王瑞，張鳳云，黃永章，邢浩森，李震宇，白海濤，吳繁華

1.西安石油大學石油工程學院（陜西西安 710065）

2.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室（西南石油大學）（四川成都 610500）

3.中國石油長慶油田分公司第九采油廠（寧夏銀川 750006）

4.川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院（陜西西安 710018）

5.西安石油大學化學化工學院（陜西西安 710065）

0 引言

非常規(guī)天然氣是近年來開發(fā)的熱點[1]，蘇里格氣田屬于典型的“低孔、低滲、低豐度”致密砂巖氣藏[2]。在勘探開發(fā)過程中存在著很嚴重的儲層傷害問題，其中水鎖傷害成為最主要的傷害類型之一[3-5]，其傷害結果嚴重影響氣藏高效開發(fā)[6]。根據(jù)低滲透氣藏的地質特征及水鎖傷害形成機理的分析可知，影響水鎖傷害程度的主要因素有下列幾個方面：①儲層巖性及孔隙結構影響；②濾液侵入深度影響；③含水飽和度的影響；④氣藏驅動壓力影響；⑤潤濕性影響；⑥入井工作液的影響[7-8]。目前，天然氣藏解除水鎖傷害除了采用增大生產(chǎn)壓力、熱力清洗、地層壓裂等物理手段外，最主要的解水鎖方法是使用解水鎖劑。解水鎖劑是利用表面活性劑等藥劑降低水的表面張力、調控地層潤濕性、降低流體黏度等方式促進天然氣藏地層中堵塞水的排出，從而達到解除水鎖傷害的效果[9-10]。

本文主要研究蘇里格氣田氣井水鎖影響因素和解水鎖劑性能評價，通過分析解水鎖劑和巖心的基本物性參數(shù)，繪制不同影響因素下巖樣的滲吸量、含水飽和度、滲吸速率曲線，并以此來評價解水鎖劑性能。通過巖心流動實驗，測定巖心浸泡解水鎖劑前后的液測滲透率，分析解水鎖劑的解水鎖效果，以提高氣田生產(chǎn)能力，實現(xiàn)氣田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

水鎖劑溶液和巖心取自長慶油田千口井項目部。按照GB/T 22237—2008《表面活性劑表面張力的測定》[11]，使用全自動表面張力儀測定解水鎖劑溶液JSSJ1 和JSSJ2 的表面張力值[12-14]，采用pH 測定儀測定解水鎖劑的pH 值，采用飽和流體法，將巖樣抽真空后，得到飽和標準鹽水，依據(jù)巖樣飽和流體的質量變化計算巖樣的孔隙體積,得到解水鎖劑及巖心的物性數(shù)據(jù)，見表1和表2。

表1 解水鎖劑物性參數(shù)

表2 巖心物性參數(shù)

1.2 實驗方法

1.2.1 巖心自吸實驗

本文采用2 種實驗方法，一種是側面密封自吸方法，一種是Handy 自吸方法[15]，其實驗裝置如圖1所示。側面密封自吸方法是測量時將巖心側面和上端面用融化的石蠟密封，再將其懸掛于吊鉤下，直至液面與巖心端面接觸，記時并記錄數(shù)據(jù)，直至天平的示數(shù)不再變化。Handy 自吸實驗方法的區(qū)別是將巖心完全浸沒在液體中[16]。

圖1 滲吸實驗裝置示意圖

將經(jīng)干燥處理的2 mm 厚的巖心用上述兩種方法開展巖心自吸實驗，分別吸入標準鹽水、質量分數(shù)為50% 和100% 解水鎖劑溶液（為加快實驗進度，采用了質量分數(shù)高的溶液），根據(jù)在不同影響因素下的滲吸實驗測得的巖心吸水后質量變化，繪制滲吸量、滲吸速率和含水飽和度隨時間的變化曲線，并對其進行比較分析[17]。

1.2.2 巖心流動實驗

首先將巖心烘干，采用圖2 所示的滲透率測定裝置，記錄巖心兩端的進出口壓力差，及在此壓差下對應的流量Q，根據(jù)式（1）測定計算其滲透率，再將巖心浸泡在解水鎖劑中6 h，再烘干測滲透率，對比巖心浸泡解水鎖劑前后的滲透率變化，以評價解水鎖效果。

圖2 液測滲透率實驗裝置示意圖

式中：K為液測滲透率，10-3μm2；Q為單位時間流出的液體流量，mL/s；μ為流體黏度，mPa·s；l為巖樣長度，cm；d為巖樣直徑，cm；ΔP為巖樣兩端進出口壓差，MPa

2 實驗結果與討論

2.1 巖心自吸實驗結果

巖心滲吸實驗測試結果如圖3～圖6 所示。為了方便對照分析，將實驗分為4 組，第1 組是巖樣未封蠟時測得的浸泡解水鎖劑JSSJ1 的3 種不同質量分數(shù)的滲吸實驗結果；第2 組是巖樣未封蠟時測得的浸泡解水鎖劑JSSJ2 的3 種不同質量分數(shù)的滲吸實驗結果；第3 組是巖樣封蠟時測得的浸泡解水鎖劑JSSJ1 的3 種不同質量分數(shù)的滲吸實驗結果；第4組是巖樣封蠟時測得的浸泡解水鎖劑JSSJ2 的3 種不同質量分數(shù)的滲吸實驗結果。

圖3 第1組未封蠟巖心滲吸JSSJ1實驗結果

圖4 第2組未封蠟巖心滲吸JSSJ2實驗結果

圖5 第3組封蠟時巖心滲吸JSSJ1實驗結果

圖6 第4組封蠟時巖心滲吸JSSJ2實驗結果

每一組實驗是對浸泡解水鎖劑不同質量分數(shù)的研究分析,第1組與第2組、第3組與第4組是巖樣浸泡的解水鎖劑不同種類的對照,第1 組與第3 組、第2 組與第4 組是巖樣是否封蠟的對照，影響因素是滲吸面積的大小。

由實驗結果可知：

1）液體種類的影響。根據(jù)解水鎖劑種類的不同，從第1 組與第2 組、第3 組與第4 組的對照實驗可知，浸泡過解水鎖劑巖樣滲吸量遠遠小于浸泡過鹽水巖樣滲吸量，滲吸量曲線增長的幅度更緩慢；經(jīng)過解水鎖劑處理過的巖心含水飽和度遠低于鹽水處理巖心；從滲吸速率圖可以看出浸泡過解水鎖劑巖樣最大滲吸速率小于浸泡過標準鹽水的巖樣滲吸速率，且下降的幅度遠遠大于浸泡標準鹽水的巖樣，從滲吸量、含水飽和度、滲吸速率等曲線可以看出，解水鎖劑可以降低巖心對水的滲吸能力，且JSSJ2的效果比JSSJ1更好。

2）液體質量分數(shù)的影響。通過每個圖中解水鎖劑質量分數(shù)50%和100%的對比，曲線的形態(tài)滿足規(guī)律：巖樣含水飽和度曲線形態(tài)和滲吸量曲線形態(tài)是類似的，最終質量分數(shù)100% 解水鎖劑浸泡巖心滲吸量和含水飽和度是50%時的一半，滲吸速率曲線初始段都是急劇減小的，中間段曲線由陡變緩，直至最終速率曲線愈發(fā)平穩(wěn)趨向于0，100%滲吸速率的曲線在50% 曲線之上，滲吸速率遠遠小于50%解水鎖劑浸泡的巖心，區(qū)別在于每張速率曲線圖中每兩條曲線的間距有所不同，100% 解水鎖劑巖心解水鎖的效果更好。

3）滲吸面積大小影響。根據(jù)巖樣是否封蠟，通過第1 組與第3 組、第2 組與第4 組的對照實驗可知，有無封蠟影響的是巖心滲吸的面積，無封蠟的巖心，初始的滲吸速率更快，滲吸量更大，在較短的時間內，更容易達到巖心飽和的狀態(tài)。

2.2 巖心流動實驗結果

對巖心浸泡解水鎖劑前后測得的兩組滲透率數(shù)據(jù)進行分析，可以得知：巖心浸泡質量分數(shù)為50%的解水鎖劑前其滲透率為0.160×10-3μm2，浸泡后其滲透率為0.182×10-3μm2，滲透率增長0.022×10-3μm2，滲透率恢復率為13.75%。巖心浸泡100%的解水鎖劑前其滲透率為0.195×10-3μm2，浸泡后其滲透率為0.245×10-3μm2，滲透率增長0.05×10-3μm2，滲透率恢復率為25.64%。二者比較而言，質量分數(shù)為100%的解水鎖劑對巖心解水鎖后的滲透率增長要比50%的解水鎖劑滲透率增長的多0.028 × 10-3μm2，巖心浸泡100%的解水鎖劑后的滲透率恢復率要比巖心浸泡50%的解水鎖劑后滲透率恢復率大11.89%，由此可見，該實驗所用的解水鎖劑100%的解水鎖效果好于50%的解水鎖劑。

3 結論

1）由巖心自吸實驗可知，質量分數(shù)為100% 的解水鎖劑解除水鎖的效果比50% 的解水鎖劑解除水鎖效果更好，解水鎖劑JSSJ2 比解水鎖劑JSSJ1 的效果更好。 巖心流動實驗也表明，巖心浸泡100%的解水鎖劑后的滲透率恢復率要比巖心浸泡50%的大。所以在實際工藝中，可提高解水鎖劑的質量分數(shù)，但也要注意巖石對表活劑有吸附作用，質量分數(shù)越大，吸附滯留量可能越大，所以其類型和質量分數(shù)還需優(yōu)化。

2）由巖心自吸實驗可知，有無封蠟影響的是巖心滲吸的面積，無封蠟的巖心，初始的滲吸速率更快，滲吸量更大，在較短的時間內，更容易達到飽和狀態(tài)。滲吸量是受滲吸面積影響，面積越大，滲吸量越大。所以在實際工藝中可以增大解水鎖劑注入時的壓力，誘導儲層產(chǎn)生微裂縫，以增大接觸面積，減少注入后悶井的時間，以最終提高解水鎖效果。

3）在解水鎖實際工藝中，還應選擇與蘇里格氣田儲層巖石和流體相配伍的藥劑，并滿足防膨性和腐蝕速率等要求，解水鎖劑的最終效果也應經(jīng)過多次現(xiàn)場實際井的應用來確定。