【正文】 作用 時，凝析氣井近井地帶儲層反滲吸侵入深度： 22 8( 2 c o s / )2kkpLt?? ? ??????? (212) 式中： L— 地層水反滲吸侵入 深度 ， cm； θ — 毛細管壁兩相間潤濕角； T— 反滲吸時間， s； ? — 流體界面張力； τ — 孔道迂曲度 =4； k— 巖石滲透率， 2310 m?? ； φ — 巖石孔隙度， %。 010 1含水飽和度，小數(shù)氣相相對滲透率 嚴重明顯輕微最佳 圖 23氣水相滲曲線對水鎖傷害程度的反應 4） 滯留水產(chǎn)生的有效氣井壓力 儲層中殘余流體飽和度為毛細管壓力梯度的一個函數(shù)，因此一般情況下，通常有效氣井壓力越大，相應的有效毛細管壓力梯度也會越大，導致儲層中最終束縛水飽和度也就越低，相應的水鎖傷害也就越小。 ? ?21 /1/12 RRp ??? ? (21) 式中：Δ P 是曲界面壓差；σ是界面張力； R1 和 R2 是曲界面半徑。 凝析氣井低產(chǎn)因素分析及增產(chǎn)對策研究 8 第 2 章 凝析氣井儲層傷害機理 凝析氣井水鎖傷害 水鎖傷害機理 凝析氣井的生產(chǎn)過程中，由于鉆完井液、固井液和酸化壓裂等作業(yè)產(chǎn)生的外來流體侵入地層后很不容易排除，致使近井地帶周圍儲層中的含水飽和度上升 ，氣相相對滲透率下降，該水鎖效應將嚴重影響氣井產(chǎn)能；另一方面，一旦近井地帶儲層恢復原始平衡水流動需要的啟動壓差小于地層壓降梯度時，使得近井地帶地層中平衡共存水通過滲流和蒸發(fā)的方式進入井筒出現(xiàn)井底積液，進一步，井底積液在微孔隙毛管壓力、井筒回壓和儲層巖石潤濕性的作用下，反滲吸進入儲層中的低滲透微毛細管孔候道區(qū)域，進而形成水鎖效應，如 圖 21，水鎖對低產(chǎn)凝析氣井的產(chǎn)能傷害尤為嚴重。 （ 4） VS/VA/AM 三元共聚物用于氣井堵水 對于滲透率大或者存在大裂縫的油氣藏，如果儲層的滲流通道比聚合物分子要大得多，那么堵水效果將不盡人意 ， 針對這一棘手的問題，研發(fā)了交聯(lián)劑堵水工藝，其原理是在滲流通道中形成一個聚合物網(wǎng)絡。 產(chǎn)水氣藏調(diào)剖堵水 對于存在邊底水的凝析氣藏，凝析氣井的實際開采要尤其注意，隨著氣井的實際生產(chǎn)，近井地帶地層壓力逐漸降低，壓降漏斗的產(chǎn)生會使得邊底水沿著地層的高滲透帶迅速侵入到井底，使得氣井水淹，降低氣相相對滲透率的大小，導致氣井停噴或者停產(chǎn) ，因此，對于存在較大邊底水體的凝析氣井，應該利用調(diào)剖堵水技術，阻攔水體的迅速侵入，緩解地層水的水錐和水竄。 1974 年， Saeidi 和 Handy 等人 [13]在研究地層中凝析氣 (C1— C3)的滲流特征和相態(tài)變化特征時，得出多孔介質(zhì)中的間隙水能夠使氣體相對滲透率減小到很小的一個值。 反凝析 傷害 及其解除 對于低滲透凝析氣藏，隨著實際生產(chǎn)的進行，當?shù)貙訅毫ο陆档铰饵c壓力以上，會發(fā)生反凝析現(xiàn)象，凝析油會在近井地帶的儲層中聚集起來，凝析油飽和度逐漸上升，儲層中以油氣兩相流動方式存在，嚴重影響氣井的產(chǎn)能 [8]。 目前普遍使用的消除或者緩解 水鎖傷害的手段有：水力壓裂法、預熱地層法、注混相溶劑法、添加表面活性劑法、增大生產(chǎn)壓差法、酸化處理法 [2]. （ 1） 水力壓裂 通過水力壓裂造縫后，增大了流體的泄流半徑，提高了儲層滲流能力；降低了井眼附近的壓降損失，推遲了近井地帶出現(xiàn)反凝析現(xiàn)象 ； 為了避免作業(yè)時的二次傷害，不能使用水基壓裂液，作業(yè)階段中，應保持負壓狀態(tài)，盡量避免作業(yè)流體與儲層接觸 [3]。 bination slug without acid has a worse result, ermeability recover is multiple,which is 42% of permeability before get is thus clear that acid have a good transform to reservoir, which have a remarkable effect of removing waterblocking damage. 3. Separately developed emulsified oil water shutoff and high temperature jelly water shutoff experimental evaluation by high permeability long core,experiments results show that high temperature jelly has a better result.. and with high temperature jelly water shutoff, the ultimate permeability is 103μm2,the ultimate stemming ratio is %。 高溫凍膠堵水后 的最終滲透率為 103μ m2，最終封 堵率為 %； 乳化油堵水 后 的最終滲透率為 103μ m2， 最終封堵率為 %。 本文 研究內(nèi)容來自中國石油化工集團西北油田分公司研究課題 ，目的 是 解除低產(chǎn)凝析氣井的反凝析、水鎖和水淹對儲層的傷害，提高水驅凝析氣藏 的最終采收率。 liquid loading for longterm would lead to reverse imbibitions waterblocking effect in stratμm near wellbore。 高產(chǎn)井%中產(chǎn)井%低產(chǎn)井%停噴井0%停噴井%低產(chǎn)井%中產(chǎn)井%高產(chǎn)井% 圖 11 西北油田分公司 凝析氣井初期分類 圖 12 西北油田分公司 凝析氣井目前分類 凝析氣井的地層壓力下降到露點壓力以后，近井地帶出現(xiàn)反凝析現(xiàn)象，凝析油析出聚在近井地帶儲層中，造成儲層孔隙空間堵塞，降低了滲流通道氣相滲流能力，降低凝析氣井產(chǎn)能；地層水和 氣井施工作業(yè)（例如酸化、壓裂等）過程中施工液體侵入近井地帶后出現(xiàn)井筒積液，積液在毛管壓力的作用下，反滲吸流入儲層導致反滲吸水鎖效應，降低氣井產(chǎn)能；隨著氣井的生產(chǎn)，邊底水上升，地層非均質(zhì)性導致的水錐或 竄流 使得水體快速侵入井底，將嚴重降低氣相相對滲透率，造成氣井停噴甚至停產(chǎn)。 趙東明等人 [6]借助實驗研究發(fā) 現(xiàn)：注醇解除水鎖的機理為，在儲層中醇與地層水混合后有利于降低界面張力；醇與束縛水混合呈現(xiàn)出低沸點共沸的特點，容易氣化后排除儲層；醇具有防止和抑制粘土礦物的膨脹的能力 ； 在油氣田實際生產(chǎn)過程中，已經(jīng)普遍使用甲醇、乙二醇、乙二醇 乙醚等表面活性劑，應用效果表明它們都具有緩解和解除水鎖的能力 ， 其中效果最好的是甲醇。阿赫梅多夫 [10]等人 研究了油氣兩相滲流和反凝析過程 ， 其在考慮油氣性質(zhì)和壓力的關系的基礎上，推導出了在地層中服從兩相流動規(guī)律的凝析油聚集規(guī)律，并且運用數(shù)學手段研究了非線性滲流對凝析油飽和度的聚集和分布的影響。 Hamoud A具體機理：向地層中注入水比例為 99%的聚合物，將井眼附近的地層水推向遠處，然后聚合物在儲層中成膠，充填在原來油氣滲流通道中，聚合物凝膠一方面降低了近井地帶的地層水飽和度，另一方面提高了氣相的滲流能力。 凝析氣井低產(chǎn)因素分析及增產(chǎn)對策研究 6 技術路線 根據(jù)國內(nèi)外凝析氣田水鎖傷害、反凝析傷害以及水淹傷害的技術調(diào)研資料，對 西北油田分公司 典型凝析氣井進行低產(chǎn)原因分析，使用 加拿大 Hycal 公司所產(chǎn)長巖心驅替裝置，采用現(xiàn)場取回巖心及油氣樣品， 開展 室內(nèi) 解除凝析氣井傷害 實驗 評價，并提出提高低產(chǎn)凝析氣井產(chǎn)量的有效技術措施，具體的技術路線如下： 圖 13 技術路線 醇 +酸 +解水鎖劑 +氮氣 凝析氣井低產(chǎn)因素分析及增產(chǎn)對策研究 國內(nèi)外技術調(diào)研 凝析氣井低產(chǎn)原因分析 室內(nèi)解除傷害物理模擬研究 水鎖 反凝析 地層水侵入 解除水鎖及反凝析傷害實驗 凝析氣井堵水實驗 提高低產(chǎn)凝析氣井產(chǎn)量的有效技術措施 低產(chǎn)凝析氣井傷害機理 凝析氣井水鎖傷害機理及影響因素 凝析氣井反凝析傷害機理及影響因素 凝析氣井水淹傷害機理及影響因素 水鎖對氣井產(chǎn)能影響 反凝析對氣井產(chǎn)能影響 水淹對氣井產(chǎn)能影響 醇 + 解水鎖劑 + 氮氣 高溫凍膠堵水 乳化油堵水 效果對比 效果對比 解除水鎖 解除反凝析 解除水淹 西南石油大學碩士研究生學位論文 7 主要研究成果及 主要認識 針對 西北油田分公司 低產(chǎn) 凝析 氣井的特點，開展國內(nèi)外技術調(diào)研，對低產(chǎn)原因進行分析，而后開展室內(nèi)物理模擬研究，最后針對凝析氣井低產(chǎn)原因提出有效的治理措施，得到了如下結論 和認識 ： 1） 通過國內(nèi)外技術調(diào)研， 總結 了國內(nèi)外低滲凝析氣田的開采中 遇到的 反滲吸水鎖、反凝析污染和氣井水淹對于凝析氣井在實際生產(chǎn)過程中的現(xiàn)象，及其對產(chǎn)能的影響和相應的治理措施技術手段 ； 2） 對 西北油田分公司 低產(chǎn)凝析氣井進行了低產(chǎn)原因分析，得出主要低產(chǎn)因素是水鎖效應、反凝析污染和地層水侵入引起的氣井水淹，其中外來流體及地層水造成的 反滲吸水鎖效應對氣井產(chǎn)能影響很大，凝析油污染對產(chǎn) 能的影響次之，而隨著氣井的生產(chǎn)邊底水侵入到井底造成的氣井水淹對氣井產(chǎn)能影響很大，極易導致凝析氣井停噴甚至停產(chǎn) ；對凝析氣井低產(chǎn)原因的分析為后面的室內(nèi)試驗評價和提高產(chǎn)能措施的提出奠定了基礎。 西南石油大學碩士研究生學位論文 9 水鎖形成后，從微觀上分析，孔徑較小的毛管產(chǎn)生的毛管壓力越大，流體吸入深度越大，需要的排除時間就越長，因此，小毛管的水鎖效應解除難度更大，傷害程度更大，所以一旦地層水通過高滲透帶水淹至井底，低滲區(qū)域的氣體就更難采出了，要想使低滲氣體流致井底，就必須可能較大的毛管壓力和流動阻力，在天然能量下，這是很難的。 2） 含水飽和度 一般說來，氣井儲層的原始含水飽和度都比束縛水飽和度要小，之間存在一個差值，如果這個差值較大，那么地層水侵入儲層后，含水飽和度上升幅度較大，相應的對氣相不利的相對滲透率影響越是顯著，水相引起的滲透率傷害潛力就越大。 s； L— 液柱長度， m； P— 驅替壓力， Pa 如果把上式轉換為線速度，則變?yōu)椋? L rPrdTdL ???8c o s24 ?????? ?? (25) 將上式積分，則得到從半徑大小為 r 的毛管中排出長度為 L 的液柱量所需要的時間為： ??? c os2Pr 42 2?? Lt (26) 從上式可以看出，排出液體時間 t 與 毛細管半徑 r 關系密切，并且 r 越小，液體排出時間 t 越大。 9） 巖石潤濕性和界面張 目前大多數(shù)的氣藏都是水濕的，并且原始含水飽和度一般都小于束縛水飽和度，因此，在鉆完井或壓裂過程中，外來流體在毛管壓力作用下，會自吸浸入儲層，形成水鎖效應，堵塞滲流通道 ； 張振華等人認為，界面張力 σ 、儲層滲透率 k 和含水飽和度是影響水鎖程度的重要因素 ， 其中界面張力 σ 對水鎖傷害程度的影響是較為顯著的。 ’Dell 和 、 、 和 以及 [40]的研究，地層中凝析油的堆積以及凝析油飽和度的增長過程對儲層孔隙空間的滲流能力有著重要的影響。 So— 凝析油飽和度 。 s； P? — 壓力梯度， MPa/m。 4） 地層壓力分布 地層壓力的大小與反凝析密不可分。 凝析氣井水淹傷害 氣井水淹傷害機理 對于氣藏來說，水體既是作為氣藏開采的驅動能量，又會對氣井生產(chǎn)帶來巨大的威脅。 2） 地層非均質(zhì)性 隨著氣井的開采，氣井周圍壓力降低，當壓降漏斗波及到水體后，水體開始推進，并且首先沿著滲透率大的滲流通道侵入。氣井實際生產(chǎn)過程中存在的啟動壓力梯度包括常規(guī)啟動壓力梯度和 反滲吸 水鎖啟動壓力梯度，其中 反滲吸 水鎖啟動壓力梯度指的是：氣井施工作業(yè)（壓裂酸化、修井和完井）液體在毛細管壓力作用下吸入儲層，以及氣井在生產(chǎn)過程中長期的井筒積液導致的反滲吸侵入近井地帶儲層后，氣井再次開井生產(chǎn)時需要的最小壓差。 典型井水鎖傷害分析 積液分析。地層水一旦侵入到井底，井筒中即變?yōu)闅庖簝上嗔?；在氣井產(chǎn)氣量大于最小卸載流量時，氣井的生產(chǎn)方式為帶水采氣，井筒中流態(tài)為環(huán)霧流，井筒壁上存在一層液膜，該液膜在井筒中心氣體的帶動下逐漸上行，同時氣相中存在小液滴 ， 當氣井井底的能量夠高、產(chǎn)氣量夠大時，井筒中的液體可以被全部帶出，不存在積液，當氣井產(chǎn)氣量小于最小卸載流量時，水向下滑落，之后又被攜帶上來，再回落，不斷的循環(huán)，井筒中的液體不能被氣體攜帶至地面，呈現(xiàn)出段塞流和攪拌流，如圖 31 所示。 3） 氣水界面位置 氣水界面與氣井生產(chǎn)層段之間的距離決定著氣井的見水時間，氣水界 面離氣井射孔位置越近，邊底水水淹至井底所需時間久越短，氣井水淹更早。 當氣藏邊底水與氣藏隸屬于一個壓力系統(tǒng)的時候，隨著氣井生產(chǎn)所帶來的壓降，在水體與氣井將會產(chǎn)生一個壓差，該壓差推動水體沿著滲流通道侵入氣井井底，即“水錐”現(xiàn)象 [48]。一