CN109707340B

CN109707340B - 一种致密气中选择性控水方法

Info

Publication number: CN109707340B
Application number: CN201910112271.9A
Authority: CN
Inventors: 刘子雄; 李敬松
Original assignee: China Oilfield Services Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC
Current assignee: China Oilfield Services Ltd; China National Offshore Oil Corp CNOOC
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2039-02-12
Also published as: CN109707340A

Abstract

本申请公开了一种对低渗致密气进行选择性控水的方法，所述方法包括：确定储层中孔隙半径对应的毛管力大小；确定含气孔隙喉道大小和含水孔隙喉道大小；确定储层中含气孔隙喉道分布和含水孔隙喉道分布；根据含气孔隙喉道和含水孔隙喉道对应的毛管力大小，作为选择性封堵剂的施工压力界限。本申请通过暂堵大孔，封堵中小孔实现微观选择性的控水，使中小孔中的水相不能参与流动，降低了气井产水量：由措施前的3.5m³/d降为0.6m³/d；使气井能够连续稳定生产，日产气量和油压维持稳定；即保持了地层能量，又不需要频繁的进行排水采气工艺。

Description

一种致密气中选择性控水方法

技术领域

本发明涉及低渗及致密气藏的产水治理领域，特别涉及一种低渗及致密气井产水的治理方法。

背景技术

气井产水是常规及非常规气藏领域的一个普遍现象，一般采用井筒的排水采气工艺，通过人工举升或者下入泵，将井筒中的水及时排出，避免井筒积液，降低产气量。但这些措施在实际应用时，效果一般，主要是由于气藏一般都表现为亲水的特征，气井产水以后，水相在毛管力的作用下，很容易进入气相的通道中，并附在通道的壁面上，随着吸附的水量越来越多，产气量越来越低，当孔隙中含水饱和度达到60％以上时，气相基本不能流动，因此常规的排水采气工艺对产水气井来说，难以从根本上治理低产低效的问题。

由于气井产水后，一方面增加水处理成本，另一方面降低了最终的采收率。因此有必要寻找一种可靠的方法克服这个问题。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

通过对低渗及致密气井产水的机理进行研究发现，含气饱和度是决定产水量的一个最主要因素。当气藏含气饱和度低于60％时，易于产水。当孔隙中含水饱和度达到60-80％时，该孔隙中气相将不能流动。同时储层含水饱和度高低取决于储层中中小孔隙的发育程度，主要是由于该类孔隙占了整个岩石孔隙50％以上。通过核磁实验表明，开发过程中的水主要来自中小孔隙，中小孔的含水饱和度决定了气井的产水特征。

本申请通过暂堵大孔，封堵中小孔实现微观选择性的控水，使中小孔中的水相不能参与流动，降低了气井产水量，使气井能够连续稳定生产，即保持了地层能量，又不需要频繁的进行排水采气工艺。形成一种新的产水气井治理方向。

为了达到本申请目的，本申请提供了一种对低渗致密气进行选择性控水的方法，所述方法包括：

(1)确定储层中孔隙半径对应的毛管力大小；

(2)确定含气孔隙喉道大小和含水孔隙喉道大小；

(3)确定储层中含气孔隙喉道分布和含水孔隙喉道分布；

(4)根据含气孔隙喉道和含水孔隙喉道对应的毛管力大小，作为选择性封堵剂的施工压力界限。

在本申请中，可以采用恒速压汞法、半渗隔板法、离心法来确定储层中孔隙半径对应的毛管力大小。

在本申请中，可以根据成藏的排驱压力结合所述恒速压汞法、半渗隔板法、离心法来确定含气孔隙喉道大小和含水孔隙喉道大小。

在本申请中，可以采用岩心核磁法来确定含气孔隙喉道分布和含水孔隙喉道分布。

在本申请中，可以根据所述恒速压汞法获、半渗隔板法、离心法得含气孔隙喉道和含水孔隙喉道对应的毛管力大小。

在本申请中，所述含气孔隙喉道对应的毛管力分布区间可以为P_g1-P_g2；含水孔隙喉道对应的最小毛管力可以为Pw₁。

在本申请中，大孔道为含气饱和度≥45％的孔隙喉道，中孔道为含气饱和度为30％-45％的孔隙喉道，小孔道为含气饱和度≤30％的孔隙喉道。

在本申请中，所述方法还包括在气相通道中，可以以不高于其最小孔隙吼道的毛管力Pg1的压差，注入暂堵剂A，使其主要进入大孔道中，

当注入到地层中的暂堵剂A达到凝固时间以后，可以再以高于水相通道的压差Pw1注入地层，使堵剂进入中小孔隙中。

在本申请中，所述暂堵剂A可以为聚丙烯酰胺和添加剂醋酸隔形成的凝胶。

在本申请中，所述堵剂B可以为聚氨酯和添加剂有机镉形成的凝胶。

在本申请中，所述方法还包括可以向储层中注入缓凝剂，然后开井返排，缓慢放大井口压力，使井底压差不超过Pg2，使进入气相孔隙喉道中的缓凝剂缓慢排出；水相孔隙喉道中缓凝剂不排出，实现封堵。

在本申请中，所述缓凝剂可以为聚合物有机胺和添加剂有机镉形成的凝胶。

如本文使用到的，术语“含气饱和度”指的是含气饱和度是指在原始状态下，储层内天然气体积占总孔隙体积的百分数。

聚丙烯酰胺、聚氨酯、有机胺和添加剂醋酸隔、有机镉均为市售的商品。

相比于现有技术，本申请通过暂堵大孔，封堵中小孔实现微观选择性的控水，使中小孔中的水相不能参与流动，降低了气井产水量：由措施前的3.5m³/d降为0.6m³/d；使气井能够连续稳定生产，日产气量和油压维持稳定；即保持了地层能量，又不需要频繁的进行排水采气工艺。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为典型产水致密气井排水采气效果。

图2为控水措施前后生产动态曲线。

图3为统计单井返排率与采气指数的关系。

图4为压汞毛管力及喉道半径分布。

图5为核磁实验确定的孔隙和喉道半径分布曲线。

图6为A1井返排数据的斜率为1段选取。

图7为A1井直线段方程回归。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例

本申请提供一种对低渗致密气进行选择性控水的方法，具体地，所述方法包括：

步骤A：微观选择性控水技术的适用性评价

统计区域内压裂井的返排数据，确定返排率与采气指数的关系，如果在返排阶段，出现采气指数随着反派率的增加而降低，则表明该区域适合进行微观选择性控水。

步骤B：毛管力测定

采用恒速压汞实验方法测定岩心的汞饱和度与毛管力、进入的孔喉半径曲线，确定其不同孔隙结构对应的毛管力大小。并结合成藏时的排驱压力，在图2的汞饱和度与毛管力曲线中找到对应的汞饱和度，然后在汞饱和度与喉道半径中找到其对应的喉道半径，即找出了成藏时气藏所能进入的最小孔隙喉道半径。

步骤C：微观孔隙结构测定

采用X-CT类核磁实验(Geoscan系列全岩心三维CT系统，三英精密仪器股份有限公司)，测定岩心的孔隙和喉道的分布区间，确定岩心中主要含气的空间分布。对于孔隙和喉道半径分布区间宽的进行微观选择性控水效果要好。

步骤D：产水气井压裂的有效体积确定

统计压裂施工时的加入支撑剂量和压裂液量，根据支撑剂量估算裂缝体积，具体方法为：

1)根据压裂时，记录返排的液量统计压裂井的返排时间与液量间的关系，并按照下式对生产数据进行变换，在直角坐标系中会表现出一条直线段，并通过回归找出直线段的斜率b，即可进行破裂体积估算。

式中：q_w为返排出的压裂液量，m³/d；P_fi为地层压力，MPa；P_wf为返排时井底压力，MPa；B_w为返排出压裂液的体积系数，f；V_ef为裂缝有效破裂体积，m³；C_t为裂缝综合压缩系数，1/MPa；tm为压裂液返排时间，day；J为产液指数，m³/(d.MPa)。

2)破裂体积为

在上一步中已经求取直线段的斜率b，因此只需求取综合压缩系数Ct即可。根据压裂施工曲线可以求取裂缝净压力Pnet，然后获取Ct，进而计算有效的裂缝体积Vef。

式中：φ_f为裂缝孔隙度，f。

步骤E：微观选择性控水规模确定

根据步骤D中计算的有效破裂体积，选取1.5Vef作为总的施工规模，主要根据室内实验结构，当在1.5倍破裂体积时，微观选择性控水效果最好。然后根据气相和水相孔隙所占的比例进行劈分两种堵剂的用量。

步骤F：微观选择性控水施工方法

施工方法有两种：1.是直接注入缓凝剂，根据实验测定的气水孔隙的毛管力了，控制返排速度既可，实现封堵水相的孔隙；2.根据气水孔隙不同，对应的毛管力不同，采用小压差注入暂堵剂A，封堵大孔隙也就是气相；然后大压差注入堵剂B，封堵中小孔也就是水相的孔隙。最后施工完成以后，暂堵剂时效后会排出来，使得大孔隙不被封堵，进而实现只堵中小孔，而不堵大孔的目的。

在步骤C中已经确定了含气和含水的孔隙喉道空间分布，在步骤B中可以找到对应孔隙喉道的进入流体所要克服的毛管力，根据不同孔隙喉道进入的压力不同，通过以下两种方法实现微观选择性控水。

1.暂堵方法

参考所需克服的毛管力大小，选择注入暂堵剂A和堵剂B的压差。暂堵A剂和堵剂B均为聚合物类，根据地层压力及气相通道的毛管力确定暂堵剂A的性能要求，选择满足耐压强度即可；对于堵剂B，需要考虑耐压需要及封堵性能进行选择。

首先在气相通道中以不高于其最小孔隙喉道的毛管力Pg1的压差，注入暂堵剂A，使其主要进入气相(大孔道)中，此时由于压力太低，很难进入中小孔中。

当注入到地层中的暂堵剂A达到凝固时间以后，再以高于水相通道的压差Pw1注入地层，使堵剂B进入中小孔隙中，由于此时大孔已经被封堵，所以只能进入水相的孔隙中(中小孔)。暂堵剂A和堵剂B根据购买的试剂的说明书配制得到。

注入完两种堵剂以后，由于暂堵剂A后期容易破胶所以容易排出来，这时气相通道打开，此时如果产气量低，需要辅助的排液措施把暂堵剂A排出，使气井能够降低产水量，连续稳定的生产。

2.笼统封堵方法

根据地层压力及气水相的毛管力大小，以低于地层破裂压力的注入压力，注入聚合物类缓凝剂(缓凝剂根据购买的试剂的说明书配制得到)，使其能够进入致密气井的目的层中。由于注入压力高，注入液体会进入储层的大、中、小孔隙喉道。注入完成后，根据不同孔隙喉道进入的压力不同，即流动的门槛压力不同，确定气、水相不同的返排压差。返排过程中，根据缓凝剂需要达到封堵条件的粘度所需要的时间，控制每个压差下的返排时间，确保中小孔隙吼道中的缓凝剂粘度足够大，而排不出来，实现封堵的效果。即储层中只有水相通道被封堵，实现了微观选择性控水。

本申请通过核磁试验，确定主要致密气储层中的大孔、中孔、小孔及微孔的分布范围，结合毛细管力实现分析每组孔隙的排驱压力，进而计算出含气、含水孔喉的直径。然后工艺设计针对性的封堵含水孔喉的方案，实现从储层中堵水，降低气井产水量，能够稳定产气。

常规方法对致密气产水气井采用的是井筒排水采气，未限制水在地层中的流动，导致产气量越来越低，因此排采效果普遍较差，有效期短，需要频繁的进行措施，一段时间后产水量越来越大，导致直接关井(图1)。

图2中在2017年10月，采用发明中的微观选择性控水措施，注入缓凝剂以后，控制返排速度，成功的实现微观选择性控水。从图2中可以看出，产水量显著降低，由措施前的3.5m³/d降为0.6m³/d。日产气量和油压维持稳定，表明控水效果较好。无需再采取井筒的排水采气措施。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种对低渗致密气进行选择性控水的方法，所述方法包括：

(1)确定储层中孔隙半径对应的毛管力大小；

(2)确定含气孔隙喉道大小和含水孔隙喉道大小；

(3)确定储层中含气孔隙喉道分布和含水孔隙喉道分布；

(4)根据含气孔隙喉道和含水孔隙喉道对应的毛管力大小，作为选择性封堵剂的施工压力界限；

所述含气孔隙喉道对应的毛管力分布区间为Pg₁-Pg₂；含水孔隙喉道对应的最小毛管力为Pw₁；

所述方法还包括在气相通道中，以不高于其最小孔隙吼道的毛管力Pg1的压差，注入暂堵剂A，使其主要进入大孔道中，

当注入到地层中的暂堵剂A达到凝固时间以后，再以高于水相通道的压差Pw1注入地层，使堵剂B进入中小孔隙中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，采用恒速压汞法、半渗隔板法、离心法来确定储层中孔隙半径对应的毛管力大小。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据成藏的排驱压力结合恒速压汞法、半渗隔板法、离心法确定含气孔隙喉道大小和含水孔隙喉道大小。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，采用岩心核磁法来确定含气孔隙喉道分布和含水孔隙喉道分布。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，根据恒速压汞法、半渗隔板法、离心法获得含气孔隙喉道和含水孔隙喉道对应的毛管力大小。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，大孔道为含气饱和度≥45％的孔隙喉道，中孔道为含气饱和度为30％-45％的孔隙喉道，小孔道为含气饱和度≤30％的孔隙喉道。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述暂堵剂A为聚丙烯酰胺和添加剂醋酸镉形成的凝胶。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述堵剂B为聚氨酯和添加剂有机镉形成的凝胶。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括向储层中注入缓凝剂，然后开井返排，缓慢放大井口压力，使井底压差不超过Pg2，使进入气相孔隙喉道中的缓凝剂缓慢排出；水相孔隙喉道中缓凝剂不排出，实现封堵。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述缓凝剂为聚合物有机胺和添加剂有机镉形成的凝胶。