官斌, 杜磊，张洋洋

低渗气藏储层潜在伤害因素分析

官斌1, 杜磊2，张洋洋3

（1. 陕西延长石油（集团）有限责任公司延长气田采气三厂， 陕西 延安 716000； 2. 陕西延长石油（集团）油气勘探公司质量监督中心，陕西 延安 716000；3. 陕西延长石油（集团）有限责任公司延长气田采气四厂， 陕西 延安 716000）

低渗气藏在我国天然气资源中占有极大的比例，已成为天然气开发的主战区。然而由于低渗储层孔隙空间小，流体渗流阻力大，在开发过程中更易受到储层伤害，严重时甚至造成气藏无法产出，因此对低渗气藏的潜在伤害因素及伤害机理进行研究，并提出相应保护策略，有利于提高低渗储层开发效果。对低渗储层潜在伤害因素进行了系统分析，对指导低渗气藏高效开采具有重要意义。

低渗气藏；水敏伤害；水锁伤害；反凝析伤害

天然气是世界能源的重要组成部分，近年来我国对环保的要求越来越严格，尤其是近期我国提出了“碳中和”与“碳达峰”的目标，这将大大增加对清洁能源之一的天然气的需求。然而目前我国的天然气资源主要以低渗气藏为主。由于低渗储层的低孔、低渗特性，其在钻完井过程、压裂过程中更易受到储层伤害，严重影响天然气的开采[1-3]。因此，亟须对低渗气藏潜在伤害因素及机理进行分析，以在作业过程中避免或减少储层伤害，改善低渗气藏开发效果，提高气藏采收率。本文对低渗气藏开发过程中面临的水锁伤害、水敏伤害、应力伤害、反凝析伤害等进行了研究分析。

1 水锁伤害

在钻完井、储层压裂改造过程中，外来工作液如泥浆、完井液、钻井液等进入储层后，储层含水饱和度增加，增大气相渗流阻力，气相渗透率降低，产生“水锁伤害”。其伤害机理主要为，外来工作液中的水相进入近井地带储层后，在储层喉道形成气水弯曲界面，产生附加阻力。若地层能量充足，天然气可突破毛管阻力产出，若能量不足，则天然气无法正常产出[4-8]。毛管压力方程如下：

pc=2σcosθ/r。（1）

式中：c—毛管压力，MPa；

—界面张力，mN·m-1；

—气水接触角，(°)；

—毛管半径，cm。

式（1）表明，毛管压力的大小与孔隙喉道半径成反比，渗透率越低的储层，孔喉半径越小，相同条件下低渗储层的水锁伤害要比高渗储层严重的多。另外水锁伤害还与气水界面张力大小有关，界面张力越大，毛管压力越大。

一般常采用水锁指数来评判储层水锁伤害的大小。

=0.251g+2.2wi。 （2）

式中：—水锁指数；

g—气测渗透率，mD；

wi—含水饱和度。

水锁伤害程度评价标准见表1。水锁指数大于1，水锁伤害较小；水锁指数介于0.8～1，水锁伤害中等；水锁指数小于0.8，水锁伤害强。当水锁伤害为中等至强时，应采取措施防止储层水锁伤害。

由公式（1）可以看出，可通过加入合适的表面活性剂，降低气水界面张力减少储层水锁伤害；另外，可尽量避免液体侵入储层，如采用空气钻井，或尽可能地降低钻井液、压裂液等外来流体的滤失侵入以及增加外来工作液的返排能力。

表1 水锁伤害程度评价标准

2 水敏伤害

水敏伤害主要是储层中含有的水敏性矿物与外来工作液携带来的水发生反应产生膨胀，造成储层渗透率降低的现象。低渗气藏储层多为细粉砂岩以及小颗粒的黏土矿物，其具有较大的比表面，更易吸附水，产生水敏伤害，造成天然气流动阻力增加，气井产能下降[9-13]。

一般常采用水敏指数来评价储层水敏性强弱，其数学表达式如下：

式中：w—水敏指数，%；

i—地层水测试渗透率，mD；

w—蒸馏水测试渗透率，mD。

水敏伤害程度评价标准如表2所示。水敏指数小于5%，无水敏性；水敏指数介于5%～30%，弱水敏；水敏指数介于30%～50%，中等偏弱水敏；水敏指数介于50%～70%，中等偏强水敏；水敏指数介于70%～90%，强水敏。水敏指数大于30%时，应采取措施防止水敏伤害。

表2 水敏伤害程度评价标准

以Y区为例，按照石油行业标准SY/T 5843-1997分别采用地层水与蒸馏水测定岩心渗透率。

水敏伤害测定结果如表3所示。实验结果表明，Y区水敏指数均大于30%，属于中等偏弱水敏储层。应选用与储层配伍性高的外来工作液，另外可在钻井液、完井液、压裂液等外来流体中加入黏土抑制剂来减少储层水敏伤害。

表3 水敏伤害测定结果

3 其他伤害

另外低渗气藏还易受压力敏感伤害与反凝析伤害。其中，压力敏感是指上覆岩石压力变化对储层孔隙结构的影响，随着压力的增加，储层孔隙空间减少，相同变化条件下，低渗储层的影响更大。储层具有一定的压缩性，当气井打开时，井筒附近存在复杂的应力变化，造成孔隙压缩变形，严重时甚至闭合，外来液体进入孔隙空间便无法被排出，产生压裂敏感[15-18]。

反凝析伤害是指随着气藏的开发，地层温度、能量不断降低，当下降到临界压力、温度时，气藏中便会析出液态碳烃化合物，与水锁伤害类似，液态增大气体渗流阻力，降低气体渗流能力，气井产能降低[19-20]。可补充地层能量，避免气藏反凝析现象的发生。

4 结 论

1）相同条件下，低渗储层的水锁伤害要比高渗储层严重的多，水锁伤害还与气水界面张力大小有关，界面张力越大，毛管压力越大。可通过加入合适的表面活性剂，降低气水界面张力减少储层水锁伤害；另外，可尽量避免液体侵入储层，如采用空气钻井，或尽可能地降低钻井液、压裂液等外来流体的滤失侵入以及增加外来工作液的返排能力。

2）低渗气藏储层多为细粉砂岩以及小颗粒的黏土矿物，其具有较大的比表面，更易吸附水，产生水敏伤害，造成天然气流动阻力增加，气井产能下降。可在钻井液、完井液、压裂液等外来流体中加入黏土抑制剂来减少储层水敏伤害。

3）当气井打开时，井筒附近存在复杂的应力变化，造成孔隙压缩变形，甚至闭合，外来液体进入孔隙空间便无法被排出，产生压裂敏感。

4）随着气藏的开发，地层温度、能量不断降低，当下降到临界压力、温度时，气藏中便会析出液态碳烃化合物，产生反凝析伤害。

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Analysis on Potential Damage Factors of Low Permeability Gas Reservoirs

1,2,3

(1. The Third Gas Production Plant of Yanchang Gas Field, Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd., Yan'an Shaanxi716000, China;2. Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Oiland Gas Exploration Company Quality Supervision Center, Yan'an Shaanxi 716000, China;3. The Fourth Gas Production Plant of Yanchang Gas Field, Shaanxi Yanchang Petroleum (Group) Co., Ltd., Yan'an Shaanxi 716000, China)

Low-permeability gas reservoirs occupies a large proportion of my country's natural gas resources and have become the main battlefield for natural gas development. However, due to the small pore space and high fluid seepage resistance of low-permeability reservoirs, it is more vulnerable to reservoir damage during the development process, and in severe cases, the gas reservoir may even fail to produce. Therefore, the potential damage factors and damage mechanisms of low-permeability gas reservoirs should be studied, and corresponding protection strategies need be proposed, which are conducive to improving the development effect of low-permeability reservoirs. In this paper, the potential damage factors of low-permeability reservoirs were systematically analyzed, which was of great significance for guiding the high-efficiency production of low-permeability gas reservoirs.

Low-permeability gas reservoir; Water-sensitive injury; Water-locking injury; Anti-condensation injury

2021-04-25

官斌（1986-），男，福建省邵武市人，地质工程师， 2010年毕业于中国石油大学（北京）地质工程专业，研究方向：气田地质。

TE258

A

1004-0935（2021）11-1673-03