儲氣庫儲集層室內實驗分析方法探討

鄢憲鋒

摘要： S儲氣庫建庫目的層位為泉一段和泉三段，對于多期交替注采條件下，主力建庫層位泉一段Ⅴ、Ⅵ砂組及泉三段Ⅲ、Ⅳ砂組儲層滲流特征、空間動用效率及上覆蓋層密封性認識不清，缺失室內實驗支撐，通過開展巖石力學、毛管密封、氣水相滲、注采仿真物理模擬等實驗研究，落實了蓋層封閉特征、動態密封性、儲層滲流特征和注采空間動用，有效評價交變注采條件下，注采期蓋層完整性及儲層滲流能力、空間動用效率。

關鍵詞：儲氣庫;儲層;孔滲;速敏

S油氣田區域構造位于松遼盆地南部中央坳陷區華字井階地南部，歷經二十多的高效開，屬于枯竭型砂巖氣藏。氣藏直接蓋層的厚度、巖性、孔隙結構及橫向穩定性等因素較好，蓋層封閉性好，適宜建設儲氣庫[1]，建庫層位為原氣藏主力產氣層段泉一段Ⅴ、Ⅵ砂組，泉三段Ⅲ、Ⅳ砂組。

1、縱波、橫波速度測試

根據獲取的縱、橫波速度和時差來計算巖石動態彈性參數如泊松比（Vd）、楊氏模量（Ed）等，通過計算動態泊松比和楊氏模量等參數可評價儲層巖石的力學性質[2]。

從測試結果可知，泉三段試樣的縱波平均值為2734.5m/s，橫波平均值為1686.3m/s，密度平均值為2.177g/cm3，泊松比平均值為0.19，楊氏模量平均值為14.878GPa。

泉一段試樣的縱波平均值為3360.2m/s，橫波平均值為1632.1m/s，密度平均值為2.389g/cm3，泊松比平均值為0.343，楊氏模量平均值為17.35GPa。由于泉一段儲層所在層位較泉三段儲層更深，泉一段儲層試樣的縱波波速、密度、泊松比、楊氏模量均明顯高于泉三段儲層試樣。

2、儲層巖石常規孔滲

共選取泉三段儲層試樣16個，泉一段儲層試樣24個，共計40個試樣進行常規孔滲測試，其中滲透率測試選用氣測穩態法。泉三段儲層試樣深度范圍在1356.52～1393.69m，孔隙度平均值為18.33%，滲透率平均值為48.56mD。泉一段儲層試樣深度范圍在1996.3～2077.86m，孔隙度平均值為11.34%，滲透率平均值為27mD。由于泉一段儲層較泉三段儲層更深，其孔隙度和滲透率均小于泉三段儲層。

按照常規儲層評價方法，衡量儲層儲集性能好壞的標準主要是孔隙度和滲透率的大小，它決定了氣藏的儲量和產量，依據中國石油天然氣總公司碎屑巖儲層物性劃分標準，以滲透率大小為主要依據，將孔隙度分為Ⅰ～Ⅵ類。綜合分析認為儲層為Ⅲ級儲層。

3儲層覆壓孔滲

共選取12塊儲層試樣進行覆壓孔滲分析。隨著有效上覆壓力的增加，泉三和泉一的孔隙體積、孔隙度、空氣滲透率和克氏滲透率均表現出下降的趨勢，并且由于克氏效應的影響，使得克氏滲透率始終小于對應覆壓下的空氣滲透率[3]。

泉三段孔隙度平均值為18.6%;空氣滲透率平均值為40.3mD;克氏滲透率平均值為39.1mD。

泉一段孔隙度平均值為10%;空氣滲透率平均值為9.5mD;克氏滲透率平均值為9mD。

4、儲層速敏分析

儲層的速度敏感性是指流體在儲層中流動時，由于流體流動速度的變化引起地層微粒運移、堵塞孔隙喉道，造成儲層滲透率下降的現象。速敏性評價實驗的目的在于了解儲層滲透率的變化與儲層中流體流動速度的關系，評價敏感程度及臨界流速，為注采氣井合理產量和注采速度提供依據。實驗流體為與地層水礦化度相同或接近的標準鹽水。選取6塊儲層砂巖試樣進行速敏試驗。

流速敏感性是指在測試和注采氣過程中， 當流體在儲層中流動時引起粘土等礦物微粒松動，從孔-縫壁面脫落、運移，在流動方向變窄處造成堵塞，而使儲層滲透率下降的現象。不同深度6塊巖樣實驗分析表明泉三段和泉一段儲層試樣的滲透率與流速的關系明顯，滲透率隨流速的增大而減小，臨界流速主要在0.3mL/min～1.5mL/min，滲透率損害率為14.8%～40.1%。

隨著流速的增加，巖芯滲透率逐步減小，說明實驗時巖心中存在細微的顆粒運移，并且在巖心孔喉中形成橋堵和卡堵，流速較小時，粘土等礦物微粒松動，從孔-縫壁面脫落、運移，在流動方向變窄處造成堵塞，而使儲層滲透率下降，因為巖心長度有限，流速較大時，細微顆粒被沖出導致滲透率升高，但在實際生產中，移動的顆粒會被運移到地層深處造成堵塞或在生產井中造成出砂傷害。

5 結論

通過實驗結果及分析，形成如下認識：

（1）根據儲層宏細觀孔滲類分析，兩套儲層儲集能力一般，泉三段和泉一段儲層分別為中孔中滲型儲層和低孔低滲型儲層。

（2）根據儲層速敏分析結果，綜合認為泉三段和泉一段儲層損害程度均為中等偏弱，為Ⅱ級儲層（共4級，Ⅳ級為強速敏）。

（3）根據縱波、橫波速度測試和儲層巖石力學試驗結果，泉一段比泉三段更致密，強度更高。

（4）儲層注采后的共滲區間逐漸減小至穩定，綜合分析認為泉三段儲集與注采能力優于泉一段。

參考文獻：

[1]馬小明，趙平起. 地下儲氣庫設計實用技術[M]. 北京：石油工業出版社，2011：22-44.

[2]郭海萱，郭天魁.勝利油田羅家地區頁巖儲層可壓性實驗評價[J].石油實驗地質，2013，3593）：339-346.

[3]肖建清，張慶偉，張士科.循環加載條件下巖石單軸抗壓強度的經驗公式反演法[J].礦業研究與開發，2015，35（04）：48-52..

吉林油田松原采氣廠，吉林 松原 138000