裂縫性氣藏水封氣嚴(yán)重影響氣井產(chǎn)能發(fā)揮，通過降低井底壓力來降低裂縫中壓力以形成較大的基質(zhì)—裂縫壓差是實(shí)現(xiàn)解封的重要手段，但影響解封過程的眾多因素尚不明確。為此，開展了裂縫性水封氣藏解封壓差測(cè)試實(shí)驗(yàn)和微觀排水孔隙尺度模擬，明確了不同因素對(duì)解封壓差和解封效率的影響規(guī)律，建立了裂縫性水封氣藏解封壓差預(yù)測(cè)模型，揭示了水封氣解封過程中氣體微觀排水特征、流體微觀分布演化規(guī)律以及不同因素對(duì)氣驅(qū)排水解封的作用機(jī)制。研究結(jié)果表明：①解封壓差是評(píng)價(jià)裂縫性水封氣藏解封難易程度的重要指標(biāo)，儲(chǔ)層滲透率、潤(rùn)濕性、氣水界面張力、水封程度和裂縫壓力是影響解封特征的關(guān)鍵因素。隨著基質(zhì)滲透率降低，水封段塞對(duì)氣體流動(dòng)的阻礙作用增強(qiáng)，解封壓差大幅增加；同時(shí)，解封壓差會(huì)隨著水封程度和裂縫壓力的增加而增大。②利用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑可改善孔隙壁面潤(rùn)濕性，降低氣水界面張力，且隨著基質(zhì)滲透率增加，潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑更容易進(jìn)入基質(zhì)孔隙并改善其潤(rùn)濕性，解封壓差的降低幅度更顯著；但隨著潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度的增加，由于表面潤(rùn)濕性和氣水界面張力的共同作用，解封壓差呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。③解封效率是評(píng)價(jià)解封效果的重要指標(biāo)，且不同因素對(duì)解封壓差和解封效率的影響機(jī)理存在差異。當(dāng)裂縫內(nèi)壓力增加時(shí)，氣體微觀波及效率提高，解封效率增加；隨著潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度的增加，解封效率呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì)；孔隙壁面潤(rùn)濕性由親水性轉(zhuǎn)化為疏水性，對(duì)指進(jìn)現(xiàn)象有明顯的抑制作用，能夠大幅提高解封效率；同時(shí)氣水界面張力降低，對(duì)指進(jìn)現(xiàn)象產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用，解封效率略微降低。結(jié)論認(rèn)為，裂縫性水封氣藏可通過降低井底壓力和注入潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的方法實(shí)現(xiàn)解封，對(duì)該類氣藏的高效開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1裂縫性水封氣藏解封實(shí)驗(yàn)

為了研究氣藏儲(chǔ)層滲透率、水封程度、裂縫內(nèi)壓力和潤(rùn)濕性等因素對(duì)解封壓差的影響，設(shè)計(jì)了不同巖心滲透率、水封段塞長(zhǎng)度、出口端裂縫回壓、潤(rùn)濕性的水封氣解封實(shí)驗(yàn)，研究解封壓差變化規(guī)律。

1.1材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料：長(zhǎng)度為70 mm、直徑為25 mm的人造砂巖巖心（表1）、純度為99.9%的氮?dú)狻⒌V化度濃度為5%的模擬地層水、蒸餾水、潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑（上海福田化工科技有限公司生產(chǎn)的TF282型氟碳表面活性劑），實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)定為儲(chǔ)層溫度50℃。

表1巖心參數(shù)表

1.2裂縫性水封氣藏解封壓差測(cè)試

實(shí)驗(yàn)流程包括以下3個(gè)階段：

1）實(shí)驗(yàn)前的體積標(biāo)定。計(jì)算連接實(shí)驗(yàn)裝置的管線與接頭處存在的固定體積，包括巖心出口端三通閥與采出液計(jì)量器間的固定體積（V1）以及三通閥與巖心夾持器巖心間的固定體積（V2）。

2）水封段塞制備及裂縫內(nèi)壓力控制。將巖心夾持器垂直放置（圖1），使用驅(qū)替泵從巖心夾持器下端（出口端）低速注入不同長(zhǎng)度的水段塞來模擬不同的水封程度，此時(shí)巖心出口端面與巖心夾持器堵頭間形成的裂縫中也充滿水。通過控制出口端壓力（回壓）可直接控制裂縫的壓力，從而研究基質(zhì)—裂縫間壓差變化對(duì)解封過程的影響。水封段塞長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：

式中Lw表示水封段塞長(zhǎng)度，cm；Q表示注入速度，cm3/s；t表示注入時(shí)間，s；V1表示巖心出口端三通閥與采出液計(jì)量器間的固定體積，cm3；V2表示三通閥與巖心夾持器巖心間的固定體積，cm3；V0表示巖心體積，cm3；?表示巖心孔隙度。

3）氣體增壓注入。將巖心夾持器水平放置，利用注入泵以恒定速度向入口端注入氣體，以增加巖心中水封段塞兩端壓差，直至出口端氣體突破則停止加壓，此時(shí)巖心兩端壓差為解封壓差。另外，可通過改變出口端回壓來模擬不同裂縫壓力，通過改變巖心滲透率、水封段塞長(zhǎng)度和巖心出口端回壓，研究不同因素對(duì)解封壓差的影響規(guī)律。

具體實(shí)驗(yàn)方案如下：①滲透率，分別選取5.0 mD、1.0 mD、0.5 mD、0.2 mD、0.03 mD和0.012 mD的巖心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；②水封程度，根據(jù)式（1）設(shè)計(jì)水封段塞長(zhǎng)度為0.1～4.0 cm；③裂縫內(nèi)壓力，通過改變出口端壓力來模擬裂縫中壓力，巖心出口端回壓分別設(shè)置為5.0 MPa、3.0 MPa、1.0 MPa和0.1 MPa，圍壓設(shè)定為15 MPa；④潤(rùn)濕性，首先開展巖石表面潤(rùn)濕性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，弄清不同潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度時(shí)的潤(rùn)濕特性，然后利用潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度分別為0.001 5%、0.003 0%、0.010 0%的溶液改變巖心潤(rùn)濕性。

1.3潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑作用下的界面性質(zhì)測(cè)試

氟碳表面活性劑具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，能夠降低氣水界面張力，同時(shí)將巖石表面的水潤(rùn)濕性轉(zhuǎn)變?yōu)闅鉂?rùn)濕性，達(dá)到降低解封壓差的作用。通過不同濃度的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑對(duì)巖樣薄片進(jìn)行表面潤(rùn)濕處理，采用全自動(dòng)界面張力儀和光學(xué)接觸角儀測(cè)量氣水界面張力和接觸角，進(jìn)而確定不同潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度下的潤(rùn)濕特性。具體實(shí)驗(yàn)步驟為：①選用氟碳表面活性劑TF282，配制質(zhì)量濃度0.001 5%、0.003 0%、0.005 0%、0.010 0%、0.020 0%的表面活性劑溶液；②對(duì)不同濃度的表面活性劑進(jìn)行氣水界面張力測(cè)試；③將巖心切成2～3 mm厚的薄片，拋光打磨后放入不同的表面活性劑溶液中老化48 h；④將老化后的巖心薄片放置在鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥，干燥后取出冷卻備用；⑤將巖心薄片放置在光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x上，采用懸滴法測(cè)定不同濃度條件下表面活性劑處理后巖心薄片的接觸角。