川西侏罗系储层岩心伤害实验研究

潘宝风　陈颖祎　杨东梅　刘徐慧　李洪波

（中国石化西南油气分公司工程技术研究院，四川　德阳　618000）



川西侏罗系储层岩心伤害实验研究

潘宝风陈颖祎杨东梅刘徐慧李洪波

（中国石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳618000）

摘要针对川西侏罗系低压低产井储层污染严重问题，结合储层实际情况开展模拟实验研究了各污染因素对储层岩心的伤害程度，并进行了机理分析。研究结果表明，蓬莱镇组、遂宁组与沙溪庙组储层岩心水锁伤害率分别为62.34%、46.98%与59.39%，药剂污染伤害率分别为70.75%、64.90%与62.22%；沙溪庙组储层还存在凝析油伤害及结垢伤害，其中岩心凝析油伤害率可达88.98%，结垢伤害率仅为5.26%；未破胶冻胶能够堵塞流体运移通道，裂缝岩心渗透率下降接近100%。

关键词侏罗系储层岩心污染因素

修订回稿日期：2016－01－06

0　引言

川西侏罗系气田主要包括广金、洛带、马井等气田，纵向上包括蓬莱镇组、遂宁组、沙溪庙组气藏，储层大都具有细微孔喉、较强水敏特性，流体以天然气为主，部分气藏含凝析油和地层水，新场沙溪庙组地层水水型以CaCl2型为主。气田主力气藏中，一部分气藏地压系数低，气井初期产量不高；另一部分气藏初期地层压力高，但目前也整体逐步进入低压低产阶段，产量递减较快，平均单井日产气约4 000 m3，气藏整体稳产形势严峻。储层污染是川西低压低产气井产量衰减的重要原因，污染主要由水锁、药剂污染、凝析油伤害、结晶、结垢及冻胶堵塞等因素造成［1］。笔者通过开展现场岩心取样，进行实验分析了各种因素对储层的伤害性，为制定合理的储层污染治理对策奠定了基础。

1　实验装置与方法

1.1水锁伤害实验装置与方法

水锁伤害实验方法如下：①制作岩心，烘干选用；②岩样建立初始饱和度并装入岩心夹持器，测出岩心初始渗透率Ka；③反向驱替蒸馏水24 h进行水锁；④正向驱氮气，利用减压阀缓慢调整输入的氮气压力（每加压0.5 MPa观察5 min），直到皂沫流量计中有氮气流出，测定岩样伤害后岩心渗透率K1，按公式（1）计算水锁伤害率：

式中，Ka为岩心初始渗透率，mD；K1为伤害后岩心渗透率，mD。

1.2污染伤害实验装置与方法

污染伤害实验方法如下：①岩心烘干、称重、抽真空、盐水饱和称重；②在一定驱替压力、围压下通过标准盐水测定岩心初始渗透率Ka；③采用污染液在一定驱替压力、围压下反向污染岩心2 h；④在一定驱替压力、围压下通过标准盐水测定伤害后岩心渗透率K1，并按公式（1）计算出岩心伤害率。

2　实验结果与分析

2.1水锁伤害

目前普遍认为影响水锁伤害的因素有：气测渗透率大小、原始含水饱和度、界面张力、水相侵入深度、注入流体黏度、驱动压力、孔隙结构、粘土矿物种类及含量等，这些内在的地质因素和外在诱发的工程因素都不同程度地影响着水锁伤害的程度［2］。蓬莱镇组、沙溪庙组及遂宁组岩心水锁伤害实验结果表明，蓬莱镇组岩心水锁伤害率为62.34%，沙溪庙组岩心水锁伤害率为59.39%，遂宁组岩心水锁伤害率为46.98%。

蓬莱镇组储层岩性以中—细砂岩为主，次为粉砂岩，细砂岩主要为岩屑石英砂岩、长石岩屑石英砂岩、岩屑砂岩。碎屑以石英为主平均68.24%，长石含量平均8.26%，岩屑含量平均23.61%。胶结物以方解石为主，平均7.05%，白云石少量；少量硅质、沸石、硬石膏。泥质含量较普遍，含量平均0～2%。储层孔隙度介于0.66%～22.01%，平均为11.47%；沙溪庙组储层孔隙为粒间孔、粒内溶孔、铸模孔、云母解理缝及晶间孔。喉道类型以片状、弯曲片状为主，少量晶间缝、缩颈喉道；喉道半径小于1.00 μm。孔喉组合多为大孔—微喉、中孔—微喉型。储层最大孔隙度为17.07%，最小孔隙度为1.08%，平均孔隙度为9.69%；遂宁组储层以细粒岩屑砂岩为主，次为细粒岩屑石英砂岩、细粒长石岩屑砂岩与岩屑长石砂岩。碎屑矿物成分以石英为主，平均含量为66.07%；富含岩屑，平均含量为27.45%；少量长石，平均含量为6.48%。胶结物以方解石为主，平均为10.38%；少量硅质，硬石膏含量为1.58%。泥质含量较普遍，一般小于10%。储层孔隙度值为1.10%～10.25%，平均为4.74%。根据上述储层岩性与物性特征并结合实验结果分析，在3类储层中，蓬莱镇组岩心平均孔隙度最高，水相容纳程度最高，因而水锁效应最明显，需要在后期井底净化施工中采用高效解水锁剂。

2.2泡排污染液伤害

井底净化加注的药剂中，表面活性剂成分与产出液体如凝析油等组分等发生乳化作用，形成油包水乳状液，或与地层流体不配伍，形成黏度较高的乳状液，易堵塞流体渗流通道。项目开展了蓬莱镇组、沙溪庙组及遂宁组岩心化学伤害实验，结果表明，蓬莱镇组岩心泡排伤害率为70.75%，沙溪庙组岩心泡排伤害率为62.22%，遂宁组岩心泡排伤害率为64.90%。因此在净化施工中，需要根据井底水量严格控制泡排剂种类与用量，尽量防止乳化现象产生。

2.3反凝析油伤害

川西侏罗系气藏中，通过PVT相图分析（图1）确定仅有沙溪庙组储层内存在反凝析油，反凝析液占据多孔介质孔隙表面和充填微小孔隙，而使流体流动的有效孔隙空间减少，增加气液渗流阻力，降低了孔隙通道的渗透性，使凝析气井产能下降［3-4］。采用前面所述岩心伤害实验方法，开展了沙溪庙组岩心反凝析油伤害实验，结果如图2所示，该结果表明沙溪庙组岩心反凝析油伤害率为88.98%。

图1　新场沙溪庙组气藏气样PVT分析包络线图

图2　沙溪庙组岩心反凝析油伤害实验前后渗透率比较图

分析认为，当井底流压低于露点压力而地层压力高于露点压力时，地层中将出现3个不同的流动区域，包括油气两相流区域、凝析油段塞区域及单相气流区域。在油气两相流区域内，凝析油饱和度高于凝析油临界流动饱和度；单相气流区域内地层压力高于露点压力，又称为干气区，没有凝析油析出；凝析油段塞区域内同时存在气相和反凝析油相，但凝析油饱和度低于临界流动饱和度。随着凝析气藏衰竭式开发地层压力降低到上露点压力以下某个压力（最大凝析压力）区间内时，部分凝析油在地层中析出并滞留在储层岩石孔隙微粒表面造成的反凝析伤害。反凝析液占据多孔介质孔隙表面和充填微小孔隙，而使流体流动的有效孔隙空间减少，增加气液渗流阻力，降低了孔隙通道的渗透性，使凝析气井产能下降。

2.4结垢伤害

实验中通过模拟地层条件，持续将地层水驱替入岩心720 h，将岩心剖开采用扫描电镜观察是否产生结垢晶体。结果发现实验中仅在沙溪庙组岩心中出现了如图3所示的碳酸钙晶体。分析认为，这主要是因为川西侏罗系沙溪庙组地层水矿化度高，水型主要为CaCl2型，富含大量的成垢离子（Ca2+、CO32-、HCO3-），具备产生碳酸盐垢的潜在因素。当地层压力下降，二氧化碳气体易逸出，地层水中各种离子发生化学反应，结合起来在地层或井底形成盐垢［5］。岩心结垢伤害实验结果表明，地层水结垢对岩心伤害率为5.26%，对储层具有一定的伤害性（图4）。因此在井底净化中需要采用适当药剂以进行防垢除垢。

图3　岩心内部结垢形态图

图4　岩心驱替地层水前后渗透率变化图

2.5冻胶伤害

实验中，将岩心人工造缝后，在一定压力下通过驱替盐水测定冻胶伤害前后岩心渗透率。结果表明，在一定压力作用下，具有一定缝宽人造岩心渗流通道能够被高黏度冻胶堵塞，岩心渗透率下降高达99.99%。因此，压裂增产施工后裂缝中残余冻胶对储层伤害巨大，增大返排阻力，严重影响天然气在裂缝中的运移，需要针对性地开展增加破胶剂等冻胶污染解除措施。

3　结论

侏罗系低压低产井储层污染因素复杂，蓬莱镇组、遂宁组与沙溪庙组储层均存在水锁伤害与药剂污染伤害，岩心水锁伤害率可达62.34%，污染药剂伤害率可达70.75%。沙溪庙组储层还存在凝析油伤害及结垢伤害，其中岩心凝析油伤害率可达88.98%，结垢伤害率仅为5.26%。另外未破胶冻胶能够堵塞裂缝，裂缝岩心渗透率下降高达99.99%。上述污染因素易导致储层污染情况加重，严重影响天然气在裂缝中的运移，需要针对性地开展污染解除措施。

参考文献

［1］姚广聚，彭红利，雷炜，等.低渗透气藏低压低产气井解水锁技术研究及应用［J］.油气地质与采收率，2011，18（5）：97-99.

［2］赵哲军，李莎莎，赵华，等.气井生产过程中水锁伤害机理研究［J］.天然气技术与经济，2015，9（3）：33-36.

［3］王乐之，戚志林，姜贻伟，等.深层低渗凝析气藏反凝析特征研究［J］.天然气技术，2007，1（1）：52-54.

［4］潘毅，孙雷，李士伦，等.凝析气藏解除反凝析污染、提高气井产能方法［J］.西南石油大学学报，2007，29 （2）：37-40.

［5］涂乙，汪伟英，吴萌，等.注水开发油田结垢影响因素分析［J］.油气储运，2010，29（2）：97-99.

（编辑：卢栎羽）

作者简介：潘宝风（1973－），博士，高级工程师，从事油气勘探开发技术研究工作。E-mail：pbaofeng@sina.com。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.005

文献标识码：B

文章编号：2095-1132（2016）01-0016-03