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。     

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。     

致密砂岩储层水相圈闭损害及防治方法探索

致密砂岩气藏孔喉细微、毛管压力高、局部超低含水饱和度,极易发生水相圈闭损害,降低气井产能。利用相圈闭系数法评价了鄂尔多斯盆地M气田上石盒子组水相圈闭损害程度,通过展开毛管自吸、液相滞留评价实验分析了损害发生的原因,利用界面润湿性修饰处理剂FW-134开展了损害预防及解除研究。结果表明,上石盒子组储层潜在强水相圈闭损害;物性相对较好的盒2+3段储层水相自吸能力较盒1段强,液相平均返排率10%数47%,滤液返排率22.4%数32.3%,物性好的储层返排率相对较高;润湿性修饰为气润湿能有效抑制液相自吸,液相返排率由56.3%提高到了83.4%,使气测渗透率恢复程度由66.1%提高至88.2%。利用界面修饰处理剂使岩石润湿性由水湿变为气润湿,是有效预防和缓解致密气藏水相圈闭损害发生的重要途径,对恢复气井产能具有重要意义。     

油气藏水相圈闭损害预测新方法——相圈闭系数法

准确预测水相圈闭损害是储层保护技术和增产改造措施优选的基础。目前的预测方法，如渗透率损害率、水相圈闭损害指数和总水体积等，多用来预测油层水锁损害，且因考虑因素不够全面或使用不够简便，而不能较好地预测水相圈闭损害，尤其是致密气层的水相圈闭损害。根据初始含水饱和度、储层压力、流体性质和储层孔隙结构等对水相圈闭损害的影响机理，提出了预测水相圈闭损害程度的相圈闭系数法，研究了其对渗透率、初始含水饱和度和压差的敏感性，给出了预测标准。相圈闭系数是无因次量，具有考虑因素全面、实用简便、易于推广等特点，已经应用到致密气藏水相圈闭损害预测，并取得了较好效果。     

致密砂岩气藏润湿性对液相圈闭损害的影响

致密砂岩储层易因外来工作液入侵造成严重的液相圈闭损害,岩石表面润湿性对于液相圈闭损害程度具有重要影响。使用氟碳表面活性剂Zonyl8740处理岩心,降低岩心表面能,制得不同润湿程度的岩心。通过岩心驱替和毛管自发渗吸实验分别研究了气湿岩心和液湿岩心的束缚水饱和度、自吸油水动态;建立初始含水饱和度岩心流动实验,对比了钻井液加入气湿反转剂前后液相圈闭损害率。实验表明,致密砂岩表面由液湿反转为优先气湿可大幅度减弱毛管自吸效应、降低自吸液量和最终滞留饱和度。气湿反转剂可有效减少钻井液对储层液相圈闭损害。对预防致密砂岩储层液相圈闭损害具有一定指导意义。     

页岩气藏水相圈闭损害实验研究及控制对策 ——以四川盆地东部龙马溪组露头页岩为例

水平井分段水力压裂是开发页岩气藏的主要技术,但多数页岩气井压裂后压裂液返排率仅为10%~50%,潜在水相圈闭损害严重,需加大对页岩气藏水相圈闭损害的认识。以四川盆地东部龙马溪组露头页岩为研究对象,模拟压裂作业过程,利用裂缝和基质岩样开展了压裂液滤失与自吸实验,观察了页岩水相返排现象,评价了水相圈闭损害程度。实验结果表明:压裂液滤失与自吸作用将使基质含水饱和度显著增加,且在气藏压力下返排困难,从而引起基质渗透率、扩散系数以及气体压力传递能力大幅下降。分析认为,纳米孔隙发育、亲水性粘土矿物含量高以及超低含水饱和度现象普遍存在是页岩气藏水相圈闭损害严重的主因;加强返排机理研究,选择合适的表面活性剂,并采用非水基压裂液和高温热处理技术是解除或缓解水相圈闭损害的根本途径,也是页岩气井增产改造的重要发展方向。     

碳酸盐岩气层岩电参数实验

储层含油气饱和度是储量评价的基础。在以Archie公式为核心的储层含油气饱和度评价方法中,岩电参数是Archie公式应用的基础。通过开展岩电参数研究实验,对利用风干法和自吸增水法建立碳酸盐岩岩心含水饱和度进行了对比。研究结果表明,由于碳酸盐岩岩心孔隙结构、润湿性复杂,依靠自吸水方式,含水饱和度高于一定值后岩心将表现出不再自吸水的现象。自吸增水法所能够达到的最高含水饱和度一般都低于50%,相对于自吸增水建立的岩心低含水饱和度时的电阻率,被模拟地层水100%饱和时的岩心电阻率R_o 普遍偏高,100%饱和状态下的岩心电阻率大都偏离了低饱和度数据点拟合线的延长线。风干法和自吸增水法获得的指数n和系数b数值上具有明显区别,但变化趋势一致,且两种饱和度建立方法获得的指数n都与孔隙度具有较高的相关性,且都随孔隙度增大而降低。对基质孔隙度、渗透率都差的碳酸盐岩储层岩石的岩电研究中,含水饱和度建立十分困难。根据碳酸盐岩气藏成藏后气水运移规律及气藏内部气水平衡过程,风干法所获得的岩电实验关系更符合碳酸盐岩气藏含气饱和度评价的需要。     

致密砂岩气藏启动压差与可动水变化规律实验研究

长庆苏里格致密砂岩气藏储层岩石渗透率低、含气丰度低、含水饱和度高,受致密储层岩石孔隙喉道细小和孔隙喉道处所形成的连续水化膜的影响,气体的有效渗流空间会明显减少,引起孔隙中气、水赖以流动的通道变窄,储层中出现水锁、贾敏现象严重,从而降低了气体的有效渗透率,严重影响致密气藏产能。影响因素主要包括致密气藏储层岩石可动水饱和度、约束束缚水饱和度、启动压力梯度和气体滑脱效应等。以长庆苏东地区致密储层P1s、P2h岩心为例,运用可精确计量气水流动过程中微量流量的致密储层岩心渗流物理模拟实验研究方法,探索了致密气藏储层岩石可动水饱和度、约束束缚水饱和度、启动压力梯度和气体滑脱效应等特殊物理性质变化特征,为深入研究致密砂岩气藏复杂的气水两相流渗流特征及储层产能评价奠定了理论基础。     

稠油油藏黏土矿物特征及敏感性损害研究

稠油油藏资源量巨大,但其高孔、高渗、黏土矿物发育的地质特征,使得储层在钻井过程中极易遭受工作液滤失而带来各种严重的储层伤害问题.认清储层敏感性矿物类型和潜在损害特征是保护稠油油藏的基础.通过分析得知,该储层具有黏土矿物含量高及类型丰富的特征.在室内进行的敏感性损害评价实验结果表明,储层具有弱-中偏弱的速敏和强的水敏,毛细管自吸实验结果表明,储层具有较强的吸水趋势,应防止钻井过程中因毛细管自吸带来的水相圈闭损害.该研究为钻井过程中因毛细管自吸带来的水相圈闭损害的评价提供了依据.     

川西致密气藏水锁损害室内实验研究

水锁损害是低渗透致密气藏的主要损害类型,严重影响了气藏开发效果。在分析水锁损害室内实验方法的基础上,提出了一种室内定性研究含水饱和度对水锁影响的方法--反向作用法,即将岩心置于岩心夹持器中,直接在出口端面施加压力,使相应地层水进入岩心造成水锁损害。该方法简单有效。以川西低渗透致密气藏为例,从岩心自吸作用和正压侵入作用两方面,确定了含水饱和度与水锁损害的关系,即含水饱和度越大,水锁损害越严重,为减轻、消除水锁损害提供了理论指导。     

致密岩心中气体渗流特征及影响因素实验研究

致密砂岩气藏储层岩石孔隙结构复杂,孔喉细小,气体渗流特征有别于常规气藏。采用逐级增压气驱实验和定容衰竭开采物理模拟实验相结合的方法,测试分析了气体在砂岩储层岩心中的渗流特征。研究表明:气体在致密砂岩储层岩心中有效流动的条件是需要有足够大的流动压差克服沿程摩阻,这也是致密气藏储量得到动用的门槛条件。气相渗流特征受岩心基质渗透率、含水饱和度、岩心长度、上覆压力等多种因素的影响,在致密气藏开发过程中,需要综合考虑这些因素对气井产能及稳产能力的影响。     

低渗透砂岩储层初始含水饱和度对油相渗透率的影响实验研究

在低渗透砂岩储层的钻完井过程中，外来水的侵入使近井地带的地层含水饱和度升高，导致油相渗透率迅速下降，影响油田的开发效果和最终采收率。储层的原始渗透率、孔隙结构、初始含水饱和度、油水界面张力是影响储层的水相圈闭的重要因素。通过实验研究了储层在不同初始含水饱和度的状态下由于水相圈闭引起的储层损害程度，并讨论了储层异常低的初始含水饱和度的成因，以及解除水相圈闭的措施。     

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。     

富含气页岩储层超低含水饱和度成因及意义

在页岩气开采过程中,需要对储层进行改造才能实现有效经济开采。目前北美和国内普遍采用的储层改造方法是水平钻完井结合大型水力压裂。开展入井流体与储层相互作用研究是提高储层改造成功的基础,而储层原始含水状态和成因研究则是开展上述工作的前提。通过对南方海相页岩储层研究发现,富含气页岩储层普遍存在超低含水饱和度现象,其成因主要有压实排水、生烃消耗和汽化携液排水等。超低含水饱和度增加了页岩吸附能力,延伸了可动孔喉范围,提高了气相渗透率,但在工程作业过程中加速了水相渗吸速率,强化了水相滞留效应,使页岩气藏水相圈闭损害潜力增大。在页岩气开发有利区评价、气藏改造及开发过程中,须加倍重视超低含水饱和度这一客观事实及其可能衍生的工程作业损害。     

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。     

通过改变岩石润湿性增加气井产能的室内研究

为了增加气井的产能,可以使用表面活性剂来改变气藏的亲水性.表面活性剂处理能够使近井地带岩石的强亲水性改变成中性润湿条件,不但降低了水的滞留,而且还提高了气体的流量.此次室内研究的目的是为了说明通过使用恰当的化学试剂使岩样的润湿性从强亲水性变成中性润湿条件,以此提高气井的产能.可有效改变亲水性极强的玻璃毛管润湿性的7种化学制剂被筛选出来.并且通过毛细管上升试验,测得其中2种表面活性剂可以用来进行岩样试验.圣彼得地层是一个砂岩含水气藏,从中采集的岩石样品和地层水都经过鉴定.气藏岩心的自吸试验经常被用来评价表面活性剂处理前后的岩样润湿性.被原始地层水或者表面活性剂处理后的地层水所饱和的岩心,用湿的氮气对其进行驱替,测量气体的相对渗透率数据.数据显示含水饱和度的降低将导致气体渗透率的增大,这表明气井产能提高的原因是由于气藏的润湿性改变了,使其不再具有强亲水性条件.岩心试验结果说明减弱亲水性可以增加地层渗透率并且提高气井的产能.     

致密气藏储层常规渗透率校正实验

常规渗透率测试室内实验因其经济、快速而被广泛应用,但受实验条件制约,无法准确模拟致密气藏状态,使测得的渗透率值远大于气藏状态下渗透率值,并造成致密气藏储层测试渗透率精度偏低。基于岩心渗透率测试实验流程,分析了净上覆压力、滑脱效应、含水饱和度对常规测试渗透率值的影响。通过对常规渗透率值进行单因素修正,建立了测试渗透率值与修正渗透率值之间的数学公式,并形成了致密气藏储层渗透率值的校正方法。结果表明:致密气藏条件下的渗透率值小于常规测试渗透率值;随着净上覆压力、含水饱和度的增加以及滑脱效应的减小,测试渗透率值逐渐减小;校正后的渗透率值与地层条件下测得的渗透率值差异不大,能够满足工程计算的需要。     

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。