淺談勝利淺層出砂氣藏的開發模式

王海燕

摘要：勝利淺層氣藏埋藏淺，成巖作用差，膠結疏松，在生產過程中易出砂，嚴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模式至關重要。

關鍵詞：淺層氣藏；出砂機理；先期防砂；開發模式

勝利油氣區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，地層膠結疏松。泥質含量8%～15%，有效滲透率在600～24000x10^-3μm，孔隙度30%左右，氣井在生產過程中易出水出砂。嚴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模式是至關重要的。

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構遭受破壞引起的，巖石膠結性差，強度低，一般在較大的生產壓差下。就容易造成井底周圍地層發生破壞而出砂。氣井出砂與氣藏深度、壓力、流速、地層膠結情況、流體種類和相態（油、氣、水的情況）、地層性質等有直接的關系。利用經驗我們從以下幾個方面分析淺層氣藏的出砂原因：

1.地層膠結疏松、易出砂

膠結疏松地層的氣井在生產過程中.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.氣井見水后導致出砂

在以粘土為主要膠結物的地層中，當氣井開始產水后，水溶解地層中的膠結物，使地層膠結強度降低，導致氣井出砂。水侵時，砂粒周圍的粘土發生體積膨脹，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.導致氣井出砂

地層內流體壓力支撐上覆巖層的壓力。隨著氣井的不斷生產，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物上的壓力進一步增大，破壞膠結物及地層顆粒，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造成嚴重傷害。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，破壞井下氣嘴等設備，同時將對地面管線造成嚴重傷害。而大量的砂集聚在井筒中，將產生極大的流動阻力，造成氣藏有能量而氣井無產能的狀況。

1.出砂對儲層的影響

儲層游離砂是充填于氣層孔道內未膠結的砂粒。當流體的流速達到一定值時，游離砂發生移動，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性，使得滲流結構發生變化。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），改變滲流結構。

2.出砂對近井地帶的影響

當儲層中流體低速流動時，首先移動的是那些與基質結合力最弱、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。

當流速進一步加大時，儲層中出現剪切破壞，造成巖石結構損害，使骨架砂變為游離砂，此時會造成大量出砂并導致地層破壞性傷害。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重的地帶。為保證氣井的經濟效益，大多數情況下，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合作用下，近井地帶的滲透率迅速下降，造成近井地帶嚴重傷害。

三、出砂氣藏開發模式

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。

過大規模的氣井防砂現場實驗對比分析，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勢。因此，在近年來新老區產能建設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，產能保有率達到90%以上，同比提高5個百分點。大量的生產實踐證明：采用該技術的氣井先期防砂是成功的，氣藏的平均采收率比氣井投產（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防砂通過化學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，對產能影響較大。因此，在生產過程中，合理的控制生產壓差，防止或者減少氣井生產壓差的大幅波動，對儲層安全尤為重要。

結論：通過對出砂氣藏的綜合研究，對該氣藏的綜合地質特點、開發特征有了更為全面、系統地認識，建立了出砂氣藏的開發模式，為今后勝利淺層出砂氣藏高效開發提供了理論依據和技術儲備。