特低渗透储层岩石渗透率应力敏感新机制

 地层岩石多孔介质的渗透率应力敏感性一直是石油工业与岩土工程建设等领域持续研究的一个热点课题.在低渗透岩石渗透率应力敏感性实验研究的基础上,提出了毛管束-孔隙网络渗流模型的多孔介质渗透率应力敏感新机制,该模型充分考虑了多孔介质孔隙之间相互连通的复杂性、渗流迂曲度以及不同类型和大小的孔隙对多孔介质渗透率贡献率的差异.有效应力作用下,低渗岩石中作为主要渗流通道的较大孔喉首先被压缩变小,流体渗流阻力和孔隙迂曲度均同时增大,这是导致有效应力加载初期岩石渗透率急剧减小的主要原因.同时渗透率越小的岩心,其中所发育的较大孔喉越少,该部分孔喉闭合后对岩心渗透率的影响越大,因此渗透率越小的岩石应力敏感性越强.与相关学者的研究成果对比表明,本文提出的新模型能够更好地解释低渗透岩石应力敏感性较强的内在原因.     

油气储层渗透率应力敏感性与启动压力梯度的关系

人们在进行油气储层渗透率应力敏感性实验研究时,得到的结论不统一。利用毛管模型及启动压力梯度理论,通过实验研究发现之所以会有不同的结论,是因为所取岩心的初始渗透率存在较大差异。经分析得到如下结论：由于启动压力梯度的存在,使得低渗、特低渗储层比中高渗储层具有更强的应力敏感性,当初始渗透率小于某一临界值时,渗透率越低对应力越敏感,大于此值后,渗透率降低只与有效应力有关,而与初始渗透率无关。在油气生产过程中,储层变形对低渗、特低渗油气藏生产的影响很强,加大了这类油气藏的开发难度。     

油气储层渗透率应力敏感性与启动压力梯度的关系

人们在进行油气储层渗透率应力敏感性实验研究时,得到的结论不统一。利用毛管模型及启动压力梯度理论,通过实验研究发现之所以会有不同的结论,是因为所取岩心的初始渗透率存在较大差异。经分析得到如下结论：由于启动压力梯度的存在,使得低渗、特低渗储层比中高渗储层具有更强的应力敏感性,当初始渗透率小于某一临界值时,渗透率越低对应力越敏感,大于此值后,渗透率降低只与有效应力有关,而与初始渗透率无关。在油气生产过程中,储层变形对低渗、特低渗油气藏生产的影响很强,加大了这类油气藏的开发难度。     

微裂缝超低渗储层的应力敏感实验研究

为了评价应力敏感对微裂缝超低渗透储层渗流的影响,采用微波炉加热方法,制备热应力微裂缝超低渗岩心(钻井取心很难取到微裂缝岩心),近似模拟实际成岩、沉积过程中形成的微裂缝;通过微裂缝岩心的应力敏感性室内实验,进行应力敏感性评价。结果表明:制造的微裂缝能够近似地模拟地层在成岩、沉积过程中形成的微裂缝;微裂缝岩心的渗透率应力敏感滞后程度不明显,应力卸载后渗透率恢复程度高,不存在强应力敏感;对岩石进行应力敏感性评价时,应以地层压力条件下的渗透率为初值,否则会夸大岩石的应力敏感性;在微裂缝低渗透岩心中,随着微裂缝所占导流能力的增加,微裂缝岩心的渗透率滞后恢复程度越高;应力敏感性对微裂缝超低渗储层的产能影响很小。     

鄂尔多斯盆地特低渗透砂岩储层裂缝压力敏感性及其开发意义

为了分析特低渗透砂岩储层高角度裂缝的压力敏感性特征,对鄂尔多斯盆地陇东地区延长组特低渗透砂岩储层基质岩样、含天然裂缝岩样和含人造裂缝岩样进行了对比实验。实验结果表明,特低渗透砂岩储层裂缝的压力敏感性十分明显,在无裂缝时基质岩块为中等程度敏感性,含裂缝时为强压力敏感性。裂缝的开度越大,渗透率越高,其压力敏感性越强,裂缝渗透率的恢复程度越小。裂缝的压力敏感性特征对特低渗透砂岩油藏开发具有十分重要的意义。     

特低渗透砂岩储层应力敏感性实验

 应用室内低渗透物理模拟实验手段,研究了微裂缝发育和微裂缝不发育的特低渗透砂岩岩样的应力敏感性特征,并对比分析了两类样品的应力敏感性差异。研究结果表明,无论储层是否发育微裂缝,储层渗透率越小,其应力敏感性越强;微裂缝不发育时,渗透率小于2×10^-3μm²的储层应力敏感性较强且其强度随渗透率的降低而急剧增大,而渗透率大于5×10^-3μm²的储层应力敏感程度较弱;微裂缝发育的储层的应力敏感性明显强于微裂缝不发育的储层,有效应力增大时,微裂缝发育的储层的渗透率损失为微裂缝不发育的储层的2—3倍,而有效应力降低后,渗透率不能完全恢复,微裂缝发育的储层的渗透率损失约为微裂缝不发育的储层的5倍。研究结果对制定合理的特低渗透油田开发方案具有实际指导意义。     

柴达木盆地英西E~2_3碳酸盐岩油相渗透率与应力的敏感关系

为搞清英西地区碳酸盐岩储层油相渗流的应力敏感性强弱及变化规律,以柴达木盆地英西E~2_3碳酸盐岩储层天然岩心为研究对象,在储层岩石储渗空间分类的基础上,通过敏感性实验得到单相油渗透率与有效应力的敏感关系。采用分段拟合的方式对应力敏感曲线高压段和低压段进行拟合,分析不同储渗空间类型拟合参数的差异,结合扫描电镜、X衍射分析等测试结果,对应力敏感性机理进行探讨。实验结果表明,英西E~2_3碳酸盐岩储层油相渗流存在强应力敏感性,伤害率分布在59. 6%～99. 99%,呈现出气测渗透率越大,油相渗透率越大的趋势,低压下关系较为明显,但在高压下关系不明显;岩石渗透率越大,存在伤害率越大,恢复率越小的趋势,各储渗空间类型的岩石应力敏感性差异主要受矿物成分和孔隙结构控制。     

测试条件对低渗气藏岩心应力敏感性的影响

研究三轴应力测试时,分别改变岩心出口端回压、轴向应力大小及围压加载速度,分析其对低渗气藏岩心渗透率应力敏感性测试结果的影响。实验结果表明:低渗气藏岩心无因次渗透率与净围压之间符合指数函数关系,随净围压增大,无因次渗透率逐渐减小;随出口端回压的增大,孔隙压力增大,气体滑脱效应逐渐减弱,测得的应力敏感性越强,且渗透率越低或净围压越大,气体滑脱影响越明显;随轴向应力的增大,低渗气藏岩心应力敏感性越来越弱;围压加载越快,岩石应力敏感系数越大,测得的应力敏感性越强,但增加幅度变小。通常实验加载速度远远大于现场实际,要获得真实低渗气藏应力敏感性,应选择合理的加载速度或根据实际加载速度对应力敏感系数进行修正。     

非线性渗流对低渗气藏采收率的影响

 低渗透气藏开发过程中普遍存在非线性渗流,研究非线性渗流对采收率影响对于合理开发此类气藏具有一定意义。选取塔里木某低渗透气藏的岩心开展不同渗透率和含水饱和度条件下的非线性渗流实验,实验表明低渗透气藏存在启动压力梯度和较强的应力敏感性。渗透率越低、含水饱和度越高,启动压力梯度越大,应力敏感性越强,非线性渗流特征越明显。非线性渗流对低渗透气藏采收率有较大影响。启动压力梯度越大、应力敏感性越强的气藏,最终地层废弃压力越高,采收率越低。在低渗透气藏开发部署时,尽量寻找较高渗透率和较低含水饱和度的储层,优先开发。同时,井网加密调整、储层改造、降低含水饱和度也是提高低渗透气藏采收率的有效途径。     

不能用净应力评价低渗砂岩岩石应力敏感性

理论研究表明,低渗岩石由于存在微裂缝,净应力不等于有效应力。为了进一步论证净应力与有效应力的关系,开展了相关的实验研究,实验包含了老化处理和4个不同围压下的降内压实验,采用稳态法测定内压下降过程中各个压力点的渗透率值。实验结果表明：在不同围压下,净应力相等的点对应的渗透率值不相等,不能用净应力替代有效应力评价储层岩石的应力敏感性。此外,在低围压下渗透率的变化幅度较大;在高围压下,渗透率的变化幅度较小。最后,对实验岩样进行了储层岩石的应力敏感性评价,结果表明该低渗致密砂岩储层表现为中等应力敏感。     

超低渗透油层温度-应力-渗流的流固耦合效应

目的在于研究由于注入流体的温度过低而引起超低渗透油层渗透率和孔隙结构变化的温度-应力-渗流的流固耦合效应.实验选用了长庆超低渗油藏的岩心,在恒压和各种不同温度下测定了岩心的渗透率.实验结果表明:①随着温度的降低,岩心的渗透率不断降低,大约2/3的超低渗岩心在25℃左右时会出现裂缝直至断裂.在25~15℃温度段内,流体通过超低渗透多孔介质的渗透率对温度最敏感,其变化程度最大(要么降低的幅度最大,要么出现裂缝),且这种变化是部分不可逆的.②随着温度的升高,岩心的渗透率稍有增加,当温度再开始下降时,渗透率下降,温度下降到原始地层温度时渗透率的值比初始值要大,但增加的幅度不大.因此,注水开发低渗透和超低渗油田时应尽量避免冬季投产和施工作业.在正常的开发状态下应在合理的生产压差下,合理选择或保持适当的注水温度,尽量降低冷伤害对开发效果的影响,保持油藏的稳产和高产.     

异常高压页岩气藏应力敏感及其合理配产研究

异常高压页岩气藏生产中表现为初期产量迅速递减的特征,这种情况一方面和页岩气低渗透压裂投产的方式 有关,另一方面可能和储层及压裂缝应力敏感有关。分析了页岩气井储层及压裂缝应力敏感特征,认为储层和压裂缝 在力学性质上有较大差别,应分别进行考虑,采用数值模拟方法计算了考虑应力敏感和配产大小对最终采气量的影 响,结果表明,储层的应力敏感对页岩气的生产影响较小,压裂缝应力敏感影响相对较大,如果考虑渗透率应力敏感只 和压力有关,则配产大小对最终采气量影响不大,而假设高产下具有更强的渗透率应力敏感衰竭曲线,则初期配产对 最终采气量影响较大,并采用图形诊断法进行分析,证实了这种情况下初期低配产气井生产潜能更大,研究成果可以 用于高压页岩气井的合理配产优化。     

应力敏感对裂缝性油藏合理注水时机及压力保持的影响

 对于具有应力敏感的裂缝性油藏,在开发过程中因地层压力下降导致基质与裂缝体积缩小,渗流能力降低.如何有效抑制这种油藏特性对开发效果和最终采收率的影响,是制定裂缝性油藏开发策略的关键.本文以渤海某裂缝性油藏为例,对应力敏感与注水时机及地层压力保持水平之间的密切关系进行分析和研究.结果表明:在不考虑应力敏感时,裂缝性油藏合理注水时机为地层压力降至饱和压力时实施注水;在考虑应力敏感时,裂缝性油藏合理注水时机由应力敏感程度决定.当油藏压力降至饱和压力处渗透率保留率在80%以上时,注水时机为地层压力降至饱和压力时实施注水.否则,必须在原始地层压力实施注水.同时,裂缝性油藏合理地层压力保持水平应该维持合理注水时机下的地层压力不变,但考虑到后期提液、打井等挖潜措施及综合调整的实施,可根据实际情况适当提高.     

低渗透油藏地层压力保持水平对驱油效率的影响

低渗透储层由于岩性致密、渗流阻力大、压力传导能力差,导致开发过程中地层压力下降快、下降幅度大,从而造成岩石骨架变形而影响其物性和渗流能力。这种变化必然会影响到油气井的产能和油气田的开发效果。作为评价油气田开发效果的重要参数驱油效率一直是油藏工作者研究的热点问题,多年来对驱油效率影响因素的研究主要集中在岩石固有性质(润湿性、孔隙结构)、流动介质(油水粘度比)、动力条件(驱替压力梯度及速度)等方面,遗憾的是未见到考虑地层压力保持水平因素的研究。通过室内流动实验,模拟再现了地层压力下降过程,研究了低渗透油气藏不同地层压力保持水平条件下驱油效率的变化规律。结果表明,水驱驱油效率是地层压力保持水、储层岩石初始空气渗透率的函数,其随着地层压力保持水平、储层岩石初始空气渗透率的下降而单调下降,表现出应力敏感性特征,且地层压力下降幅度相同时,储层岩石初始空气渗透率越低,水驱驱油效率降幅越大,驱油效率的应力敏感程度越强。分析认为储层岩石的弹塑性变形是驱油效率应力敏感性的根本原因,因而提出了储层岩石初始渗透率越低,越应尽早注水保持地层压力开发的低渗透油气藏开发理念,为高效开发低渗透率油气藏提供了理论依据。     

巴麦地区泥盆系超低渗储层敏感性评价实验

为了确定巴麦泥盆系储层在开采过程中受到的伤害类型及原因,对该储层岩样进行了敏感性评价实验研究.实验结果表明:巴麦地区泥盆系储层岩心速敏损害为弱,临界流速较低,为0.028 6m/d;水敏损害程度为中等偏强;无酸敏和碱敏;应力敏感损害程度为中等偏强至强.根据储层敏感性评价结果,建议在钻完井和开发等各个环节的工作液中加入防膨剂(如KCl等)防止水敏伤害;油井生产过程中应制定合理生产制度,防止速敏和压力波动造成储层应力伤害;酸化解堵技术可用于该储层.     

大45超低渗透油藏非线性渗流数值模拟

为了评价非线性渗流规律下的井网适应性,以大45超低渗透区块为例,应用研制的非线性渗流数值模拟软件进行数值模拟研究.设计6套井网转注方案研究不同转注时机对油田开发的影响,并优选最优方案.研究表明:非线性渗流数值模拟软件适用于超低渗透油藏;大45油藏现有菱形反九点500 m×100 m井网动用程度低,井网适应性差,需通过井网调整改善油藏动用程度;越早转注,采出程度越高;综合含水率60%左右为最佳转注时机;井网转注提高了地层压力梯度,增大了流动区域,进而改善了油田的开发效果;超低渗透油藏开发过程中,非线性渗流占据了流体渗流的主导地位,以非线性渗流规律为基础的数值模拟软件能够更准确地预测该类型油藏的开发特征.     

致密砂岩孔隙尺度应力敏感分析

油田开发过程中,有效应力随地层压力减小而增加,储层岩石发生形变,孔隙度及渗透率降低,应力敏感现象明显。基于应力敏感实验以及岩心CT扫描图像,采用MIMICS和ANSYS软件,利用有限元方法从孔隙尺度对致密砂岩岩心单轴受力及三轴受力过程进行模拟,分析了应力条件下孔隙结构的变化规律。结果表明:非均质性对储层应力敏感具有明显影响;单轴应力作用下,岩心孔隙边缘和孔隙连接处存在应力集中现象;节点位移呈层状分布且受应力传递的影响;三轴应力作用下,岩心骨架受力变形,孔隙概率分布左移,导致平均孔径、孔隙度及渗透率损失。孔隙度越高,其平均孔径降低幅度越大,即孔隙度降低幅度越大。     

应力敏感油藏压裂井产量动态规律研究

基于广义达西定律及流固耦合理论建立了渗透率各向异性疏松砂岩脱砂压裂人工裂缝-油藏系统流固耦合模型,模拟分析了压裂造缝及降压生产流固耦合作用对储层应力、孔渗特性及生产动态的影响．研究表明：脱砂压裂造缝对储层物性影响主要体现在近井眼10m以内,且造缝宽度越大影响越显著,远离井眼及人工裂缝后,储层物性变化明显放缓;开井初期,储层孔渗参数变化显著,随生产时间增加,储层孔渗参数趋于稳定,仅随空间位置而变化;在压裂造缝及降压生产流固耦合作用综合影响下,近裂缝储层弹性模量显著增加,储层孔渗参数显著降低,压裂井产量明显低于常规渗流模型预测结果．对应力敏感性较强储层进行生产动态分析时,必须充分考虑流固耦合作用影响．     

应力敏感条件下合理井底流压的判定研究

针对低渗透应力敏感性油藏,生产压差过大后会造成近井地带岩石破碎,从而导致渗透率下降,进而影响油井产能问题,为使低渗透油藏能够得到合理高效开发,本文介绍了渗透率变异系数的计算方法,并推导出考虑应力敏感对储层造成伤害情况下,采油指数和生产压差之间的关系模型,该模型可判定出最大采油指数所对应的流压就是合理井底流压。现场实例计算验证了模型的正确性并分析了渗透率变异系数对合理井底流压影响。指出渗透率变异系数越大,最大采油指数也越低,随井底流压的继续减小而降低的幅度也越大,最大采油指数所对应合理井底流压就越大。     

应力敏感对致密砂岩气藏气水两相渗流特征影响研究

随致密气藏开发进行,地层压力降低产生应力敏感从而影响气水两相渗流。通过非稳态气驱水实验模拟致密气藏地层条件下气水两相渗流过程,研究了苏里格气田某区块盒8致密储层应力敏感对气水两相渗流的影响。结果表明:围压增大,气水渗流能力降低、共渗区减小、束缚水饱和度增大但总出水量变化不大,由于气相和液相应力敏感存在差异,气相相对渗透率增大、水相相对渗透率减小。