王海燕

摘要：勝利淺層氣藏埋藏淺，成巖作用差，膠結(jié)疏松，在生產(chǎn)過(guò)程中易出砂，嚴(yán)重影響了氣藏的采收率，因此探索適合淺層出砂氣藏的開(kāi)發(fā)模式至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：淺層氣藏；出砂機(jī)理；先期防砂；開(kāi)發(fā)模式

勝利油氣區(qū)淺層氣藏以巖性氣藏為主，儲(chǔ)層為上第三系館陶組上段和明化鎮(zhèn)組，屬泛濫平原河道砂沉積相。氣砂體厚度薄，面積小，埋藏淺，平均深度在600～1300m，壓實(shí)程度低，成巖性差，地層膠結(jié)疏松。泥質(zhì)含量8%～15%，有效滲透率在600～24000x10^-3μm，孔隙度30%左右，氣井在生產(chǎn)過(guò)程中易出水出砂。嚴(yán)重降低了氣藏的采收率。因此通過(guò)對(duì)淺層出砂氣藏儲(chǔ)層特征以及開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行綜合分析研究，探索適合淺層出砂氣藏的開(kāi)發(fā)模式是至關(guān)重要的。

一、氣藏出砂機(jī)理分析

出砂是砂巖氣藏開(kāi)采過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題。通常是由于近井地帶的巖層結(jié)構(gòu)遭受破壞引起的，巖石膠結(jié)性差，強(qiáng)度低，一般在較大的生產(chǎn)壓差下。就容易造成井底周?chē)貙影l(fā)生破壞而出砂。氣井出砂與氣藏深度、壓力、流速、地層膠結(jié)情況、流體種類(lèi)和相態(tài)（油、氣、水的情況）、地層性質(zhì)等有直接的關(guān)系。利用經(jīng)驗(yàn)我們從以下幾個(gè)方面分析淺層氣藏的出砂原因：

1.地層膠結(jié)疏松、易出砂

膠結(jié)疏松地層的氣井在生產(chǎn)過(guò)程中.流體流動(dòng)阻力克服砂粒之間的聚合力或巖石強(qiáng)度，使氣井出砂，流速越大，流動(dòng)阻力增大出砂加重。

2.氣井見(jiàn)水后導(dǎo)致出砂

在以粘土為主要膠結(jié)物的地層中，當(dāng)氣井開(kāi)始產(chǎn)水后，水溶解地層中的膠結(jié)物，使地層膠結(jié)強(qiáng)度降低，導(dǎo)致氣井出砂。水侵時(shí)，砂粒周?chē)恼惩涟l(fā)生體積膨脹，使氣流通道縮小，降低了氣體相對(duì)滲透率，極大地增加了氣流阻力，增加氣流對(duì)砂粒的拖曳力，加劇了出砂可能性。

3.地層壓力下降.導(dǎo)致氣井出砂

地層內(nèi)流體壓力支撐上覆巖層的壓力。隨著氣井的不斷生產(chǎn)，地層壓力即流體壓力不斷地降低，上覆巖層壓力傳給地層作用于地層顆粒及膠結(jié)物上的壓力進(jìn)一步增大，破壞膠結(jié)物及地層顆粒，造成氣井出砂。

4.斷層部位及氣水邊界附近出砂加重

不同部位的氣井出砂情況是不一樣的，靠近斷層部位的氣井，由于受斷層運(yùn)動(dòng)的影響，砂體遭到破壞，使得地層出砂加重，在氣水邊界附近兩相流體的流動(dòng)阻力增加，而且含水的上升都會(huì)加重出砂。

二、出砂對(duì)氣藏的損害

出砂將對(duì)氣井的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重傷害。首先，近井地帶大量出砂將造成井壁垮塌，套管變形受損。同時(shí)，由于氣體流速較高，大量的砂進(jìn)入井筒將造成井筒磨損，破壞井下氣嘴等設(shè)備，同時(shí)將對(duì)地面管線造成嚴(yán)重傷害。而大量的砂集聚在井筒中，將產(chǎn)生極大的流動(dòng)阻力，造成氣藏有能量而氣井無(wú)產(chǎn)能的狀況。

1.出砂對(duì)儲(chǔ)層的影響

儲(chǔ)層游離砂是充填于氣層孔道內(nèi)未膠結(jié)的砂粒。當(dāng)流體的流速達(dá)到一定值時(shí)，游離砂發(fā)生移動(dòng)，氣井開(kāi)始出砂，這類(lèi)游離砂的流出是不可避免的。儲(chǔ)層游離砂的排除可以在起到疏通地層孔隙通道的作用，因此游離砂不是防治的主要對(duì)象。

儲(chǔ)層骨架破壞造成出砂會(huì)使得原來(lái)骨架占據(jù)的地方形成孔洞或蚯蚓洞，使得這些地方孔隙度和滲透率增大，改善了局部的滲流，但會(huì)加重儲(chǔ)層整體的非均質(zhì)性，使得滲流結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。儲(chǔ)層骨架砂變成游離砂，由于出砂量大，可堵塞孔喉，也可使得原來(lái)穩(wěn)定的儲(chǔ)層坍塌。骨架砂主要是沿高滲透帶運(yùn)移，高滲帶容易出砂，出砂后流道容易在孔喉堵塞（圖1），改變滲流結(jié)構(gòu)。

2.出砂對(duì)近井地帶的影響

當(dāng)儲(chǔ)層中流體低速流動(dòng)時(shí)，首先移動(dòng)的是那些與基質(zhì)結(jié)合力最弱、粒徑最小的游離砂顆粒，在孔隙的喉道處平緩地沉積作用、一定數(shù)量的微粒在喉道入口處架橋的作用、較大的顆粒恰好嵌入喉道形成的“卡堵”作用，造成近井地帶的滲透率降低。

當(dāng)流速進(jìn)一步加大時(shí)，儲(chǔ)層中出現(xiàn)剪切破壞，造成巖石結(jié)構(gòu)損害，使骨架砂變?yōu)橛坞x砂，此時(shí)會(huì)造成大量出砂并導(dǎo)致地層破壞性傷害。大量砂粒堵塞孔喉，在骨架砂和游離砂的共同作用下造成近井地帶滲透率進(jìn)一步降低（見(jiàn)圖2）。

近井地帶是整個(gè)儲(chǔ)層滲透率傷害最嚴(yán)重的地帶。為保證氣井的經(jīng)濟(jì)效益，大多數(shù)情況下，近井地帶的采氣速度已超過(guò)臨界流速，在骨架砂和游離砂的復(fù)合作用下，近井地帶的滲透率迅速下降，造成近井地帶嚴(yán)重傷害。

三、出砂氣藏開(kāi)發(fā)模式

1.先期防砂

通過(guò)對(duì)出砂氣藏的綜合研究可以看出，防砂完井對(duì)淺層氣藏安全開(kāi)采至關(guān)重要。所以選用合理的先期防砂方式完井將避免在儲(chǔ)層、近井地帶和井筒中產(chǎn)生傷害，從而大幅提高氣藏的采收率。目前淺層氣藏主要有三種防砂工藝：一次性完井防砂工藝（金屬棉濾砂管防砂工藝）、繞絲篩管礫石充填防砂工藝、樹(shù)脂涂敷砂防砂工藝。

過(guò)大規(guī)模的氣井防砂現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，一次性金屬棉防砂（特別是改進(jìn)后，金屬棉厚度由7mm增加至10mm，增大了擋砂精度和強(qiáng)度）不論從防砂有效期、投資費(fèi)用還是對(duì)儲(chǔ)層污染程度上都較其他兩種具有優(yōu)勢(shì)。因此，在近年來(lái)新老區(qū)產(chǎn)能建設(shè)中一般都采用該防砂工藝?！笆晃濉币詠?lái)共累積實(shí)施防砂措施78井次，措施有效率87%，取得了良好效果，產(chǎn)能保有率達(dá)到90%以上，同比提高5個(gè)百分點(diǎn)。大量的生產(chǎn)實(shí)踐證明：采用該技術(shù)的氣井先期防砂是成功的，氣藏的平均采收率比氣井投產(chǎn)（或出砂）后進(jìn)行二次防砂的氣藏采收率高10%左右。

2.控制壓差

機(jī)械的井筒防砂措施通過(guò)防砂屏障，能阻擋地層砂運(yùn)移進(jìn)入井筒，對(duì)地層起到一定的保護(hù)作用，但并沒(méi)有改變地層本身的膠接情況。化學(xué)防砂通過(guò)化學(xué)劑改善了地層的膠接狀況，但也僅僅局限于近井地帶，且部分堵塞了地層的滲流狀況，對(duì)產(chǎn)能影響較大。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，合理的控制生產(chǎn)壓差，防止或者減少氣井生產(chǎn)壓差的大幅波動(dòng)，對(duì)儲(chǔ)層安全尤為重要。

結(jié)論：通過(guò)對(duì)出砂氣藏的綜合研究，對(duì)該氣藏的綜合地質(zhì)特點(diǎn)、開(kāi)發(fā)特征有了更為全面、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)，建立了出砂氣藏的開(kāi)發(fā)模式，為今后勝利淺層出砂氣藏高效開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)和技術(shù)儲(chǔ)備。