富县低渗砂岩气藏压裂改造中水锁伤害与防治措施

窄 ， 而加 大水锁伤 害 。从 富县 区块 上 古生界储 层 从
黏土矿物 含量与成分来 看 ， 土矿物 中伊／ 间层含 黏 蒙
到 平 衡 为 前 提 ， 设 储 层 孑 隙可 视 为 毛 管 束 ， 假 Ｌ 按
Ｌｐａｅ 程 ， ａｌｃ 方 当驱 动压力 Ｐ 与毛 管压力平 衡 时储 层 中未被水充 满的毛管半径 ｒ ｋ 应为 ：
１ 压裂 改造 中水锁 伤害机 理及影 响
因素
水锁 效应的本质是 由于毛细管压力而产生 了一
气 流 。根 据室 内实验测 试 ， 储层 存在 严重 的水锁伤
个 附加 的表皮压 降 ， 它等于 毛细管 弯液面两 侧非 润
湿 相压力 与润湿 相压力 之差 ， 其大小 可 由任 意 曲界 面 的 Ｌ ｐ ｃ 方 程确 定 。当储层 的润 湿性 为水 润 ａｌ ｅ ａ
ｔ ｅｓ ｌ ｐ ｒ － ｈ ｏ ｔ ａ ｉ ｓ ｏｌ ｗｅ ｙ ｒ ｌｔ ｅ ｙｌ ｒ ｅ ｓ ｒａ ｅｔ ｎ ｉｎ ｏ ａ ｔ ｒｎ ｕ ｄ ｆ ｔａ ｅａ ｄ ｉ ｒ ａ ａ ｉ ａ ｙｒ ｓｓａ ｃ ｈ ｍａｌ ｏ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｕ ｌ ｒ ｆ ｏ ｄｂ ｅ ａｉ ｌ ａ ｇ ｕ ｆ ｃ ｓｏ ｆ ｒ ｃｕ ｉ ｇ ｆ ｉ ｌ ｔ ｎ ｓｇ ｅ ｔ ｐ ｌ ｒ ｅ ｉｔｎ ｅ ｖ ｅ ｆ ｌ ｉｒ ｔ ｃ ｌ ａｔ ｒ ｎ ｒ ｎ ｏｓｒ ｔ ｍ． ａ ｗｈｌ ， ｈ ｅ ｐ ｐ ｎ ｔａｉ ｎｏ ａ ｔ ｒ ｇｆ ｉ ａ ｅ ｈ ｓ ｎ ｏ ｒｆ ｗ ａ ｋ ｃ ｐ ｃｔ ｆ ｕ ｄ ａ ｓ ｄ ｆ ｔ ｉ ｔ ｔａｕ Ｍｅ ｎ ｉ ｔ ｅｄ ｅ ｅ ｅ ｒ ｔ ｆ ｒ ｃｕ ｉ ｕ ｄ ｗ ｔ ｒ ａ ｅａ ｄ ｐ ｏ ｏ ｂ ｃ ａ ａ ｉ ｏ ｉ ｓ ｕ ｅ ｅ ｅ ｙ ｅ ｏ ｆ ｎ ｌ ｐ ｌ ｙ ｆ ｌ ｃ ｂ ｏ ｒ ｔ ｎ ｐ ｅ ｓ ｒ ｌｏｔ ｅｍａｎ ｃ ｕ ｅｆ ｒ ｔ ｒ ｌｃ ａ ｇ ｅ ｅ ｖ ｉ ． ｈ ｏ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｐ ｏ ｏ ｅ ｅｐ ｅ ｙｌ ｗ ｆ ｍａｉ ｒ ｓ ｕ ｅｉ ａｓ ｉ ａ ｓ ｅ — ｏ ｋ ｄ ｍａ ｅｔ ｒ ｓ ｒ ｏｒ Ｔ ｒ ｕ ｈ ｒ ｓ ａ ｃ ， ｈ ａ ｅ ｒ ｐ ｓ ｓｔ ｒ — ｏ ｏ ｓ ｈ ｏ ｗａ ｏ ｓ ｈ ｖ ｎ ｉ ｎ＆ ｔ ａｍｅ ｔ ａ ｕ ｅ ｒ ｔｒ ｌ ｃ ａ ｇ ｐ ｅ ｌ ｏ ｏ ｃｒ ｓ ｒ ｏｒ ｕ ｉｎ ｂ ｏ ｋ ａｍｉ ｇａ ｄ ｃｎ ｕ ｄ ｓ ｒａ ｅ ｅｔ ｏ ｒ ｔ ｎ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｅ － ｏ ｋｄ ｍａ ｅ ｔ ｕ ｐ ｒ ｏ ｆ ｗａ ｏ Ｐａｅ ｚ ｉ ｅ ｅ ｖ ｉ ｉ Ｆ ｘａ ｌｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ｕ ｉ ｇｆ ｉ ｕ ｆ ｃ ｓｎ ｒ ｌ
摘要 ： 水锁伤 害是低渗气藏 的主要伤害类型之 一， 分析 了 成富县 区块上 古生界储层强水锁伤 害的原 因。 富县 区块上 古 造
生界 储层水锁伤害严 重的主要原 因为储层 的孔喉半径小 ， 其次为压裂 液滤液表面张力偏 大， 压裂液进 入地层后产 生的毛 管阻力大 ； 同时储层地层压力偏低 ， 导致压裂液水相侵入 深、 液体返排能力差也是造成储层水锁伤 害的重要原 因。通过研
害， 水锁 伤 害率 均在 ９ 以上 ， 均水 锁 伤 害率达 ０％ 平
９ ．％ 水锁伤害严重影 响着 气藏的压后产能 和最终 ２９ ， 采 收率 。
湿时， 毛细管压 力将 阻碍地层 油 、 向井筒 内流动 ， 气
收稿 Ｅ期 ：０ ２ ０ —１ 。 ｔ ２ １— １ ９
第一作者简介 ： 昌宇（ ８－） ， 姚 １ ２ ， 硕士 ， ９ 男 工程师 ， 油气储层 改造研究 。
响 因素 为储层孔 喉大小及分布 、 水相侵 入深度 、 流动
压差 、 压裂液表 （ 面张力和润湿相接触角 。 界）
图 １ 单管孔 隙模型
Ｆ ｇ １ Ｍｏ ｏｕ ｅｐ ｒ ｄ ｌ ｉ． ｎ ｔ ｂ ｏ ｅｍｏ ｅ
２ 富县 区块强水锁伤害原 因分析
ＰＰＰ ＋ ） （ 去＝ 旦 ＝ 一 ＝去 ２
油 气藏评 价 与开 发
第 ２ 第２ 卷 期
Ｒ ＳＲ ＯＲＥ Ａ Ｕ ＴＯ Ｎ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｅ Ｅ Ｖ Ｉ Ｌ Ａ Ｉ ＮＡ ＤＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ Ｖ ２ １ 年 ４ｑ ０２ ，
富县低渗砂岩气藏压裂改造中水锁伤害与防治措施
姚昌宇， 李月丽， 胡艾国
（ 中国石化华北分公司 工程技术研究院 ， 河南 郑州 ４ ０ ０ ） ５０ ６
２ （ ２ ）
量较高 ， 在一定程度上加大 了水锁伤害 。
２２ 储 层孔隙结构特征的影响 ＿
富县区块上古生界储层 以盒 １ 储层物性最好 ， 平
按照 Ｐ ｒｅ 公式 ， ｕｃｌ ｌ 气相渗透率 臃 示为：
Ｋ＝ ｒ ， Ｓ （ ３ ）
均孑 隙度 ７８ ％； Ｌ ．２ 平均渗 透率 ０３ １。 ． ０ ｍ 。根 据压 ×
孑 隙半 径 ，ｍ； ——最 小 未 被 水充 填 的毛 细管 半 Ｌ ｅ 最
径 ，ｍ。 ｃ
从毛 管压力 曲线 和标 准化 后 的 ｓ 函数 曲线 ）
来看 （ ２ 图 ３wenku.baidu.com， 图 ， ）储层 岩石孔喉 以细喉道 为主 ， 储层
（） ２ 动力 学 水 锁 ： 由于地 层在 排 液过 程 中缓 即
式 中：
（ １ ）
２１ 储层黏土矿物含量的影响 ．
毛细管压力 ，ｙ／ｍ ； ——油 、 、 ｄｎ ｃ 气 水界
面张力 ，ｙ ／ Ｒ 、 ｄｎｃ ｍ； ｌ ——２曲界面半 径 ，ｍ； —— ｃ ，
富县 区块上 古生 界储层 黏 土矿物 含量 在 １ ％～
９％ 黏 土矿物成 份 以绿 泥石 和伊， 间层含量 较高 ， ， 蒙
孔 喉半径小 、 中值 压力 高是造 成强水 锁伤害 的主要
原 因。
慢， 造成外 来液 体长时 间滞 留在 地层 中 ， 响油 、 影 气 的渗 透 率 ， 降低 油 、 气产 量 ， 生水 锁 伤 害 。根据 产
Ｌ ｐａｅ ａｌ 方程 和泊 肃 叶定律 （ ａ ｅｉｅ ， ｃ Ｐ ｉ ｕｌ ） 可推 导 出毛 ｓ ｌ 管 中排液所需 时间的计算公式 ：
类 型之一 ， 很大程度上影响 了气藏的勘探 开发效果 。 鄂 尔多斯 盆地 南部 富县 区块 上古 生界气 藏 ， 属 致密低孔低渗 型储层 ， 储层平均孔隙度 ７５ ， ． ％ 平均渗 透率 ０ ４ １ 。 储层 均需压裂 改造 才能获 得工业 ． ｘ ０ ｍ ， ２
产 生原 因及其影 响因素， 寻找减轻和解除水锁伤害的 措施， 对提高气藏勘 探开发效果具有重要意义 。
Ｙａ ｈ ｎ ｙ ， ｉ ｅ ｉ ｎ ｇ ｏ ｏＣ ａ ｇ ｕ Ｌ Ｙｕ ｌ ａ ｄ Ｈｕ Ａｉｕ
（ｎｉｅｒ ｇＲ ｓａｃ Ｉｓ ｔｔｏ Ｎ ａ ｈｎ ｒｎ ｈＣ ｍ ａｙ ＳＮＯ Ｅ ， ｈｎｚ ｏ， ｎｎ４ ０ ０ ， ｈｎ １ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｅｅｒｈ ｎ ｔｕｅ ｆ ｏ ｈＣ ｉａ ａｃ ｏ ｐ ｎ， Ｉ Ｐ Ｃ Ｚ ｅｇｈ ｕＨｅａ ０ ６ Ｃ ｉａ ｉ ｉ Ｂ ５
究， 出了以降低 液体表 面张力和减小压裂液滤失为 目的的 富县 区块 上古生界储层水锁伤害 防止措施。 提 关键词 ： 低渗气藏； 富县 区块 ； 水锁伤害 ； 喉半径 ； 孔 表面张力 ； 防治措施
中 图分 类 号 ：Ｅ ７ Ｔ ３５ 文献标识码 ： Ａ
Ｗ ａ ｅ －ｌ ｃ ａ ａ ｅｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ ｆｌ ｗ－ ｒ ｅ ｂ ｌ ｙ ｓ ｎ ｔ ｎ ａ ｔ ｒ ｏ ｋ ｄ ｍ ｇ ｎ ｆ ａ ｔ ｒ ｎｇ ｔ ａ ｓ ｏ ｍ ｔｏ ｏ ｏ － ｍ ａ ｉｉ ａ ｄｓ ｏ ｅｇ ｓ ｐｅ ｔ ｒ ｓ ｒ ｏ ｒｉ Ｆｕｘ ａ ａ ｄ ｈｅｐ ｅ ｅ ｉ ｎ ＆ ｔ ｅ ｔ ｅ ｅ ｓ ｒ ｓ ｅ ｅ ｖ ｉ ｎ ｉ ｎ ｎ ｔ ｒ ｖ ｎｔｏ ｒ ａ ｍ ｎｔｍ ａ ｕ ｅ
６ ２ 产生水锁伤害 （ １ 。 图 ）
油气藏评价与开发
— —
第２ 卷
流体表面张力 ，０ Ｎｍ； １。 ／ 一 水相侵入深度 ，
ｍ； —— 毛 细管壁 上 的润 湿角 ， 。 ； —— 毛 管半 （），
径， ｍ。
由此 可 以看 出 ， 压裂改 造 中水 锁伤 害的 主要影
汞实验 分析 （ ２ ， １ 表 ） 盒 储层 排驱压力平 均 ５１ ａ ． ＭＰ ，
中值 压 力平 均 大 于 ２ ． ＭＰ ， 喉 半 径平 均 ００ １ ３ ａ孔 ５ ． ９
ｍ， 歪度 平均 ３ ５ 分选 系数 平均 ０ ７ 喉道为 微细 ． ， ９ ． ， ０
喉道 。
式 中 ： —— 孔 隙度 ， ， ％； ——第 组 毛 细 管半 径 ， ｃ Ｓ—— 第 ｉ 毛 细管 体 积 分 数 ， ； ｍ； 组 ％ 矗 —— 最 大
ｔｎ ｉｎａ ｄｄ ｃｅ ｓｎ ａ ｔｒ ｇｆ ｉ ａ ｏ ． ｅ ｓ ｎ ｅ ｒａｉｇｆ ｃｕ ｉ ｕｄｌ ｋ ｆ ｏ ｒ ｎ ｌ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｏ ｐ ｒ ａ ｉ ｔ ａ ｅ ｅ ｏ ｒ Ｆ ｘａ ｌｃ ， ｔｒ ｌ ｃ ａ ｇ ， ｏ ｅ ｔ ｒ ａ ａ ｉ ｓ ｓ ｒａ ｅ ｔ ｎ ｉｎ ｐ ｅ ｅ ｔ ｎ＆ ｙ ｗｏ ｄ ｌｗ— ｅ ｍｅ ｂ ｌ ｙ ｇ ｓｒ ｓ ｒ ｉ， ｕ ｉｎ ｂ ｏ ｋ ｗａｅ － ｏ ｋ ｄ ｍａ ｅ ｐ ｒ — ｈ ｏ ｔｒ ｄ ｕ ， ｕ ｆｃ ｅ ｓｏ ， ｒ ｖ ｎ ｉ ｉ ｖ ｏ
毛细管半径 ，ｍ； ｃ ——毛 细管润湿角 ，。 。 （）
水锁伤害 的形式 可分为热力学水锁 和动力性水
锁两种 。
其次 为伊利 石 ， 岭石 含量较 低 ， 蒙脱 石 （ １ 。 高 无 表 ）
黏土矿物 的膨胀 和分散运移将造成储层孔 隙喉道变
（） １热力 学水 锁 ： 由于毛细管 压力 阻碍油 、 即 气 向井筒 内流 动而产 生的水 锁伤害 ， 以排 液过程 达 是
Ａｂ ｔ ｃ ： ｎ ｌ ｗ— ｅ ｍｅ ｂ ｌ ｙ ｇ ｓｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ， ａ ｅ － ｏ ｋ ｄ ｍａ ｅ ｄ ｍｉ ａ ｅ ｌ ｔ ｐ ｓｏ ａ ｇ ． ｈ ａ ｅ ｏ ｄ ｃｓ ａ ａｙ ｉ ｏ ｓ ｒ ｔ Ｉ ｏ ｐ ｒ ａ ｉ ｔ ａ ｅ ｅ ｖ ｉｓ ｗ ｔ ｒ ｌ ｃ ａ ｇ ｏ ｎ ｔ ｓａ ｌ ｙ ｅ ｆｄ ｍａ ｅ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ｌｓｓ ｆ ａ ｉ ｔ ｅ ｒ ａ ｏ ｓ ｏ ｅ ｅ ｅｗａｅ － ｏ ｋ ｄ ｍａ ｅｔ ｐ ｅ ａ ｅ ｚ ｉ ｅ ｅ ｖ ｉｓｉ ｕ ｉｎ ｂ ｏ ｋ Ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｔ ｉ ｕ ｅ ｔ ｅｄ ｍａ ｅ ｍａ ｎｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｎ ｒｓ ｖ ｒ ｔｒ ｌ ｃ ａ ｇ ｕ ｐ ｒＰ ｌｏ ｏｃ ｒ ｓ ｒ ｏ ｒ Ｆ ｘａ ｌｃ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ａ ｔ ｂ ｔ ａ ｇ ｉ ｌ ｆ ｏ ｎ ｓ ｒ ｈ ｏ
ｔ ｅ ｔ ｅ ｔｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｒ ａｍ ｎ ａ ｕｅ
低 渗透气 藏普遍具有 低孔 、 渗的特 点， 低 由于水
因此 ， 研究 富县 区块上古 生界储 层水 锁伤 害的
锁效应 的存 在， 伤害广 泛存 在于低 渗气藏 的钻 、 水锁 完井 以及储层改造过程 中， 成为低渗气 藏的主要 伤害