波波速、密度、泊松比、楊氏模量均明顯高于泉三段儲(chǔ)層試樣。

2、儲(chǔ)層巖石常規(guī)孔滲

共選取泉三段儲(chǔ)層試樣16個(gè)，泉一段儲(chǔ)層試樣24個(gè)，共計(jì)40個(gè)試樣進(jìn)行常規(guī)孔滲測(cè)試，其中滲透率測(cè)試選用氣測(cè)穩(wěn)態(tài)法。泉三段儲(chǔ)層試樣深度范圍在1356.52～1393.69m，孔隙度平均值為18.33%，滲透率平均值為48.56mD。泉一段儲(chǔ)層試樣深度范圍在1996.3～2077.86m，孔隙度平均值為11.34%，滲透率平均值為27mD。由于泉一段儲(chǔ)層較泉三段儲(chǔ)層更深，其孔隙度和滲透率均小于泉三段儲(chǔ)層。

按照常規(guī)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法，衡量?jī)?chǔ)層儲(chǔ)集性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)主要是孔隙度和滲透率的大小，它決定了氣藏的儲(chǔ)量和產(chǎn)量，依據(jù)中國(guó)石油天然氣總公司碎屑巖儲(chǔ)層物性劃分標(biāo)準(zhǔn)，以滲透率大小為主要依據(jù)，將孔隙度分為Ⅰ～Ⅵ類。綜合分析認(rèn)為儲(chǔ)層為Ⅲ級(jí)儲(chǔ)層。

3儲(chǔ)層覆壓孔滲

共選取12塊儲(chǔ)層試樣進(jìn)行覆壓孔滲分析。隨著有效上覆壓力的增加，泉三和泉一的孔隙體積、孔隙度、空氣滲透率和克氏滲透率均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，并且由于克氏效應(yīng)的影響，使得克氏滲透率始終小于對(duì)應(yīng)覆壓下的空氣滲透率[3]。

泉三段孔隙度平均值為18.6%;空氣滲透率平均值為40.3mD;克氏滲透率平均值為39.1mD。

泉一段孔隙度平均值為10%;空氣滲透率平均值為9.5mD;克氏滲透率平均值為9mD。

4、儲(chǔ)層速敏分析

儲(chǔ)層的速度敏感性是指流體在儲(chǔ)層中流動(dòng)時(shí)，由于流體流動(dòng)速度的變化引起地層微粒運(yùn)移、堵塞孔隙喉道，造成儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象。速敏性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的目的在于了解儲(chǔ)層滲透率的變化與儲(chǔ)層中流體流動(dòng)速度的關(guān)系，評(píng)價(jià)敏感程度及臨界流速，為注采氣井合理產(chǎn)量和注采速度提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)流體為與地層水礦化度相同或接近的標(biāo)準(zhǔn)鹽水。選取6塊儲(chǔ)層砂巖試樣進(jìn)行速敏試驗(yàn)。

流速敏感性是指在測(cè)試和注采氣過(guò)程中， 當(dāng)流體在儲(chǔ)層中流動(dòng)時(shí)引起粘土等礦物微粒松動(dòng)，從孔-縫壁面脫落、運(yùn)移，在流動(dòng)方向變窄處造成堵塞，而使儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象。不同深度6塊巖樣實(shí)驗(yàn)分析表明泉三段和泉一段儲(chǔ)層試樣的滲透率與流速的關(guān)系明顯，滲透率隨流速的增大而減小，臨界流速主要在0.3mL/min～1.5mL/min，滲透率損害率為14.8%～40.1%。

隨著流速的增加，巖芯滲透率逐步減小，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)時(shí)巖心中存在細(xì)微的顆粒運(yùn)移，并且在巖心孔喉中形成橋堵和卡堵，流速較小時(shí)，粘土等礦物微粒松動(dòng)，從孔-縫壁面脫落、運(yùn)移，在流動(dòng)方向變窄處造成堵塞，而使儲(chǔ)層滲透率下降，因?yàn)閹r心長(zhǎng)度有限，流速較大時(shí)，細(xì)微顆粒被沖出導(dǎo)致滲透率升高，但在實(shí)際生產(chǎn)中，移動(dòng)的顆粒會(huì)被運(yùn)移到地層深處造成堵塞或在生產(chǎn)井中造成出砂傷害。

5 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析，形成如下認(rèn)識(shí)：

（1）根據(jù)儲(chǔ)層宏細(xì)觀孔滲類分析，兩套儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力一般，泉三段和泉一段儲(chǔ)層分別為中孔中滲型儲(chǔ)層和低孔低滲型儲(chǔ)層。

（2）根據(jù)儲(chǔ)層速敏分析結(jié)果，綜合認(rèn)為泉三段和泉一段儲(chǔ)層損害程度均為中等偏弱，為Ⅱ級(jí)儲(chǔ)層（共4級(jí)，Ⅳ級(jí)為強(qiáng)速敏）。

（3）根據(jù)縱波、橫波速度測(cè)試和儲(chǔ)層巖石力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，泉一段比泉三段更致密，強(qiáng)度更高。

（4）儲(chǔ)層注采后的共滲區(qū)間逐漸減小至穩(wěn)定，綜合分析認(rèn)為泉三段儲(chǔ)集與注采能力優(yōu)于泉一段。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬小明，趙平起. 地下儲(chǔ)氣庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2011：22-44.

[2]郭海萱，郭天魁.勝利油田羅家地區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層可壓性實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，3593）：339-346.

[3]肖建清，張慶偉，張士科.循環(huán)加載條件下巖石單軸抗壓強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式反演法[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2015，35（04）：48-52..

吉林油田松原采氣廠，吉林 松原 138000