天然氣水合物儲層泥質細粉砂擋砂介質堵塞規律與微觀擋砂機制

作者：董長銀,宋洋,周玉剛,徐鴻志,王劍,劉亞賓,王力智

摘要：中國南海海域部分天然氣水合物儲層中地層砂為高泥質含量細粉砂,開采防控砂難度較大。針對高泥質細粉砂擋砂機制問題,使用粒度中值為10.13μm的泥質細粉砂樣品,模擬單向氣液攜砂流動條件,使用繞絲篩板、金屬燒結網、金屬纖維、預充填陶粒4類擋砂介質在20~80μm擋砂精度下進行擋砂模擬實驗,采用顯微成像系統觀察擋砂介質內部及表面砂粒沉積與堵塞動態,分析介質流通性能和擋砂性能變化,總結堵塞規律、微觀擋砂機制與形態及其控制因素。研究結果表明,不同類型和精度的擋砂介質對泥質細粉砂的堵塞總體呈現堵塞開始、堵塞加劇和堵塞平衡3個階段。隨著驅替進行,擋砂介質滲透率逐漸降低,幅度會高達90%以上;同時過砂速度減緩,最終過砂率為5%~10%。根據堵塞規律和微觀圖像分析,提出了粗組分分選橋架、局部砂團適度擋砂、整體砂橋阻擋等擋砂介質對泥質細粉砂的3種微觀擋砂機制。以粗組分分選橋架擋砂機制為主的擋砂工況下,擋砂介質堵塞滲透率較高,但過砂率超過15%,擋砂效果較差;以整體砂橋擋砂機制為主時,過砂率在10%以下,擋砂性能較好,但各類擋砂介質的堵塞滲透率不足1 D,流通性能較差。局部砂團適度擋砂機制為主時介質擋砂性能及流通性能介于兩者之間。擋砂介質對天然氣水合物儲層泥質細粉砂的微觀擋砂機制和形態受擋砂介質類型、精度、地層砂特征以及流動條件等因素控制,其規律對于水合物泥質細粉砂防控砂優化有指導意義。

發文機構：中國石油大學（華東）非常規油氣開發教育部重點實驗室 中國石油大學（華東）石油工程學院 中國石油集團工程技術研究有限公司 中國石油海洋工程公司深水油氣與可燃冰工程技術研究中心

關鍵詞：天然氣水合物泥質細粉砂防砂擋砂實驗微觀擋砂機制堵塞規律gas hydrateargillaceous fine silt sandsand controlsand retention experimentmicroscopic mechanism of sand retentionplugging law

分類號： TE358[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]