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發(fā)模式至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：淺層氣藏；出砂機理；先期防砂；開發(fā)模式

勝利油氣區(qū)淺層氣藏以巖性氣藏為主，儲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)過程中易出水出砂。嚴(yán)重降低了氣藏的采收率。因此通過對淺層出砂氣藏儲層特征以及開采過程進行綜合分析研究，探索適合淺層出砂氣藏的開發(fā)模式是至關(guān)重要的。

一、氣藏出砂機理分析

出砂是砂巖氣藏開采過程中的常見問題。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，強度低，一般在較大的生產(chǎn)壓差下。就容易造成井底周圍地層發(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)驗我們從以下幾個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)過程中.流體流動阻力克服砂粒之間的聚合力或巖石強度，使氣井出砂，流速越大，流動阻力增大出砂加重。

2.氣井見水后導(dǎo)致出砂

在以粘土為主要膠結(jié)物的地層中，當(dāng)氣井開始產(chǎn)水后，水溶解地層中的膠結(jié)物，使地層膠結(jié)強度降低，導(dǎo)致氣井出砂。水侵時，砂粒周圍的粘土發(fā)生體積膨脹，使氣流通道縮小，降低了氣體相對滲透率，極大地增加了氣流阻力，增加氣流對砂粒的拖曳力，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，由于受斷層運動的影響，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阻力增加，而且含水的上升都會加重出砂。

二、出砂對氣藏的損害

出砂將對氣井的安全生產(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，由于氣體流速較高，大量的砂進入井筒將造成井筒磨損，破壞井下氣嘴等設(shè)備，同時將對地面管線造成嚴(yán)重傷害。而大量的砂集聚在井筒中，將產(chǎn)生極大的流動阻力，造成氣藏有能量而氣井無產(chǎn)能的狀況。

1.出砂對儲層的影響

儲層游離砂是充填于氣層孔道內(nèi)未膠結(jié)的砂粒。當(dāng)流體的流速達到一定值時，游離砂發(fā)生移動，氣井開始出砂，這類游離砂的流出是不可避免的。儲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象。

儲層骨架破壞造成出砂會使得原來骨架占據(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，但會加重儲層整體的非均質(zhì)性，使得滲流結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。儲層骨架砂變成游離砂，由于出砂量大，可堵塞孔喉，也可使得原來穩(wěn)定的儲層坍塌。骨架砂主要是沿高滲透帶運移，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.出砂對近井地帶的影響

當(dāng)儲層中流體低速流動時，首先移動的是那些與基質(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)流速進一步加大時，儲層中出現(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，此時會造成大量出砂并導(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一步降低（見圖2）。

近井地帶是整個儲層滲透率傷害最嚴(yán)重的地帶。為保證氣井的經(jīng)濟效益，大多數(shù)情況下，近井地帶的采氣速度已超過臨界流速，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、出砂氣藏開發(fā)模式

1.先期防砂

通過對出砂氣藏的綜合研究可以看出，防砂完井對淺層氣藏安全開采至關(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、樹脂涂敷砂防砂工藝。

過大規(guī)模的氣井防砂現(xiàn)場實驗對比分析，一次性金屬棉防砂（特別是改進后，金屬棉厚度由7mm增加至10mm，增大了擋砂精度和強度）不論從防砂有效期、投資費用還是對儲層污染程度上都較其他兩種具有優(yōu)勢。因此，在近年來新老區(qū)產(chǎn)能建設(shè)中一般都采用該防砂工藝?！笆晃濉币詠砉怖鄯e實施防砂措施78井次，措施有效率87%，取得了良好效果，產(chǎn)能保有率達到90%以上，同比提高5個百分點。大量的生產(chǎn)實踐證明：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）后進行二次防砂的氣藏采收率高10%左右。

2.控制壓差

機械的井筒防砂措施通過防砂屏障，能阻擋地層砂運移進入井筒，對地層起到一定的保護作用，但并沒有改變地層本身的膠接情況?；瘜W(xué)防砂通過化學(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，對產(chǎn)能影響較大。因此，在生產(chǎn)過程中，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，對儲層安全尤為重要。

結(jié)論：通過對出砂氣藏的綜合研究，對該氣藏的綜合地質(zhì)特點、開發(fā)特征有了更為全面、系統(tǒng)地認(rèn)識，建立了出砂氣藏的開發(fā)模式，為今后勝利淺層出砂氣藏高效開發(fā)提供了理論依據(jù)和技術(shù)儲備。