低滲透氣藏高效開發的影響因素和關鍵技術

王月

摘要：天然氣作為重要的清潔能源、綠色能源，近年來消費量大幅增長。而我國氣藏分布非均質性較強，廣泛分布在鄂爾多斯盆地、川西盆地、大慶深層、塔里木深層、渤海灣地區深層、柴達木盆地等地區。這些低滲氣藏普遍存在低孔低滲的特點，生產壓差較大，穩產難度大，本文對低滲氣藏在開發中存在一些技術難點進行總結分析，介紹我國低滲氣藏開發的現狀。

關鍵詞：低孔低滲? 天然氣? 低滲透氣藏? 技術

引言

隨著全球對天然氣需求的不斷增長，低滲氣藏在天然氣儲量增長和能源供應方面發揮著越來越重要的作用，且低滲氣藏分布廣泛，已經成為我國天然氣供應的重要組成部分。但是，由于低滲氣藏儲層物性差，開發過程中產氣井穩產期短，產量，壓力下降快，井易積液，多數凝析氣藏儲層低滲-致密，加上地露壓差小，部分氣井一開井就在地層發生反凝析，形成積液，造成產量低。經過近幾年的科技攻關和現場實踐，總結出包括低滲氣藏鉆井技術、提高低滲氣藏采收率的技術和今后研究發展的方向。

1 低滲氣藏相比常規氣藏易受損害的兩個方面：

低滲氣藏尚未像滲透油藏那樣有一個較為公認的劃分界限。美國聯邦能源管理委員會（peri）給出了一個界限，它認為產氣層段平均滲透率小于0.1×10-3μm2，都視為低滲透儲層;在我國目前尚沒有針對氣藏的公認的劃分界限。低滲儲層以微孔道為主，滲透率極低，巖石比表面大，從而會對氣體的流動產生影響，使氣體滲流具有不同于常規氣體滲流的特殊規律。

1.1 應力敏感性

氣藏的應力敏感性定義為氣藏對所受凈壓力的敏感程度，是上覆巖石對微觀空隙結構特征的影響，如對孔隙度和滲透率的影響。許多研究者對此進行了初步研究，得到的結論是：低滲氣藏具有很強的應力敏感性，應力敏感是由空隙和毛細管被壓縮和關閉引起的。低滲氣藏的高應力敏感性是氣體在低滲氣藏中的非線性滲流特性引起的。應力敏感性還與儲層含水飽和度有關，含水飽和度愈高，應力敏感性愈強。這可能是滯留在孔道里的水，占據了孔隙空間，從而增加了巖樣的應力敏感性。當含水飽和度較低時（小于30%），僅在一定的驅替壓力范圍內存在達西滲流。當含水飽和度較高時（大于30%至束縛水飽和度以下），氣體的滲流存在非達西滲流現象：在較低的驅替壓力下為非線性滲流，高的驅替壓力下為線性滲流。但此時氣體的流動規律同達西線性滲流不同，氣體的滲流存在附加壓力損失，并出現“啟動壓差”現象。氣藏巖石還具有一定的壓力滯后效應，因此由于應力敏感引起損害不會因應力消失而完全恢復。

1.2 水鎖效應

鉆井中一打開儲層，就會有工作液與儲層接觸，若外來的水相侵入儲層孔道后，就會在井壁周圍孔道中形成水相堵塞，其水—氣或水—油彎曲界面上存在一個毛細管壓力。要想讓油氣流向井筒，就必須克服這一附加的毛管壓力。若儲層能量不足以克服這一壓力，就不能把水的堵塞消除，最終會影響儲層的采收率，這種損害稱為水鎖損害。一般把毛細管中彎液面兩側潤濕相和非潤濕相之間的壓力差定義為毛細管壓力，其大小可由任意界面的拉普拉斯方程表示[1]：

式中，PC—毛細管力，Mn;σ—界面張力，mN/m;R1、R2—分別指兩相間形成液膜的曲率半徑，m。

從式（1）可看出，毛細管力的大小與多孔介質的直徑成反比，由于低滲氣藏的孔隙尺寸比中、高滲儲層要小得多，所以低滲氣藏的水鎖效應更嚴重。在鉆井施工中，液體滯留效應是造成致密氣藏損害的最主要的因素。水基或烴化合物基流體被捕集，或者在產氣過程中，儲層中的反凝析烴化合物流體被捕集，均造成永久性的滯留。最常見的是水的捕集，因此稱之為水鎖。

2 低滲氣藏高效開發的關鍵技術

2.1 低滲氣藏應采用水平井鉆井技術

低滲氣藏孔隙度、滲透率偏低，普通直井供給半徑小，造成氣井產能低、穩產難度大，而水平井在布井時能夠考慮儲層物性，延長水平井段，儲層鉆遇率高，增大氣井泄流范圍，相同生產壓差下提高氣井產能，并且延長穩產時間。

2.2 低滲氣層應進行壓裂措施生產

低滲氣藏因儲層物性差，往往產能較低，為了高效開采、提高單井產能，一般都采用壓裂、酸化等技術措施。遼河油田低滲氣藏敏感性強，在采取增產措施時必須考慮作業對儲層的損害，嚴格控制瓜爾膠壓裂液的配方體系，既要滿足保護儲層又能達到壓裂作業的需要。低滲氣藏在經過儲層壓裂改造措施后，單井產能往往能夠提高幾倍到幾十倍，具有高效的提高采氣速度的實效性。

2.3 井間動態監測技術的應用

對于低滲氣藏內的氣井，應進行全井網動態監測。首先，根據壓恢試井資料建立壓力、壓力導數與擬時間雙對數曲線，利用井筒儲集段后期壓力導數曲線的"駝峰效應"判識井筒積液;該方法適合具有壓恢試井資料且生產能力相對較好氣井。其次，根據壓力梯度測試資料繪制靜壓梯度曲線，利用曲線偏轉特征判識井筒積液;該方法準確性高，但要求氣井具有壓力梯度測試資料，應用范圍相對較小。再次，根據油壓、套壓、產量測試資料繪制生產曲線，利用油、套壓"剪刀腿"形態及產量鋸齒形特征判識井筒積液;該方法現場應用廣泛，但對積液判識相對滯后。最后，根據氣井井口壓力、產量等常規生產數據，建立單井滲流模型，通過對比理論計算井底流壓及井口壓力折算井底流壓判識井筒積液，該方法要求對氣井動儲量及儲層特征有較準確認識。通過以上方法提高氣藏動用程度，提高采收率。

3 低滲氣藏開發的發展趨勢

低滲氣藏一般具有低豐度、低滲透率、低產量、開發難度大的特點[2]，因此需要加強基礎理論研究，進行精細儲層描述，根據經濟評價合理實施儲層改造技術，動態調整、整體監測等技術相結合，科學布井。

4 結論

影響低滲氣藏儲層的因素較多，應加強滲流機理的研究。低滲氣藏為取得良好的開發效果一般采取水平井生產，并進行儲層改造，生產過程中還要加強動態監測，最終提高低滲氣藏采收率。

參考文獻：

1 樊世忠，鄢捷年，周大晨.鉆井液完井液及保護油氣層技術（第1版）[M].山東東營市：石油大學出版社，1996.5.24

2 郭平，徐永高，對低滲氣藏滲流機理實驗研究的新認識，[J].天然氣工業，2007（7）：12.

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