低渗透油藏两相渗流参数及驱油效率的应力敏感性研究

储层物性参数及渗流参数受作用在岩石上的应力状态的影响。开发过程中由于地层压力的下降而导致应力状态变化,这种变化会带来岩石的不可逆伤害而影响物性参数、渗流参数及开发效果。建立了室内模拟地层压力变化的实验技术。定量研究了地层压力下降过程中油水两相渗流特征以及水驱油效率的变化规律。借助压汞、核磁共振等测试手段,分析地层压力下降过程中岩石孔喉结构特征参数的变化规律,定性研究了低渗透油藏两相渗流参数及水驱油效率的应力敏感性作用机制。研究结果表明,低渗透油藏岩石的油水两相渗流参数及水驱油效率具有应力敏感性,且岩石的渗透率越低,应力敏感性越强。不同渗透率级别岩石孔喉尺寸的差别决定两相渗流参数及水驱油效率的应力敏感程度。研究结果可为低渗透油藏的储层保护和水驱高效开发提供理论指导。     

考虑应力敏感性的低渗气藏压裂气井产能模型

 渗透气藏孔喉致密存在应力敏感性,而且气井投产前普遍进行压裂,因此建立考虑应力敏感性的气井产能模型具有一定的意义。选用塔里木低渗透气藏的岩心开展应力敏感性实验,实验表明低渗透气藏存在较强的应力敏感性,渗透率越低,应力敏感性系数越大,应力敏感性越强。将压裂气井的渗流区域划分为裂缝两端的径向流和裂缝两边的线性流推导了考虑应力敏感性的压裂气井产能模型。应力敏感对压裂气井产能有较大影响,应力敏感性越强的气藏,产能损失率越高,随着井底流压的降低,应力敏感性引起的产能损失增加。压裂是改善受应力敏感性影响的低渗气藏气井产能的有效途径。     

低渗透储层中氮气的微尺度流动及其对渗流的影响

从气体在低渗透储层微米量级孔喉中的微尺度流动规律研究入手,探讨低渗透储层中气体的非线性渗流机理.实验研究了气体(N2)在内径为2.05～10.10μm微管中的流动规律.结果表明:气体在微管中的流动具有明显的微尺度效应,表现为实测流量大于经典流体力学理论预测流量;管径越小,流动压力越小,微尺度流动效应越强,实测流量与预测流量的偏离越显著.根据微管实验数据,结合毛管束模型,研究了气体微尺度流动效应对渗流的影响.结果表明:考虑孔喉中气体的微尺度流动效应后,低渗透多孔介质中气体的渗流具有非线性特征,表现为视渗透率随流动压力的减小而增加;多孔介质平均孔喉直径越小,视渗透率随压力的变化越明显.     

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。     

多孔介质宏观参数表征微观孔隙结构复杂程度的新方法

针对目前多孔介质微观孔隙结构表征参数与宏观参数相关性低、数据分散的问题,分析了压汞法存在的不足,结合毛管束模型理论,提出了一种用多孔介质的宏观参数渗透率和孔隙度计算表征多孔介质微观孔隙结构复杂程度的新方法。该参数综合表征了多孔介质微观孔隙结构的孔喉大小、变径、变形、迂曲度、交叉和配位数等复杂程度,同时还能很好地表征多孔介质储存能力和渗流能力。该参数具有很强的工程意义和理论意义,它决定了水驱油见水的快慢,可以作为储层评价分类参数,且易得和使用方便。     

有效应力对低渗低孔介质孔渗参数的影响

随着油田开发,地层内孔隙压力逐步降低,岩石骨架所受到的有效应力随之增大,岩石的物性参数也随之改变,主要表现为渗透率降低,孔隙度减小。本文主要研究了低渗透多孔介质的孔隙度、渗透率和孔隙体积压缩系数与作用在岩石上的有效应力的关系实结果表明有效应力对渗透率的影响较大,产生不可逆伤害,而对孔隙度的影响较小,孔隙压缩系数仅仅是有效应力的函数。     

低渗透储层应力敏感性研究

虽然目前国内外对于低渗透储层应力敏感性的研究很多,但争论较大,未形成一致的看法。本文从室内实验和理论研究两方面出发,深入研究了低渗透储层的应力敏感性及其变化规律。在此基础上,利用渗透率应力敏感系数,结合分形理论,建立了考虑岩石内部结构、外部有效应力变化等多种因素影响下的渗透率变化规律的公式。研究表明,由于孔隙结构的特殊性,有效应力变化对储层渗透率影响较大,而对孔隙度影响很小。渗透率随有效应力的增加而不断减小,但其程度不断减弱,且存在永久伤害;渗透率越小,应力敏感性越强;同时快速的加压方式比慢速的加压方式对岩石的伤害更大。应力敏感系数可以定量表征岩石应力敏感性的强弱;考虑多种因素影响的预测公式,可以准确反映岩石的应力敏感情况,具有广泛的适用性。     

超低渗透砂岩平板模型应力敏感性实验

 针对目前超低渗透储层应力敏感性测量存在的问题,本文采用超低渗透露头砂岩平板模型,以地层水为实验流体,在三轴应力相同的条件下,进行了平板模型的应力敏感性实验,并与小岩心的气测和水测应力敏感性实验结果进行对比,研究超低渗透储层的应力敏感性特点.形成了一种新的储层应力敏感性测试方法,研究表明,实验流体的物理性质会影响应力敏感性的评价结果,常规气测应力敏感性的结果偏大.实验岩心的尺寸会影响应力敏感性的评价结果,在本次实验条件下,平板模型的应力敏感性比小岩心的应力敏感性弱;平板模型渗透率变化规律与小岩心水测结果相近,与小岩心气测结果差别较大;平板模型在低有效应力区间的应力敏感性与小岩心水测结果相似,但由于受力不均匀,导致在高有效应力区间的应力敏感性比小岩心水测结果弱.平板模型不同位置的应力敏感性表现不同,应力敏感性在主流线和采出井附近的影响较大,且在低有效应力区间的影响程度大于高有效应力区间.     

储层多孔介质中烃类液体非平衡吸附实验研究

油气体系在地层多孔介质中储集和渗流,与储层多孔介质形成一个相互作用的系统.由于储层岩石孔隙小、比表面大,部分流体将吸附于孔隙表面,形成吸附相,进而影响流体相态和渗流规律,尤其在低渗透多孔介质中,吸附现象更为严重.在分析研究多孔介质中液烃吸附特点的基础上,进行了真实岩心中三元烃类液体混合物的吸附实验研究.研究结果表明,对于低渗透储层,吸附的影响不能忽略.     

低渗透储层原位条件下应力敏感性评价

为探讨围压和孔隙压力对岩石渗透率的影响及岩石渗透率敏感性评价的新方法, 选取松辽盆地3块低渗透储层岩样, 采用岩石伺服三轴实验系统, 分别做常规条件和原位条件下的应力敏感性评价, 得到三方面结果。1) 3块样品的渗透率随围压增大而降低, 随着孔隙压力的增大而增大。2) 原位条件下, 物性越差的样品储层应力敏感性越强。借助扫描电子显微镜和恒速压汞实验, 解释了低渗透储层敏感性差异存在的机理。储层岩石喉道的大小和形态、黏土含量和类型、矿物胶结程度是决定渗透率敏感性差异的原因。3) 塑性矿物含量和类型是决定渗透率敏感性差异的主要因素, 即云母、黏土等塑性矿物含量越高, 致密岩石储层渗透率应力敏感性越强。在实际工作中, 评价岩石渗透率敏感性时一般只考虑围压单因素的影响, 会对评价结果带来较大的人为误差, 而岩样地层所处的孔隙压力等条件对渗透率影响不容忽视。为准确地认识低渗透储层的应力敏感特征, 制定更合理的生产压差, 建议进行岩样渗透率敏感性评价时, 恢复地下原位条件。     

低渗透油藏二元复合驱微观机制研究

 选取不同渗透率级别的低渗和特低渗储层岩心进行水驱、二元驱油实验,研究不同驱替方式、驱替压力梯度对驱油效率的影响.实验结果表明,对于低渗透油藏,二元驱油效率高于水驱,随着压力梯度的增大,驱油效率增加,并且渗透率越低,增加幅度越明显.通过核磁共振T₂谱与恒速压汞微观孔喉测试相结合,分析岩心束缚水状态含油饱和度分布及残余油分布规律,发现较高压力梯度下二元驱替后,低渗透岩心中细微孔隙残余油较少,而高渗透岩心中较大孔隙残余油较多.     

鄂尔多斯盆地南泥湾超低渗油藏物性及孔隙结构特征

在岩心观察基础上,根据铸体薄片、扫描电镜、压汞等资料,对鄂尔多斯盆地南泥湾超低渗油藏的物性和孔隙结构特征进行了深入研究,并分析了其影响因素.研究结果表明,该区块属于典型的低孔、超低渗油藏,储层以粒间溶孔和残余粒间孔为主,孔隙组合为粒间孔-溶孔和溶孔-粒间孔.孔隙直径小,面孔率低,分布不均匀,平均配位数小于1.5.喉道类型以片状和弯片状为主,多为细孔喉,孔隙间连通性差,存在比较多的无效孔隙.储层岩性细、压实程度高以及重结晶作用是造成孔隙度小,喉道狭窄,渗透率低的主要原因.灰质含量对渗透率的影响也十分明显.研究成果为开发措施的实施提供了依据.     

消除滑脱效应的致密砂岩储层应力敏感评价

室内评价储层岩石应力敏感程度多采用气体渗透率作为评价参数,而致密砂岩储层岩性致密,孔喉细小,受气体滑脱效应的影响,所测气体渗透率偏高,导致致密砂岩储层应力敏感程度被低估。针对常规方法导致致密砂岩储层应力敏感程度被低估的问题,以鄂尔多斯盆地镇泾油田长8致密砂岩储层为例,采用等价液测渗透率作为评价储层应力敏感的参数,消除了气体滑脱效应对实验结果的影响;并结合平面径向流理论,分析了应力敏感对产能的影响。结果显示,采用气测渗透率低估了致密砂岩储层岩石应力敏感的程度;并且岩心渗透率越低、有效应力越大、低估程度越严重;随有效应力的增加,致密砂岩岩心的气测渗透率、等价液测渗透率均呈先快速降低后缓慢降低的趋势,渗透率变化率与有效应力之间呈幂函数关系;应力敏感现象导致生产井井底附近存在"渗透率漏斗";并且储层渗透率越低、生产井井底压力越低,"渗透率漏斗"越深,延伸的范围越广,应力敏感对产能的影响越大。     

高南油田东三段低渗储层特征及其控制因素

以储层微观特征及孔隙结构分析为手段,对高南油田低渗储层的特征及其控制因素进行了研究.结果表明:高南东三段储层岩石类型以长石岩屑砂岩及岩屑长石砂岩为主,储层中起决定作用的孔隙类型主要为粒间溶孔及长石粒内溶孔;喉道主要为片状及弯片状,发育了大孔粗喉型、大-中孔中-细喉型、中孔细喉型、细孔细喉型、微细孔喉型等5种孔喉组合类型;高南东三段60%以上的储层属低渗储层,砂体成因类型、成岩作用及储层微观孔隙结构等是控制低渗储层形成的主要因素;多数低渗储层属于分流河口砂坝成因,压实作用是低渗储层形成的关键成岩作用,储层中喉道直径均值较低及喉道类型是决定研究区储层低渗的直接原因.     

有效应力作用下岩石渗透性和电性响应特征

针对砂岩储层有效应力变化对渗透率和地层因素的影响,通过分析不同形状孔喉在有效应力作用下的形变规律,推导出有效应力变化对配位数z、孔喉分布变异系数V_r、水力半径r_H、孔喉长度l和孔喉截面纵横比ε等5个结构参数的影响;结合BLM模型分析,推导出地层因素、渗透率与有效应力间存在乘幂、线性和对数线性等3种响应关系。选取不同地区、不同物性砂岩的地层因素和渗透率的有效应力响应实验数据进行了验证。结果表明,对于高孔高渗砂岩,有效应力作用下地层因素和渗透率变化主要是由于水力半径r_H变化引起的,表现为有效应力作用下的孔喉形变;对于低孔低渗砂岩样品,有效应力作用下地层因素和渗透率发生变化主要是由于配位数z和水力半径rH变化所导致,即孔喉形状和连通性均发生变化。     

页岩气表观渗透率与多流动机理及有效应力演化关系

由于多尺度孔隙存在纳米尺度到宏观尺度的过渡,气体在页岩中流动的主导机制会在达西流和努森扩散等运移机理之间发生转换,该现象结合页岩基质内的气体吸附作用使得页岩气渗透率的测算变得更为复杂.因此,在实验室尺度确定有效应力及气体运移方式对渗透率的综合影响力对实际页岩气开采中的渗透率及产量评估准确性有着不可忽视的影响.采用脉冲衰减渗透率测算法,在不同围压条件下,对氦气和二氧化碳在富含有机质的页岩薄片中的气体渗透率进行测量.结果表明:努森扩散作用在低孔压时对页岩气渗透率有显著的正面影响,其强度与孔压成反比.在较大围压作用下的高孔压下的超临界二氧化碳可导致页岩基质最大吸附量降低,进而增加表观渗透率.表观渗透率随着有效应力的变化在不同孔压区间有着截然相反的趋势,有效应力系数此时出现非单一值,其主要是由于孔压变化带来的气体流动机理变化而引起的.     

用气测渗透率法评价川东南龙马溪组页岩流体敏感性

孔喉致密、黏土矿物含量高使得川东南龙马溪组页岩气层具有严重的潜在流体敏感性损害特征。在目前的页岩液体敏感性评价中,研究人员还只是简单地沿用行业标准法,而没有形成系统地针对页岩液体敏感性的评价方法。提出气测渗透率法来评价页岩流体敏感性,并在川东南地区下志留统龙马溪组页岩储层应用,评价结果表明该区块水敏性强、盐敏性强、碱敏性强、酸敏性中等偏强,为合理开发该区块页岩气藏提供了理论基础。与常规方法相比,气测渗透率法不需计量岩心出口端流量,而是测量液体处理后的岩心烘干后的气体渗透率来评价损害程度,从而解决了因页岩液体渗透率极低而引起的测试时间长、实验误差大等问题。此外,气测渗透率法采用气体为实验介质,更符合气井生产实际。     

裂缝发育的特低渗透砂岩储层特征

 裂缝的发育对特低渗透砂岩储层有重要影响。基于室内实验数据,从孔渗关系、微观孔隙结构、应力敏感性及油水两相渗流等角度对裂缝发育储层的特征进行了分析,结果表明:与裂缝不发育的储层相比,相同孔隙度下裂缝发育储层的渗透率更高,孔隙度10%~20%时,裂缝发育储层渗透率约为裂缝不发育储层的3~5 倍;渗透率相同时,裂缝发育储层喉道半径分布范围更宽,大尺寸的喉道比例更高,主流喉道半径更大,渗透率主要由大喉道贡献;裂缝发育储层应力敏感性更强,有效应力增大引起的渗透率损失约为裂缝不发育储层的2~3 倍;裂缝发育储层束缚水饱和度和残余油饱和度均较高,两相共渗区范围窄,随着含水饱和度的增大,油相曲线急剧下降,水相曲线上凸型快速抬升,且幅度很大,无水采油期很短且期内采出程度低,见水后含水率急剧上升,最终采收率很低。     

低渗砂岩克氏渗透率影响因素实验研究

室内实验是认识储层渗流规律的有效手段,低渗岩石气体渗流受到滑脱效应的影响。国内外学者在滑脱效应影响因素及受滑脱效应影响的渗透率参数测量方面进行了大量研究,但结论仍存在分歧。以鄂尔多斯盆地苏里格气田低渗砂岩气藏为研究对象,设计了新的岩心含水饱和度的建立方法,通过实验方法研究了含水饱和度、有效应力及二者耦合作用对低渗岩石气体滑脱效应的影响规律。结果表明,不同含水饱和度条件下(低于束缚水饱和度)岩心的气测渗透率与平均压力倒数仍然呈线性正相关关系,含水饱和度越高,滑脱因子越小,滑脱效应越弱;对于干岩样,围压增大气体滑脱效应变强,且滑脱因子随有效应力的增加呈线性增加的趋势,进行岩石应力敏感性实验过程中,若忽略滑脱效应的影响,未对气测渗透率做校正,实验评价结果偏低;含水饱和度比介质变形对气体滑脱效应的影响更强,对于高含水饱和度的低渗岩心,滑脱效应影响微弱,且受有效应力的影响不大。这为低渗砂岩气藏渗流机理研究提供了新思路。