低压油气藏储层保护技术概述

1、低压油气藏储层保护技术1刖言低压油气藏是指作用于沉积盆地地层孔隙空间的流体压力低于静水压力或压力系数小 于1的油气藏，例如加拿大的阿尔伯达盆地西部气藏、美国Hgoton负压大气田、松辽盆地 北部地区的扶杨油层、鄂尔多斯盆地中部奥陶系顶风化壳负压气藏、吐哈盆地台北凹陷浅层 负压流体封存箱、渤海湾盆地东营凹陷边缘的浅层低压气藏等。(金博，刘震，张荣新，等.沉 积盆地异常低压(负压)与油气分布J.地球学报2004, 25( 3): 351- 356.)按国外分类标准统计，美国德克萨斯100多个油气田中，低压油气田占18. 5% ;世界160个油气田中, 低压油气田占11. 7%(可见低压油气藏在世界

2、油气藏中占有一定比例，研究适应低压油气藏 开发的相关技术具有重要意义(低压油气藏地层压力低，开发上存在一定的困难，国内外学 者针对其特点总结出了一些切实可行的开发技术，主要包括钻井、完井过程中的地层保护, 开发井网，注水(气)增压，增产措施(酸化压裂、清防砂等)等。低压油气藏的地层压力低于正常地层压力，在钻井、完井过程中由于钻井液、完井液等 侵入地层，会产生水锁现象，造成油气藏污染何勇明，王允诚，董长银，等.稠油油藏储层伤 害产能预测新模型及表皮因子研究J.油气地质与采收率,2006, 13( 1): 79- 81.和刘静，康毅 力，陈锐.碳酸盐岩储层损害机理及保护技术研究现状与发展趋势J.油

3、气地质与采收率， 2006,13( 1): 99- 101.低压油气藏开发前期，必须在钻、完井过程中进行有效的地层保护；提前注水或注气可以有效提高地层能量改善开发效果；通过压裂提高地层导流能力可以有效提高采收率；改进采油工艺可提高低压油气藏的采收率2低压油气藏分类及成因将低压成因归纳为4个方面:2.1岩石孔隙空间增大;匹1=Peterson 29和Matheton等30 发现了加拿大阿尔伯达盆地的地层剥蚀反弹现象卮 由于这一原因形成的低压现象引起了国内外学者的高度关注31 35 。Locker 36在实验 室利用未风化岩石进行了工程力学性质实验，指出了岩石反弹与应力的快速减小有关；Fatt 3

4、7和M cLatch ie等38测定了砂岩储层孔隙的弹性收缩率为48. 28 10- 3 /Pa,水的收 缩率约为20. 69 10- 3 /Pa,并认为当上覆地层被剥蚀时，砂岩储层孔隙的扩容率与收缩率 相当，泥页岩的扩容率高于砂岩;To th等39及Parks等40应用数值模拟方法进一步为剥 蚀反弹形成低压提供了证据；解习农等41建立了剥蚀速率与剩余压力之间的关系模型, 为低压成因的定量化研究奠定了基础。姜振学笥42, 43通过物理实验模拟表明：在岩石弹 性范围内，卸载会造成下伏砂体回弹，且回弹量是可观的，可超过1% ,并建立了砂体在地 层抬升过程中不同地质条件下砂体回弹量模板；田丰华等44

5、从地层抬升剥蚀角度,对油 气成藏机理进行了探讨,认为地层抬升过程中的流体温度降低及孔隙扩容可造成地层低压, 不仅为油气聚集提供动力，而且还可为油气聚集提供更多的空间。另外，李延钧等45和戴 立昌等46分别论述了沉积物埋深过程中的过压实作用及上覆负荷差异支撑机理也会导致 低压的形成。2.2孔隙流体体积减小；构造抬升会导致地温的降低，孔隙流体收缩，是低压形成的重要影响因素47, 48。同 时，构造运动会引起油气藏内轻烃由于上覆地层遭受剥蚀发生扩散49或者地层压力沿着 断裂和不整合面释放从而形成低压；Law等50认为，轻烃逸散是北美地区一些抬升盆地 产生低压的一种原因；李荣西等51通过对流体包裹体的

6、分析发现了鄂尔多斯盆地米脂气 田天然气逸散的证据；楼章华等52、朱蓉等53和程军蕊等54认为流体动力场演化 过程中，受压实作用的影响，溶解于地层水中的天然气随着地层水的流动发生漏失,也会形 成低压。K arsten等55认为，流体通过低传导性区域时，能量损失大于通过高传导性区域 时的能量损失将出现一个相对于潜水面的低势区,会导致低压的形成。Be litz等6和 Senger等7分别通过准三维和二维数学模拟证实了北美D enver盆地和Pa lo Duro盆地中的 异常低压是由于盆地内地下水供排不均衡造成的。盆地流体由于浓度差异所引起的渗透作用 也会形成低压56 ;前人计算表明：页岩与砂岩盐度相

7、差50 000 10- 6时，可产生4. 25MPa的渗透压差。袁际华等57研究表明鄂尔多斯盆地上古生界气藏压力的降低主要与 盆地抬升降温、天然气散失和气水密度差等因素有关。此外成岩过程中的/耗水作用0 58, 59 以及地层中油气水的开采都会使得岩石孔隙中流体体积减小从而形成低压2.3流体承压高度降低；通常人们用地层压力与静水压力的比值，即压力系数来标定地层压力的异常情况，因此, 当地层流体承压面低于地表时就会形成低压60, 61;研究表明Panhand le-Hugoton地区的 低压以及开滦煤田煤储层的低压都是由该原因造成。此外，在一些特殊的地区也会产生区域 性低压，如在东西伯利亚地区由

8、于地表存在永久冻土层导致该地区形成异常低压非常发育, 其主要原因是永冻层导致区域地层水的静水承压面降低。2.4原始压力的保存。厚层泥岩中所夹的砂岩油气藏，原来埋藏较浅，原始地层压力较小。后期在构造运动作 用下油气藏所在断块下降，埋深增大，但原始地层压力仍然保持下来形成低压异常，这种现 象在中国东部裂谷盆地中常见，美国Keyes气田的低压也属于这种成因。(Powley D. Norm al and abnorm al pressu re R . Lectu re presented to AAPG Advanced Exp lorat ion Schools, 1980: 1 980-1 987

9、.)同时指出，低压形成的根本原因就是孔隙流体的供排不平衡。针对低压油气藏形成各种 控制因素的定量模拟和评价以及低压油气藏的压力演化等方面的研究将是今后的主要方向。在正常情况下，也就是孔隙流体压力等于静水压力，即压力系数等于1的情况下，孔隙 内流体的量会随着岩石孔隙的相对变化而变化，也就是当孔隙相对减小或者相对变大时，孔 隙内流体可以自由的流入或者流出，从而保持孔隙内流体压力稳定，而由于某种作用使得流 体不能随着孔隙的相对变化而任意的流入或者流出时，就会导致孔隙内由于流体的相对增 多或者相对减少而形成压力异常；从而产生异常高压或者异常低压。当孔隙相对减少而流体 不能及时排出时，孔隙压力就会增大从而产生异常高压；当孔隙相对增大而流体不能及时流 入补给时，孔隙压力就会减小从而产生异常低压。因此，低压形成