川西气藏老井挖潜压井液地层伤害实验研究

肖 程 释



川西气藏老井挖潜压井液地层伤害实验研究

肖 程 释

（东北石油大学提高采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318）

川西气藏开发已经进入中后期，区域内中浅层老井一般都需经过挖潜、压裂改造后重新投产。挖潜使用的压井液多数为清水基，清水由原产层向储层滤失渗透的可能性很大，进而引起储层的孔渗性变化，使油气在流通通道中受阻损害气藏。为查明压井液滤失对地层的实际伤害，首先分析了研究区储层矿物流体敏感性，然后进行了大量敏感性实验并依据实验结果对致密砂岩气藏损害做出评价。实验结果有助于定量研究低伤害压井液体系配比，以及定性评价老井挖潜对储层损害程度。

川西气藏；挖潜；压井液；伤害实验

随着川西气藏长时间的大力开采，川西多数气井进入递减期，产量低，井口压力小，为了提高产能，老井挖潜成为了上产的重要手段。在老井挖潜转层测试中，需要用压井液压井，处理封隔前段试气层后再开展目的层的压裂测试作业。其中压井作业是通过压井液平衡储层压力，且作业时间长，而压井的井段是经过压裂改造后形成的具有高渗流能力的支撑裂缝，出现大量压井液漏失现象，存在压井液与储层沟通的不匹配性，污染储层，降低产量的可能[1,2]。 前人研究成果表明，常规压井液在进行探井测试及老井挖潜过程中，对储层伤害极大。地层水由于矿化度含量的差别其在地层条件下清水是能在产生一定程度上污染地层的，特别对于强水敏性储层，清水进入储层会引起储层孔渗性的变化，使油气在流通通道中受阻，从而影响单井挖潜后的产能[3]。有些专家学者放弃挖潜过程中进行压井作业，不过这样工艺较复杂不利于推广，需更换大量配套设备，经济效益较差[4,5]。

为预防压井作业造成压井液渗漏进入储层并损害地层参考前人在其他低孔低渗气藏实验设计[6]，本文首先从从理论角度分析川西气藏储层由浅至深流体敏感性入手，并设计了一系列敏感性检测试验，查明压井液损害地层机理。从静态以及动态角度得到研究区压井液配比以及压裂作业方式，可以为现场作业施工提供指导。

1 储层潜在流体敏感性损害分析

川西气藏储层性质为致密砂岩，主要矿物含粘土种类较多。气藏开采物理性质变化也较大。液体会破坏储层微粒结构，微粒移动堵住孔隙破坏渗透性。九龙山构造须家河组矿物类型及产状流体敏感性损害机理分析如表1。

表1 致密砂岩储层粘土矿物产状及潜在损害

伊利石粒间孔、微裂隙较多容易贮藏水分，水分过多就会造成水相圈闭损害。细微伊利石会物理分解，堵住小孔。造成毛细管力提升，岩石内表面积增大。气藏中存液体吸附藏，影响凝析油相态，为油（水）相损伤。因此，研究区致密储层主要受流体敏感性影响是水相圈闭、速敏、碱敏，其次是盐敏/水敏、酸敏等。

2 敏感性损害实验研究

敏感性损害实验主要通过岩石矿物学分析方法，查明潜在损害因素，配合岩心流动实验检验并定量评价压井液对储层损害程度。

2.1 水敏损害实验

用1.5 mL每分钟流量的氮气进行实验。首先岩心需抽空，并使用矿化配比为202 g/L盐水充饱和静置24 h。然后用低于1.5 mL每分钟流量的标准盐水驱替，测定渗透率K。再次使用矿化配比为101 g/L的次标准盐水，充饱和抽空的岩心静置24 h。之后用低于1.5 mL每分钟流量的次标准水驱替，测定岩心的渗透率K/2。最后使用去离子水中抽真空饱和岩心24 h，用低于1.5 mL每分钟流速的去离子水驱替，得到渗透率w。水敏指数用下式计算：

式中：D— 水敏指数，无量纲；

K— 标准盐水测定岩样渗透率，10-3μm2；

K— 蒸馏水测定的岩样渗透率，10-3μm2。

分别定义水敏指数50<D≤70，71<D≤90与D＞90岩样水敏性程度为中等偏强，强与极强。部分岩样实验结果见图1。

图1 水敏试验结果示意图

2.2 碱敏损害实验

碱敏实验使用了5种不同pH值的氯化钾盐水做测试。首先裂碎岩心压强选3 MPa，测定气测渗透率K，使用矿化配比为202 g/L、pH值为6标准盐水充填真空岩心并静置24 h。并用低于1.5 mL每分钟流量次标准盐水，测定岩心的渗透率K并逐渐升高pH值（pH：6、8、10、11.5、13），将岩心饱和抽真空饱和24 h，最后用1.5 mL每分钟流速的氮气返排24 h后，测定岩心的渗透率K。

碱敏指数用式（2）计算：

式中：D2— 碱敏指数，无量纲；

K2— 一系列碱液条件下测得的岩样最小渗透率，10-3μm2；

K1— pH=7条件下测定的岩样渗透率，10-3μm2。

分别定义碱敏指数50<D2≤70，71<D2≤90与D2＞90岩样碱敏性程度为中等偏强，强与极强。部分岩样实验结果见图2。

图2 碱敏试验结果示意图

岩样号为223-87碱敏损害率为98.89%，碱敏程度为极强；岩样号为223-112碱敏损害率为88.49%，碱敏程度为强；岩样号为223-122碱敏损害率为99.38%，碱敏程度为极强；岩样号为223-134碱敏损害率为58.55%，碱敏程度为中等偏强；岩样号为223-162碱敏损害率为29.52%，碱敏程度为弱。

实验结果表明，这几口井的岩样碱敏程度总体上都比较强，碱敏指数在46.95%~99.38%当pH大于8时存在强碱敏感性。

2.3 酸敏损害实验

首先选取实验岩样，测定酸处理前的岩心渗透率，然后反向注入0.5~1.0倍孔隙体积15%的盐酸，暂停驱替，让岩心与酸反应1小时左右。取出岩心饱和地层水，连续测定pH值，直到pH值接近地层水为止，最后将岩样取出烘干，测定正向气测渗透率K3。

式中：D3— 酸敏指数，无量纲；

K3— 注酸（15%的盐酸溶液）后测定的岩样气测渗透率，10-3μm2；

K1— 注酸前岩样气测渗透率，10-3μm2。

分别定义酸敏指数50<D2≤70，71<D2≤90与D2＞90岩样酸敏性程度为中等偏强，强与极强。部分岩样对渗透率损害实验结果见图3。

岩样号为223-8酸敏损害率为77.18%，酸敏程度为强；岩样号为223-15酸敏损害率为80.19%，酸敏程度为强；岩样号为223-15酸敏损害率为87.23%，酸敏程度为强。实验结果表明：须二段岩样具有一定的酸溶性，对酸呈现强敏感，盐酸对渗透率影响较大，酸敏程度主要分布在55.16%到93.14%，珍珠冲岩样酸处理后渗透率增大，无酸敏感性。

图3 须二段酸敏损害示意图

2.4 敏感性总体评价

研究区内岩样敏感性实验与前人研究基本一致，深层须家河组在各气层储层（与非本研究区内岩样相比）敏感性具一定相似性，须五段（T3x5）储层属应力敏感性中等、对水流速率敏感性较弱，但对水敏感性较强，对酸盐敏感性均较弱，碱敏感性中等。须四段（T3x4）储层与须二段（T3x2）储层属对水速敏感性有差异，其他与须五段均较相似。储层水锁效应在一定压差下均表现较强，具体评价结果如表2。

表2 须家河组气藏储层敏感性评价结果

3 结 论

经过以上大量实验研究分析，主要获得以下四点认识：

（1）川西中浅层气藏储层含有敏感性粘土矿物，蓬莱组对盐水敏感性以及液体流速敏感性弱但是对水敏感性较强，所以压井液需使用较快流速的矿化配比高盐水进行压裂。另外酸敏感性及碱敏感性也较弱，所以欲较快形成优质泥饼防止损坏储层，可以使用弱酸或弱碱性压裂液。

（2）沙溪庙组储层属弱盐酸敏感性，但是土酸敏感性强，碱敏实验从弱到强都有显示，盐水敏感性以及水流速敏感性都偏弱，所以适用较快流速盐水，外加盐酸配比压裂液。

（3）川西深层须家河组气层对水流速敏感性中等，但是对水敏感性强，酸敏感性弱，碱敏感性弱。压裂液需选取低流速高矿化配比的弱酸性压裂液。

［1］ 吴聃，鞠斌山，胡景宏，等. 九龙山致密气田压后支撑剂回流机理研究[J]. 河北工业科技，2015, 32(4)：312-317.

［2］ 杨锦林. 川西中浅层气藏可动用含气层段甄别方法与应用[J]. 石油与天然气地质，2009，30(6)：793-796.

［3］ 王国强. 固化水暂堵剂在大庆油田气井压井中的应用[J]. 内蒙古石油化工，2012(8)：27-33.

［4］ 左其川，赵焕宝，雷广进，等. 不压井作业模拟实验装置的研制[J]. 石油矿场机械，2013，42(9)：69-71.

［5］ 陈伟，陈晓华，孙桓，15(1)：55-62.

［6］ 孟庆生. 中东中亚地区低孔低渗油气层保护技术研究[D]. 中国石油大学（华东），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

肖程释（1990-），男，黑龙江省大庆市人，硕士研究生，研究方向：从事油气田勘探开发应用研究。E-mail：405183678@qq.com。