川西氣藏老井挖潛壓井液地層傷害實驗研究

肖 程 釋

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川西氣藏老井挖潛壓井液地層傷害實驗研究

肖 程 釋

（東北石油大學提高采收率教育部重點實驗室，黑龍江 大慶 163318）

川西氣藏開發(fā)已經進入中后期，區(qū)域內中淺層老井一般都需經過挖潛、壓裂改造后重新投產。挖潛使用的壓井液多數為清水基，清水由原產層向儲層濾失滲透的可能性很大，進而引起儲層的孔滲性變化，使油氣在流通通道中受阻損害氣藏。為查明壓井液濾失對地層的實際傷害，首先分析了研究區(qū)儲層礦物流體敏感性，然后進行了大量敏感性實驗并依據實驗結果對致密砂巖氣藏損害做出評價。實驗結果有助于定量研究低傷害壓井液體系配比，以及定性評價老井挖潛對儲層損害程度。

川西氣藏；挖潛；壓井液；傷害實驗

隨著川西氣藏長時間的大力開采，川西多數氣井進入遞減期，產量低，井口壓力小，為了提高產能，老井挖潛成為了上產的重要手段。在老井挖潛轉層測試中，需要用壓井液壓井，處理封隔前段試氣層后再開展目的層的壓裂測試作業(yè)。其中壓井作業(yè)是通過壓井液平衡儲層壓力，且作業(yè)時間長，而壓井的井段是經過壓裂改造后形成的具有高滲流能力的支撐裂縫，出現大量壓井液漏失現象，存在壓井液與儲層溝通的不匹配性，污染儲層，降低產量的可能[1,2]。 前人研究成果表明，常規(guī)壓井液在進行探井測試及老井挖潛過程中，對儲層傷害極大。地層水由于礦化度含量的差別其在地層條件下清水是能在產生一定程度上污染地層的，特別對于強水敏性儲層，清水進入儲層會引起儲層孔滲性的變化，使油氣在流通通道中受阻，從而影響單井挖潛后的產能[3]。有些專家學者放棄挖潛過程中進行壓井作業(yè)，不過這樣工藝較復雜不利于推廣，需更換大量配套設備，經濟效益較差[4,5]。

為預防壓井作業(yè)造成壓井液滲漏進入儲層并損害地層參考前人在其他低孔低滲氣藏實驗設計[6]，本文首先從從理論角度分析川西氣藏儲層由淺至深流體敏感性入手，并設計了一系列敏感性檢測試驗，查明壓井液損害地層機理。從靜態(tài)以及動態(tài)角度得到研究區(qū)壓井液配比以及壓裂作業(yè)方式，可以為現場作業(yè)施工提供指導。

1 儲層潛在流體敏感性損害分析

川西氣藏儲層性質為致密砂巖，主要礦物含粘土種類較多。氣藏開采物理性質變化也較大。液體會破壞儲層微粒結構，微粒移動堵住孔隙破壞滲透性。九龍山構造須家河組礦物類型及產狀流體敏感性損害機理分析如表1。

表1 致密砂巖儲層粘土礦物產狀及潛在損害

伊利石粒間孔、微裂隙較多容易貯藏水分，水分過多就會造成水相圈閉損害。細微伊利石會物理分解，堵住小孔。造成毛細管力提升，巖石內表面積增大。氣藏中存液體吸附藏，影響凝析油相態(tài)，為油（水）相損傷。因此，研究區(qū)致密儲層主要受流體敏感性影響是水相圈閉、速敏、堿敏，其次是鹽敏/水敏、酸敏等。

2 敏感性損害實驗研究

敏感性損害實驗主要通過巖石礦物學分析方法，查明潛在損害因素，配合巖心流動實驗檢驗并定量評價壓井液對儲層損害程度。

2.1 水敏損害實驗

用1.5 mL每分鐘流量的氮氣進行實驗。首先巖心需抽空，并使用礦化配比為202 g/L鹽水充飽和靜置24 h。然后用低于1.5 mL每分鐘流量的標準鹽水驅替，測定滲透率K。再次使用礦化配比為101 g/L的次標準鹽水，充飽和抽空的巖心靜置24 h。之后用低于1.5 mL每分鐘流量的次標準水驅替，測定巖心的滲透率K/2。最后使用去離子水中抽真空飽和巖心24 h，用低于1.5 mL每分鐘流速的去離子水驅替，得到滲透率w。水敏指數用下式計算：

式中：D— 水敏指數，無量綱；

K— 標準鹽水測定巖樣滲透率，10-3μm2；

K— 蒸餾水測定的巖樣滲透率，10-3μm2。

分別定義水敏指數50<D≤70，71<D≤90與D＞90巖樣水敏性程度為中等偏強，強與極強。部分巖樣實驗結果見圖1。

圖1 水敏試驗結果示意圖

2.2 堿敏損害實驗

堿敏實驗使用了5種不同pH值的氯化鉀鹽水做測試。首先裂碎巖心壓強選3 MPa，測定氣測滲透率K，使用礦化配比為202 g/L、pH值為6標準鹽水充填真空巖心并靜置24 h。并用低于1.5 mL每分鐘流量次標準鹽水，測定巖心的滲透率K并逐漸升高pH值（pH：6、8、10、11.5、13），將巖心飽和抽真空飽和24 h，最后用1.5 mL每分鐘流速的氮氣返排24 h后，測定巖心的滲透率K。

堿敏指數用式（2）計算：

式中：D2— 堿敏指數，無量綱；

K2— 一系列堿液條件下測得的巖樣最小滲透率，10-3μm2；

K1— pH=7條件下測定的巖樣滲透率，10-3μm2。

分別定義堿敏指數50<D2≤70，71<D2≤90與D2＞90巖樣堿敏性程度為中等偏強，強與極強。部分巖樣實驗結果見圖2。

圖2 堿敏試驗結果示意圖

巖樣號為223-87堿敏損害率為98.89%，堿敏程度為極強；巖樣號為223-112堿敏損害率為88.49%，堿敏程度為強；巖樣號為223-122堿敏損害率為99.38%，堿敏程度為極強；巖樣號為223-134堿敏損害率為58.55%，堿敏程度為中等偏強；巖樣號為223-162堿敏損害率為29.52%，堿敏程度為弱。

實驗結果表明，這幾口井的巖樣堿敏程度總體上都比較強，堿敏指數在46.95%~99.38%當pH大于8時存在強堿敏感性。

2.3 酸敏損害實驗

首先選取實驗巖樣，測定酸處理前的巖心滲透率，然后反向注入0.5~1.0倍孔隙體積15%的鹽酸，暫停驅替，讓巖心與酸反應1小時左右。取出巖心飽和地層水，連續(xù)測定pH值，直到pH值接近地層水為止，最后將巖樣取出烘干，測定正向氣測滲透率K3。

式中：D3— 酸敏指數，無量綱；

K3— 注酸（15%的鹽酸溶液）后測定的巖樣氣測滲透率，10-3μm2；

K1— 注酸前巖樣氣測滲透率，10-3μm2。

分別定義酸敏指數50<D2≤70，71<D2≤90與D2＞90巖樣酸敏性程度為中等偏強，強與極強。部分巖樣對滲透率損害實驗結果見圖3。

巖樣號為223-8酸敏損害率為77.18%，酸敏程度為強；巖樣號為223-15酸敏損害率為80.19%，酸敏程度為強；巖樣號為223-15酸敏損害率為87.23%，酸敏程度為強。實驗結果表明：須二段巖樣具有一定的酸溶性，對酸呈現強敏感，鹽酸對滲透率影響較大，酸敏程度主要分布在55.16%到93.14%，珍珠沖巖樣酸處理后滲透率增大，無酸敏感性。

圖3 須二段酸敏損害示意圖

2.4 敏感性總體評價

研究區(qū)內巖樣敏感性實驗與前人研究基本一致，深層須家河組在各氣層儲層（與非本研究區(qū)內巖樣相比）敏感性具一定相似性，須五段（T3x5）儲層屬應力敏感性中等、對水流速率敏感性較弱，但對水敏感性較強，對酸鹽敏感性均較弱，堿敏感性中等。須四段（T3x4）儲層與須二段（T3x2）儲層屬對水速敏感性有差異，其他與須五段均較相似。儲層水鎖效應在一定壓差下均表現較強，具體評價結果如表2。

表2 須家河組氣藏儲層敏感性評價結果

3 結 論

經過以上大量實驗研究分析，主要獲得以下四點認識：

（1）川西中淺層氣藏儲層含有敏感性粘土礦物，蓬萊組對鹽水敏感性以及液體流速敏感性弱但是對水敏感性較強，所以壓井液需使用較快流速的礦化配比高鹽水進行壓裂。另外酸敏感性及堿敏感性也較弱，所以欲較快形成優(yōu)質泥餅防止損壞儲層，可以使用弱酸或弱堿性壓裂液。

（2）沙溪廟組儲層屬弱鹽酸敏感性，但是土酸敏感性強，堿敏實驗從弱到強都有顯示，鹽水敏感性以及水流速敏感性都偏弱，所以適用較快流速鹽水，外加鹽酸配比壓裂液。

（3）川西深層須家河組氣層對水流速敏感性中等，但是對水敏感性強，酸敏感性弱，堿敏感性弱。壓裂液需選取低流速高礦化配比的弱酸性壓裂液。

［1］ 吳聃，鞠斌山，胡景宏，等. 九龍山致密氣田壓后支撐劑回流機理研究[J]. 河北工業(yè)科技，2015, 32(4)：312-317.

［2］ 楊錦林. 川西中淺層氣藏可動用含氣層段甄別方法與應用[J]. 石油與天然氣地質，2009，30(6)：793-796.

［3］ 王國強. 固化水暫堵劑在大慶油田氣井壓井中的應用[J]. 內蒙古石油化工，2012(8)：27-33.

［4］ 左其川，趙煥寶，雷廣進，等. 不壓井作業(yè)模擬實驗裝置的研制[J]. 石油礦場機械，2013，42(9)：69-71.

［5］ 陳偉，陳曉華，孫桓，15(1)：55-62.

［6］ 孟慶生. 中東中亞地區(qū)低孔低滲油氣層保護技術研究[D]. 中國石油大學（華東），2011.

Experiment Research on Damage of Killing Fluid to the Formation During Tapping the Potential of Old Wells in Western Sichuan Gas Reservoir

XIAO Cheng-shi

（MOE Key Laboratory of Enhancing Oil-Gas Recovery, Northeast Petroleum University,Heilongjiang Daqing 163118，China)

Western Sichuan gas reservoir development has entered the later period; regional shallow old wells are always required to reproduce by potential tapping and fracturing. Most of killing fluid used in potential tapping is water-based fluid, water often leaks from the origin layer to the reservoir, which will change the porosity and damage the reservoir. In order to find out the actual damage of the kill fluid to the formation, the reservoir fluid sensitivity in the study area was analyzed. Then large amount of sensitivity experiments were carried out to estimate the sandstone gas reservoir damage. The results are helpful to the quantitative study of low damage killing fluid system, and the quantitative evaluation of the damage of old well potential tapping to the reservoir.

West Sichuan gas reservoir; Potential tapping; Kill fluid; Damage experiment

TE 258

A

1671-0460（2016）06-1128-03

2016-04-27

肖程釋（1990-），男，黑龍江省大慶市人，碩士研究生，研究方向：從事油氣田勘探開發(fā)應用研究。E-mail：405183678@qq.com。