浅谈胜利浅层出砂气藏的开发模式

王海燕

摘要：胜利浅层气藏埋藏浅，成岩作用差，胶结疏松，在生产过程中易出砂，严重影响了气藏的采收率，因此探索适合浅层出砂气藏的开发模式至关重要。

关键词：浅层气藏；出砂机理；先期防砂；开发模式

胜利油气区浅层气藏以岩性气藏为主，储层为上第三系馆陶组上段和明化镇组，属泛滥平原河道砂沉积相。气砂体厚度薄，面积小，埋藏浅，平均深度在600～1300m，压实程度低，成岩性差，地层胶结疏松。泥质含量8%～15%，有效渗透率在600～24000x10^-3μm，孔隙度30%左右，气井在生产过程中易出水出砂。严重降低了气藏的采收率。因此通过对浅层出砂气藏储层特征以及开采过程进行综合分析研究，探索适合浅层出砂气藏的开发模式是至关重要的。

一、气藏出砂机理分析

出砂是砂岩气藏开采过程中的常见问题。通常是由于近井地带的岩层结构遭受破坏引起的，岩石胶结性差，强度低，一般在较大的生产压差下。就容易造成井底周围地层发生破坏而出砂。气井出砂与气藏深度、压力、流速、地层胶结情况、流体种类和相态（油、气、水的情况）、地层性质等有直接的关系。利用经验我们从以下几个方面分析浅层气藏的出砂原因：

1.地层胶结疏松、易出砂

胶结疏松地层的气井在生产过程中.流体流动阻力克服砂粒之间的聚合力或岩石强度，使气井出砂，流速越大，流动阻力增大出砂加重。

2.气井见水后导致出砂

在以粘土为主要胶结物的地层中，当气井开始产水后，水溶解地层中的胶结物，使地层胶结强度降低，导致气井出砂。水侵时，砂粒周围的粘土发生体积膨胀，使气流通道缩小，降低了气体相对渗透率，极大地增加了气流阻力，增加气流对砂粒的拖曳力，加剧了出砂可能性。

3.地层压力下降.导致气井出砂

地层内流体压力支撑上覆岩层的压力。随着气井的不断生产，地层压力即流体压力不断地降低，上覆岩层压力传给地层作用于地层颗粒及胶结物上的压力进一步增大，破坏胶结物及地层颗粒，造成气井出砂。

4.断层部位及气水边界附近出砂加重

不同部位的气井出砂情况是不一样的，靠近断层部位的气井，由于受断层运动的影响，砂体遭到破坏，使得地层出砂加重，在气水边界附近两相流体的流动阻力增加，而且含水的上升都会加重出砂。

二、出砂对气藏的损害

出砂将对气井的安全生产造成严重伤害。首先，近井地带大量出砂将造成井壁垮塌，套管变形受损。同时，由于气体流速较高，大量的砂进入井筒将造成井筒磨损，破坏井下气嘴等设备，同时将对地面管线造成严重伤害。而大量的砂集聚在井筒中，将产生极大的流动阻力，造成气藏有能量而气井无产能的状况。

1.出砂对储层的影响

储层游离砂是充填于气层孔道内未胶结的砂粒。当流体的流速达到一定值时，游离砂发生移动，气井开始出砂，这类游离砂的流出是不可避免的。储层游离砂的排除可以在起到疏通地层孔隙通道的作用，因此游离砂不是防治的主要对象。

储层骨架破坏造成出砂会使得原来骨架占据的地方形成孔洞或蚯蚓洞，使得这些地方孔隙度和渗透率增大，改善了局部的渗流，但会加重储层整体的非均质性，使得渗流结构发生变化。储层骨架砂变成游离砂，由于出砂量大，可堵塞孔喉，也可使得原来稳定的储层坍塌。骨架砂主要是沿高渗透带运移，高渗带容易出砂，出砂后流道容易在孔喉堵塞（图1），改变渗流结构。

2.出砂对近井地带的影响

当储层中流体低速流动时，首先移动的是那些与基质结合力最弱、粒径最小的游离砂颗粒，在孔隙的喉道处平缓地沉积作用、一定数量的微粒在喉道入口处架桥的作用、较大的颗粒恰好嵌入喉道形成的“卡堵”作用，造成近井地带的渗透率降低。

当流速进一步加大时，储层中出现剪切破坏，造成岩石结构损害，使骨架砂变为游离砂，此时会造成大量出砂并导致地层破坏性伤害。大量砂粒堵塞孔喉，在骨架砂和游离砂的共同作用下造成近井地带渗透率进一步降低（见图2）。

近井地带是整个储层渗透率伤害最严重的地带。为保证气井的经济效益，大多数情况下，近井地带的采气速度已超过临界流速，在骨架砂和游离砂的复合作用下，近井地带的渗透率迅速下降，造成近井地带严重伤害。

三、出砂气藏开发模式

1.先期防砂

通过对出砂气藏的综合研究可以看出，防砂完井对浅层气藏安全开采至关重要。所以选用合理的先期防砂方式完井将避免在储层、近井地带和井筒中产生伤害，从而大幅提高气藏的采收率。目前浅层气藏主要有三种防砂工艺：一次性完井防砂工艺（金属棉滤砂管防砂工艺）、绕丝筛管砾石充填防砂工艺、树脂涂敷砂防砂工艺。

过大规模的气井防砂现场实验对比分析，一次性金属棉防砂（特别是改进后，金属棉厚度由7mm增加至10mm，增大了挡砂精度和强度）不论从防砂有效期、投资费用还是对储层污染程度上都较其他两种具有优势。因此，在近年来新老区产能建设中一般都采用该防砂工艺。“十一五”以来共累积实施防砂措施78井次，措施有效率87%，取得了良好效果，产能保有率达到90%以上，同比提高5个百分点。大量的生产实践证明：采用该技术的气井先期防砂是成功的，气藏的平均采收率比气井投产（或出砂）后进行二次防砂的气藏采收率高10%左右。

2.控制压差

机械的井筒防砂措施通过防砂屏障，能阻挡地层砂运移进入井筒，对地层起到一定的保护作用，但并没有改变地层本身的胶接情况。化学防砂通过化学剂改善了地层的胶接状况，但也仅仅局限于近井地带，且部分堵塞了地层的渗流状况，对产能影响较大。因此，在生产过程中，合理的控制生产压差，防止或者减少气井生产压差的大幅波动，对储层安全尤为重要。

结论：通过对出砂气藏的综合研究，对该气藏的综合地质特点、开发特征有了更为全面、系统地认识，建立了出砂气藏的开发模式，为今后胜利浅层出砂气藏高效开发提供了理论依据和技术储备。