廖 偉，羅雙涵，胡書勇 ，張赟新，羅海濤

1.中國石油新疆油田儲氣庫有限公司，新疆 呼圖壁831200

2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程全國重點實驗室·西南石油大學(xué)，四川 成都610500

引言

新疆H 儲氣庫位于準噶爾盆地南緣，是中國石油2010 年啟動建設(shè)的6 座氣藏型儲氣庫（群）之一，是目前中國調(diào)峰儲氣規(guī)模最大的儲氣庫。自2013年6 月投運以來，已經(jīng)經(jīng)歷了10 個完整的注采運行周期，受強注強采運行模式的影響，部分井出現(xiàn)了儲層出砂現(xiàn)象。儲層出砂會破壞井下設(shè)備[1-2]，堵塞孔喉，引起儲層滲透率發(fā)生復(fù)雜變化，降低產(chǎn)氣量，影響儲氣庫的調(diào)峰保供、應(yīng)急儲備的能力[3]。

地層出砂機理分為機械破壞機理與化學(xué)破壞機理[4-8]，其中，機械破壞機理從巖石力學(xué)角度可以分為剪切破壞、拉伸破壞和微粒運移3 個方面。地層出砂主要有以下3 大因素：地質(zhì)因素、開采因素和完井因素[9-11]。地質(zhì)因素由地層本身性質(zhì)決定[12]，包括斷層、巖石礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)、膠結(jié)程度、膠結(jié)物成分及含量等；開采因素主要是指儲氣庫開采過程中各種生產(chǎn)參數(shù)的不斷改變（包括地層壓力、生產(chǎn)壓差、流體速度、相對滲透率和含水率等）造成出砂[13]；完井因素主要指儲層傷害、射孔工藝和固井質(zhì)量等造成地層出砂的因素[14]。

為了認清儲層出砂規(guī)律，國內(nèi)外開展了大量出砂模擬實驗。宋立輝等自制填砂模型對渤海油田出砂情況展開研究，但其僅僅探究了不同驅(qū)替壓力下的出砂量變化規(guī)律[15]。王玉星基于巖芯驅(qū)替實驗與填砂管實驗，分別研究了驅(qū)替壓差、含水率及流體黏度等對油井出砂量的影響[16]。邱亞玲等在分析油田出砂影響因素的基礎(chǔ)上，通過出砂模擬實驗研究了流量、含水及地層壓降等因素對出砂的影響規(guī)律[17]。趙學(xué)展將孤島油田渤76 斷塊油層砂樣充填入長巖芯筒中，探究了不同注入速度、原油黏度、產(chǎn)水率及毛管力等對地層出砂的影響[18]。劉鐵嶺等為了分析稠油油藏?zé)岵删錾皺C理，開展了常規(guī)無水驅(qū)替模擬、蒸汽吞吐開采方式的驅(qū)替模擬、驅(qū)替后巖芯在鹵水中分散實驗[19]。徐蘇欣采用穩(wěn)態(tài)法進行了無水驅(qū)替實驗、含水驅(qū)替實驗、巖芯膨脹實驗、不同礦化度水驅(qū)實驗[20]。王建等基于實際巖芯，研究了含水率、地層水礦化度、原油脫氣和地層壓力等因素對油井出砂的影響[21]。相比于油藏，氣藏出砂實驗相關(guān)研究相對較少。熊春明等對青海澀北氣田開展出砂模擬實驗，研究了疏松砂巖氣層開采過程中出砂量的變化及出砂影響因素，實驗結(jié)果表明出砂量與生產(chǎn)壓差、滲透率、出水量、氣體流速等呈現(xiàn)指數(shù)正相關(guān)[22]。朱華銀基于澀北氣田模擬了氣層在出水與不出水狀態(tài)下地層出砂影響規(guī)律，實驗表明，出水相較于生產(chǎn)壓差而言，其影響效果更為明顯[23]。豐先艷等通過穩(wěn)態(tài)法實驗原理研究在無水情況下生產(chǎn)壓差對出砂量的影響，及氣層出水時含水率變化情況下其出砂量的變化規(guī)律，實驗表明出水情況下出砂更為劇烈[24]。

綜合來看，以往學(xué)者在出砂實驗方面的研究，僅僅是通過室內(nèi)巖芯驅(qū)替實驗來探究各種因素對出砂的影響，但由于實際巖芯出砂量很小，相比于油驅(qū)出砂，氣驅(qū)出砂更難監(jiān)測到出砂量。因此，本文提出一種新的可以更加全面、準確的實驗方法，來探究新疆H 儲氣庫出砂規(guī)律，即將室內(nèi)巖芯驅(qū)替實驗與核磁共振實驗相結(jié)合，通過驅(qū)替前后巖芯孔喉分布、孔徑分布對比來探究巖芯出砂情況。

1 實驗準備

1.1 實驗樣品

實驗巖芯取自新疆H 儲氣庫HU*3 井的目的層天然巖芯，其基本物性通過SCMS–H2 型泥頁巖巖石物理參數(shù)測試系統(tǒng)測得，如表1 所示，配制地層水水型為NaHCO3，離子濃度如表2 所示。

表1 實驗巖芯基本物性Tab.1 Basic physical properties of experimental core

表2 地層水離子濃度Tab.2 Ion concentration of formation water mg/L

1.2 實驗裝置

室內(nèi)巖芯出砂模擬實驗設(shè)備主要由高壓充氮車、中間容器、圍壓泵、巖芯夾持器、濕式氣體流量計、氣體壓縮機、高壓恒速恒壓泵（雙缸）、電子天平和核磁共振儀等組成，實驗裝置流程圖如圖1 所示。其中，核磁共振儀用于測量巖芯出砂前后孔徑分布、孔喉分布及孔隙度變化情況；充氮車與恒速恒壓泵主要作用是提供動力，輔助升高壓力，控制含水驅(qū)替實驗時的壓力與流速；濕式流量計、電子天平等用于實時計量實驗過程中的流體流量和出砂量等實驗參數(shù)。

圖1 實驗裝置流程圖Fig.1 Flow chart of experimental device

2 實驗分析與討論

2.1 流速對出砂的影響研究

2.1.1 流速影響實驗步驟

1）使用1#巖芯，實驗前測量巖芯長度、直徑，然后抽真空飽和960 min（確保充分飽和水）。

2）將飽和水巖芯放入核磁共振儀，測量巖芯孔喉分布、孔徑分布等數(shù)據(jù)。

3）將巖芯放入100?C的烘箱烘干12 h，然后稱量巖芯干重。

4）檢查實驗裝置氣密性，將巖芯放入巖芯夾持器并加載圍壓（至少大于入口壓力3 MPa），用氮氣進行驅(qū)替實驗。

5）按照實驗設(shè)定依次從小到大改變流速，待巖芯兩端達到穩(wěn)定狀態(tài)時（至少30 min）讀取濕式氣體流量計示數(shù)；每測量完一個實驗梯度，取出實驗巖芯，烘干1 h，稱量干重，計算巖芯出砂量和滲透率。

6）實驗結(jié)束后，將巖芯抽真空飽和960 min 并通過核磁共振儀測量出砂后巖芯孔徑、孔喉分布，與實驗前形成對照。

根據(jù)產(chǎn)量計算方法，可得到現(xiàn)場產(chǎn)氣量與實驗室流速的轉(zhuǎn)換公式為[25]

式中：Q--實際產(chǎn)量，m3/d；

Qc—實驗流速，mL/min；

Rw—井眼半徑，cm；

D--巖芯直徑，cm；

h—氣層有效厚度，m。

根據(jù)儲氣庫實際情況，選擇參數(shù)為7′′（1′′=2.54 cm）套管，16 孔/m，半徑18 cm，氣層有效厚度26.25 m，日產(chǎn)氣量（16～120）×104m3，計算實驗流速為1.80～13.80 L/min。

2.1.2 流速影響實驗結(jié)果及分析

流速與階段出砂量、累計出砂量和滲透率關(guān)系曲線如圖2 所示。

圖2 1#巖芯流速與出砂量及滲透率關(guān)系曲線Fig.2 Relationship between flow velocity of 1#core and sand production and permeability

由圖2 可知，在初始階段滲透率隨著流速的增加而增加，大約在5.00 L/min 時滲透率開始下降，直到流速約為9.00 L/min 時滲透率不再發(fā)生改變。結(jié)果表明，氣井出砂早期隨著細小砂粒的運移流動，儲層孔隙度增加，滲透率較小幅度的升高，然而隨著氣體流速的增加，儲層中較大砂粒聚集喉道中，造成儲層中的孔喉間隙越來越窄，滲流阻力增加，嚴重時易造成孔喉堵塞，進一步降低儲層滲透率。最后巖芯中旳砂粒已經(jīng)全部被氣體攜帶完全，所以巖芯不再出砂[26]，故而滲透率保持不變。

同時隨著氣體流速的增加，出砂量不斷增加，當(dāng)流速超過4.14 L/min 后，出砂量開始逐漸減少，當(dāng)流速達到8.58 L/min 時，巖芯已經(jīng)不出砂。在流速為3.87 L/min 時，出砂量出現(xiàn)明顯增加，所以臨界流速為3.87 L/min。結(jié)果表明，剛開始一些游離砂受到?jīng)_刷而快速移動，致使巖芯滲透率變大，出砂量增多。根據(jù)文獻調(diào)研，在干樣氣體驅(qū)替時[27]，巖芯的骨架是不會發(fā)生破壞的，只是孔隙內(nèi)游離砂被驅(qū)替出，所以后期盡管氣體流速不斷增大，但巖芯中的出砂量越來越少，最后游離砂全部被氣體帶走，巖芯基本不出砂。這就表明新疆H 儲氣庫在無水早期生產(chǎn)時，即使有少量砂產(chǎn)出，也只是孔隙內(nèi)的游離砂，適當(dāng)出砂反而會提高地層滲透率進而提高采氣量，可以攜砂生產(chǎn)不必防砂。

在研究巖石微觀結(jié)構(gòu)時，一般將孔隙半徑劃分為微小孔（r<0.10 μm），中孔（0.10 μm≤r≤1.00 μm），大孔（r>1.00 μm）等3 種類型；將孔喉半徑劃分為粗喉（r>5.00 μm）、中喉（1.00 μm≤r≤5.00 μm），細喉（0.10 μm≤r<1.00 μm），微喉（0.01 μm≤r<0.10 μm），吸附喉（r<0.01 μm）等5 種類型。通過核磁共振儀，得出實驗前后孔徑分布、孔喉分布圖，如圖3 和圖4所示。

圖3 1#巖芯出砂前后孔徑分布對比Fig.3 Comparison of pore size distribution of 1#core before and after sand production

圖4 1#巖芯出砂前后孔喉分布對比Fig.4 Comparison of pore throat distribution before and after sand production of 1#core

由圖3 可知，實驗前巖芯孔徑分布呈現(xiàn)三峰分布，以大、中孔徑為主，孔隙結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜；實驗后呈現(xiàn)雙峰分布，同樣以大、中孔徑為主；實驗后較之前相比，譜峰整體左移，且主峰略低于實驗前，主峰面積較實驗前降低，微小孔譜峰面積增大，表明大孔徑數(shù)量減小，小孔徑增多，由此可以斷定隨著氣體流速的改變，氣體攜帶巖芯中游離砂及其骨架表面的松散砂少量出砂，導(dǎo)致大、中孔徑數(shù)量變少，孔隙度下降。

由圖4 可知，通過孔喉分布實驗前后對比發(fā)現(xiàn)，實驗前后以微喉、細喉、中喉分布為主，僅有少量的粗喉，實驗后較實驗前相比中喉占比減少，而微喉和細喉分布占比增加，表明氣體流速改變導(dǎo)致巖芯出砂，進而引起砂粒運移，部分孔喉被堵塞。

2.2 生產(chǎn)壓差對出砂的影響

2.2.1 生產(chǎn)壓差影響實驗步驟

使用2# 巖芯，實驗步驟與2.1.1 中步驟一致，僅需將第5 步替換成：按照實驗設(shè)定依次從小到大改變驅(qū)替壓差，待巖芯兩端達到穩(wěn)定狀態(tài)時（至少0.5 h）；每測量完一個實驗梯度，取出實驗巖芯，烘干1 h，稱量干重，計算巖芯出砂量和滲透率。

2.2.2 生產(chǎn)壓差對實驗結(jié)果的影響及分析

生產(chǎn)壓差與階段出砂量、累計出砂量、滲透率關(guān)系曲線如圖5 所示。實驗開始階段巖芯不出砂，隨著驅(qū)替壓差不斷增大，出砂量開始增大，但是很微量；直到驅(qū)替壓差增大至5 MPa 時出砂量突然急劇增加，增加幅度較大，巖芯達到臨界狀態(tài)，即臨界壓差為5 MPa。從5 MPa 到實驗截止的壓力（8 MPa）時，出砂量緩慢增加，對于8 MPa 以后出砂量變化情況由于設(shè)備的局限尚未展開研究。

圖5 2#巖芯驅(qū)替壓差與出砂量及滲透率關(guān)系曲線Fig.5 Relationship between production pressure difference and sand production and permeability of 2#core

對于滲透率的變化，隨著驅(qū)替壓差的增大，滲透率逐漸增大，表明該巖芯孔隙結(jié)構(gòu)較好。隨著氣驅(qū)流量的增大[23]，孔隙中一些微細顆粒被驅(qū)出，孔隙流通能力改善，滲透率增大。但隨著驅(qū)替壓差的繼續(xù)增大，巖樣滲透率逐漸減小，這是由于采用過大生產(chǎn)壓差相當(dāng)于增大了儲層的圍壓，導(dǎo)致儲層的滲透率再次降低，同時巖芯受到應(yīng)力傷害，使得巖石骨架變形，微小顆粒脫落而造成出砂量持續(xù)增多。

因此，生產(chǎn)壓差越大，出砂風(fēng)險越大，其實質(zhì)是儲層中氣流速度的改變。特別是在儲氣庫強注強采、多周期運行的生產(chǎn)模式下，生產(chǎn)壓差對儲氣庫地層出砂的影響更加明顯。

通過核磁共振儀，得出實驗前后孔徑分布、孔喉分布圖，如圖6、圖7 所示。

圖6 2#巖芯實驗前后孔徑分布對比Fig.6 Comparison of pore size distribution of 2#core before and after experiment

圖7 2#巖芯實驗前后孔喉分布對比Fig.7 Comparison of pore throat distribution before and after 2#core test

從圖6 可知，實驗前后孔徑分布圖都呈現(xiàn)雙峰分布，以大、中孔徑為主；實驗后較實驗前相比，主峰上移，大、中孔譜峰面積增大，表明隨著驅(qū)替壓差的不斷增大，巖石骨架破壞，巖芯持續(xù)出砂，致使大孔徑增多，孔隙度增大。

孔喉分布實驗前后結(jié)果（圖7）對比發(fā)現(xiàn)，實驗前后均以微喉、細喉、中喉分布為主，實驗后與實驗前相比，微喉分布基本不變，細喉與中喉增多，表明隨著驅(qū)替壓差的增大巖芯骨架變形，細小顆粒脫落出砂。

2.3 滲透率對出砂的影響

2.3.1 滲透率影響實驗步驟

使用3#、4#和5#巖芯，實驗步驟與2.1.1 中步驟一致，僅需將第5 步替換成：用滲透率不同的巖芯，按照實驗設(shè)定依次從小到大改變驅(qū)替壓差，待巖芯兩端達到穩(wěn)定狀態(tài)時（至少30 min）；每測量完一個實驗梯度，取出實驗巖芯，烘干1 h，稱量干重，計算巖芯出砂量和滲透率。

2.3.2 滲透率對實驗結(jié)果的影響及分析

滲透率與階段出砂量、累計出砂量關(guān)系曲線如圖8 和圖9 所示。

圖8 不同滲透率與階段出砂量的關(guān)系曲線Fig.8 Relation between different permeability and staged sand production

圖9 不同滲透率與累計出砂量的關(guān)系曲線Fig.9 Relationship of cumulative sand production with different permeability

從圖8 和圖9 可知，在同一生產(chǎn)壓差下，隨著滲透率的增加，出砂量隨之增大。同一滲透率下，生產(chǎn)壓差越大，出砂量越大。當(dāng)滲透率為71.4 mD 時，驅(qū)替壓差為3 MPa 之前巖芯不出砂，而高滲情況下，巖芯從驅(qū)替壓差為2 MPa 時就已開始出砂。表明滲透率越大，巖芯膠結(jié)程度越疏松，越容易出砂。

通過核磁共振儀，得出滲透率不同的3 種巖芯在實驗前后的孔徑分布、孔喉分布，見圖10。從圖10a 可見，滲透率為612.5 mD 巖芯的孔徑實驗前呈三峰分布，實驗后呈不明顯雙峰分布，實驗后較實驗前相比，主峰略微下移與左偏，主峰面積變小，次峰面積增大，表明出砂導(dǎo)致巖芯內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)變得比較復(fù)雜，大、中孔徑減少，小孔徑增多。

圖10 不同滲透率巖芯實驗前后孔徑、孔喉分布對比Fig.10 Comparison of pore and throat size distribution before and after experiments at different permeability

從圖10b 可知，612.5 mD 巖芯實驗前后均是以微喉、細喉、中喉分布為主，實驗后與實驗前相比，微喉增大，細喉基本不變，中喉減少，微喉增加的數(shù)量是中喉減少的數(shù)量。

321.6 mD 巖芯實驗前孔徑呈不明顯雙峰分布（圖10c），實驗前后均以大、中孔徑為主，實驗后較實驗前主峰未發(fā)生改變，僅僅是微小孔徑增多，該巖芯出砂程度介于71.4 mD 與612.5 mD 之間。相比612.5 mD 巖芯，實驗前后孔喉變化規(guī)律基本一致，只是實驗前后變化幅度略?。▓D10d）。

71.4 mD 巖芯實驗前后孔徑均呈現(xiàn)雙峰分布，形態(tài)基本一致，未發(fā)生明顯改變，實驗后較實驗前相比，整體譜峰稍稍上移（圖10e），這表明該巖芯出砂非常少，實驗前后孔隙結(jié)構(gòu)基本沒有發(fā)生明顯變化。從圖10f 分析來看，實驗前后孔喉分布也未發(fā)生明顯改變，表明低滲巖芯在實驗設(shè)定驅(qū)替壓差下，相較于高滲巖芯不容易出砂。

2.4 地層壓降對出砂的影響

2.4.1 地層壓降影響實驗步驟

使用6#巖芯，實驗步驟與2.1.1 中步驟一致，僅需將第5 步替換成：按照實驗設(shè)定依次從小到大改變圍壓，待巖芯兩端達到穩(wěn)定狀態(tài)時（至少30 min）；每測量完一個實驗梯度，取出實驗巖芯，烘干1 h，稱量干重，計算巖芯出砂量和滲透率。

2.4.2 地層壓降影響實驗結(jié)果及分析

地層壓降（對應(yīng)有效應(yīng)力的變化）與階段出砂量、累計出砂量和滲透率關(guān)系曲線如圖11 所示。

圖11 有效應(yīng)力與出砂量及滲透率的關(guān)系曲線Fig.11 Relationship between simulated formation pressure drop and sand production and permeability

從圖11 可知，隨著有效應(yīng)力的增加，巖石孔隙被壓縮，滲透率很快下降。在生產(chǎn)過程中，由于地層流體的采出導(dǎo)致儲層孔隙壓力降低，而上覆巖層壓力保持不變，則儲層所受有效凈應(yīng)力增大使得孔隙結(jié)構(gòu)因為受壓變形，甚至堵塞孔隙喉道，導(dǎo)致儲層滲流能力降低。

實驗中，在有效應(yīng)力到10.0 MPa 時才開始出砂，而且出砂量隨著有效應(yīng)力的升高先升高后又降低，當(dāng)有效應(yīng)力升高到28.0 MPa，巖芯已基本不出砂。在有效應(yīng)力為13.0 MPa 時，出砂量出現(xiàn)急劇增大，此時臨界環(huán)壓為13.5 MPa。當(dāng)圍壓升高到一定值后，地層骨架砂被壓碎，滲透率大幅度地下降，產(chǎn)氣量減少，巖石孔隙閉合，自由砂已無法自由地流動，表現(xiàn)為巖芯已不出砂[17]，實驗前后的孔徑、孔喉分布見圖12 和圖13。

圖12 6#巖芯實驗前后孔徑分布對比Fig.12 Comparison of pore size distribution before and after the 6#core test

圖13 6#巖芯實驗前后孔喉分布對比Fig.13 Comparison of pore-throat distribution before and after the 6#core test

由圖12 可知，實驗前后孔徑均呈不明顯雙峰分布，都以大、中孔徑為主，實驗后較實驗前相比，實驗后主峰明顯下降，主峰面積減小，大、中孔徑數(shù)量減少，表明隨著圍壓的不斷增大，巖芯孔徑被壓縮。

由實驗前后孔喉分布（圖13）可知，實驗后微喉數(shù)量增加，細喉、中喉和粗喉明顯下降，表明地層壓力下降，圍壓與有效應(yīng)力不斷增大，致使孔喉被壓縮。

2.5 含水率對出砂的影響

2.5.1 含水率影響實驗步驟

使用7# 巖芯，實驗步驟與2.1.1 中步驟一致，僅需將第5 步替換成：按照實驗設(shè)定依次從小到大改變含水率，待巖芯兩端達到穩(wěn)定狀態(tài)時（至少30 min），例如，進行含水率20%驅(qū)替實驗時，通過恒速恒壓泵設(shè)定水的流速為0.05 mL/min，待管線出口端穩(wěn)定持續(xù)出水時將管線連接到巖芯夾持器，同時打開氣瓶進行氣水同步驅(qū)替，實驗過程中改變驅(qū)替壓差（1～4 MPa）求取氣體有效滲透率和出砂量，直到含水率達到20%時停止實驗；每測量完一個實驗梯度，取出實驗巖芯，烘干1 h，稱量干重，計算巖芯出砂量和滲透率。

2.5.2 含水率影響實驗結(jié)果及分析

不同含水率下驅(qū)替壓差與階段出砂量、累計出砂量的關(guān)系曲線如圖14 和圖15 所示，不同含水率下滲透率與驅(qū)替壓差的關(guān)系曲線如圖16 所示。

圖14 7#巖芯不同含水率情況下驅(qū)替壓差與階段出砂量的關(guān)系曲線Fig.14 Relationship between displacement pressure difference and stage sand production under different water content of 7#core

圖15 7#巖芯不同含水率情況下驅(qū)替壓差與累計出砂量的關(guān)系曲線Fig.15 Relationship between displacement pressure difference and cumulative sand production under different water content of 7#core

圖16 7#巖芯不同含水率情況下滲透率與驅(qū)替壓差的關(guān)系曲線Fig.16 Relationship between permeability and displacement pressure difference under different water content of 7#core

相同含水率下，隨著驅(qū)替壓差增加，出砂量增加。干樣氣驅(qū)時在驅(qū)替壓差較小時巖芯不出砂，對于含水情況下巖芯就比較容易出砂，同一驅(qū)替壓差下，出砂量隨著含水率的增加而增加。因為巖芯見水后，內(nèi)部黏土礦物水化膨脹，巖石強度降低；同時氣水兩相流動增大了滲流阻力[7，28]，對孔隙喉道剪切應(yīng)力增大，巖芯更容易遭到破壞；而且氣水兩相流動的攜砂能力強于單相氣驅(qū)，地層更容易出砂。

隨著驅(qū)替壓差的增大，干樣氣驅(qū)時巖芯滲透率升高，而含水情況下巖芯滲透率呈現(xiàn)下降趨勢（圖16）。主要由于巖芯的孔喉比較小，大顆粒自由砂橋架堵塞所致。且同一驅(qū)替壓差下，含水率越高，其滲透率越低，這是因為黏上礦物水化膨脹降低了滲透率。

在干樣氣驅(qū)條件下，巖芯夾持器出口端出砂量較小，幾乎不出砂；當(dāng)巖樣含水率從20% 提高到40%時，巖芯夾持器出口端出砂量較大，當(dāng)含水為40%～60%時，出砂量逐漸增大但增加速度有減緩趨勢。當(dāng)含水達到80% 時，巖芯的出砂量又明顯增加。

不同含水率巖芯的孔徑與孔喉分布如圖17所示。

圖17 不同含水率巖芯孔徑、孔喉分布對比Fig.17 Comparison of pore and throat size distribution at different water cut

從圖17a 和圖17b 可知，干樣氣驅(qū)較實驗前相比，巖芯孔徑均呈現(xiàn)雙峰分布，以大、中孔徑為主，主峰面積不變，次峰面積稍微增大，微小孔徑增多；微喉增多、細喉增多，中喉減少。

從圖17c 和圖17d 可知，含水20%與干樣氣驅(qū)相比，巖芯孔徑分布主峰面積減少，次峰面積增大，表明微小孔增大，大、中孔減少；微喉與細喉增多，中喉減少。

從圖17e 和圖17f 可知，含水40%與含水20%相比，巖芯孔徑分布主峰面積增多，而微喉和中喉增多，細喉減少。

從圖17g 和圖17h 可知，含水60%較含水40%巖芯孔徑分布相比，主峰面積減少，大中孔徑減少，而微喉、細喉和中喉均不同程度的減少。

從圖17i 和圖17j 可知，含水80%較含水60%巖芯孔徑分布相比，主峰面積增大，大中孔徑增多，而微喉與中喉增大，細喉減少。

3 結(jié)論

1）隨著氣體流速的增大，滲透率先增大后減少，然后保持不變的過程中，出砂量先增大后減小直到不出砂。新疆H 儲氣庫在早期無水生產(chǎn)時，即使有少量砂產(chǎn)出，也只是孔隙的游離砂，適當(dāng)出砂反而會提高地層滲透率進而提高氣井注采氣能力，但需做好井口除砂工作，以保障地面設(shè)施的運行安全。

2）生產(chǎn)壓差增大，其出砂量一直持續(xù)增大，滲透率先緩慢增加后急劇減少；在同一生產(chǎn)壓差下，滲透率越大，出砂量越大，且滲透率越小的巖芯在小生產(chǎn)壓差下不出砂。實驗臨界生產(chǎn)壓差為5 MPa，在儲氣庫強注強采的特殊生產(chǎn)模式下，控制生產(chǎn)壓差對于地層出砂防控尤為重要。

3）圍壓增大，有效應(yīng)力增大，滲透率持續(xù)下降，而巖芯剛開始不出砂，隨后出砂量增大到某一臨界值后又開始減少直到不出砂；同一驅(qū)替壓差下，含水率越大，出砂量越大，滲透率卻越低。從實驗前后孔徑分布對比發(fā)現(xiàn)，含水率與地層壓力下降是影響新疆H 儲氣庫地層出砂的主導(dǎo)因素。