天然气水合物储层泥质细粉砂挡砂介质堵塞规律与微观挡砂机制

作者：董长银,宋洋,周玉刚,徐鸿志,王剑,刘亚宾,王力智

摘要：中国南海海域部分天然气水合物储层中地层砂为高泥质含量细粉砂,开采防控砂难度较大。针对高泥质细粉砂挡砂机制问题,使用粒度中值为10.13μm的泥质细粉砂样品,模拟单向气液携砂流动条件,使用绕丝筛板、金属烧结网、金属纤维、预充填陶粒4类挡砂介质在20~80μm挡砂精度下进行挡砂模拟实验,采用显微成像系统观察挡砂介质内部及表面砂粒沉积与堵塞动态,分析介质流通性能和挡砂性能变化,总结堵塞规律、微观挡砂机制与形态及其控制因素。研究结果表明,不同类型和精度的挡砂介质对泥质细粉砂的堵塞总体呈现堵塞开始、堵塞加剧和堵塞平衡3个阶段。随着驱替进行,挡砂介质渗透率逐渐降低,幅度会高达90%以上;同时过砂速度减缓,最终过砂率为5%~10%。根据堵塞规律和微观图像分析,提出了粗组分分选桥架、局部砂团适度挡砂、整体砂桥阻挡等挡砂介质对泥质细粉砂的3种微观挡砂机制。以粗组分分选桥架挡砂机制为主的挡砂工况下,挡砂介质堵塞渗透率较高,但过砂率超过15%,挡砂效果较差;以整体砂桥挡砂机制为主时,过砂率在10%以下,挡砂性能较好,但各类挡砂介质的堵塞渗透率不足1 D,流通性能较差。局部砂团适度挡砂机制为主时介质挡砂性能及流通性能介于两者之间。挡砂介质对天然气水合物储层泥质细粉砂的微观挡砂机制和形态受挡砂介质类型、精度、地层砂特征以及流动条件等因素控制,其规律对于水合物泥质细粉砂防控砂优化有指导意义。

发文机构：中国石油大学（华东）非常规油气开发教育部重点实验室 中国石油大学（华东）石油工程学院 中国石油集团工程技术研究有限公司 中国石油海洋工程公司深水油气与可燃冰工程技术研究中心

关键词：天然气水合物泥质细粉砂防砂挡砂实验微观挡砂机制堵塞规律gas hydrateargillaceous fine silt sandsand controlsand retention experimentmicroscopic mechanism of sand retentionplugging law

分类号： TE358[石油与天然气工程—油气田开发工程]