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。     

低渗注水层的渗透率和启动压力梯度优化研究

由于取心资料和室内实验的局限,低渗透注水层的启动压力梯度和渗透率的求取已成为油藏工程分析的难点。以低速非达西渗流的半解析法为基础,导出激动边界的一种精确表达式。针对前人在采用试算法求解激动半径过程中的不足,提出并证明了使用二分法对激动边界进行数值求解的可行性。提出利用最优化算法对注水井的试注资料进行拟合的思路,可以计算储层的启动压力梯度和渗透率。从现场注水井的应用效果来看,该方法可操作性强、计算误差小,可以在低渗储层注水井的动态分析中推广应用。     

特低渗砂岩储层临界启动渗透率分析

根据特低渗油藏启动压力梯度的概念提出了临界启动渗透率概念.以鄂尔多斯盆地延长组特低渗砂岩储层岩心实验结果为基础,得到了拟启动压力梯度与储层渗透率之间的关系,建立了注采井间驱动压力梯度的变化规律分析.根据拟启动压力梯度与驱动压力梯度的关系,给出了临界启动渗透率的计算方法,以及注采井间临界启动渗透率的变化规律.结果表明,拟启动压力梯度的变化存在临界点;注、采井附近临界启动渗透率下限最低;在两井间中心附近临界启动渗透率下限达到最大.可见,建立有效的驱替压力系统,增大注采井间驱动压力梯度,降低临界启动渗透率,是实现特低渗储层高效开发的主要措施.     

煤样渗透率对有效应力敏感性实验分析

研究煤样渗透率对有效应力的敏感性.实验结果表明,在低有效应力水平下,煤样渗透率随着有效应力的增加而迅速减小,其变化规律符合负指数函数关系.由于煤层渗透率的影响因素比较复杂,定义了煤样渗透率对有效应力的敏感性系数,从而将影响因素进行归一化处理.根据渗透实验结果,拟合得到敏感系数与有效应力之间的幂函数关系,该敏感系数反映出煤样渗透率随有效应力的变化趋势.最后推导出基于敏感系数的煤样渗透率与有效应力的函数关系式.     

海上低渗透油藏非线性渗流渗透率下限实验研究

应力敏感对储层的损害具有不可逆性,启动压力梯度导致油藏中出现不流动区;因此,界定海上低渗透油藏非线性渗流的渗透率下限对制定高效开发技术政策至关重要。分别选取珠江口盆地东部10块和17块典型低渗透岩芯开展应力敏感实验和启动压力梯度实验研究。通过实验结果分析,分别建立了应力敏感、启动压力梯度与油藏岩石渗透率的关系模型,定量表征了海上低渗透油藏非线性渗流特征。选用油藏实际参数,模拟计算应力敏感和启动压力梯度对产能的影响,界定了珠江口盆地东部低渗透油藏应力敏感渗透率下限为10×10-3μm2,启动压力梯度下限38×10-3μm2,以此指导南海东部低渗透油藏合理开发技术政策制定,从而为提高油田开发效果奠定了基础。     

考虑介质变形和启动压力梯度的低渗压裂气井产能分析

低渗储层孔吼狭窄,储层物性差,基本无自然产能,需压裂才能经济开发。存在启动压力梯度并且由于有效应力改变有介质变形现象;针对低渗气藏物性特征,基于稳定渗流理论,利用保角变换原理,推导出考虑启动压力梯度和应力敏感效应以及人工压裂缝的气藏垂直井产能计算模型;分析不同应力敏感系数和启动压力梯度以及人工裂缝长度对气井产能影响。该研究对低渗气藏垂直压裂井合理产能确定有一定指导意义。     

致密砂岩储层近井区启动压力梯度的存在原因探讨

研究了低渗透油气藏近井区启动压力梯度的存在原因.以安塞油田王窑区致密砂岩储层为例1,在对岩心进行渗透率与有效压力实验的基础上,研究了渗透率对有效压力的敏感性、渗透率的大小与有效压力的敏感性关系.研究表明,存在层理缝或微裂缝时,渗透率在低有效压力下变化特别明显.岩心在净围压的重复变化过程中均具有一定的塑性;在低渗透油气藏近井区储集层的岩石形变在矿场上明显存在,这可能是导致近井区启动压力梯度的主要原因,某些开采特征与流动现象可用近井区岩石形变来解释.通过致密储层压力敏感性机理分析,建立了具有启动压力梯度特征的渗流理论模型.     

考虑应力敏感和启动压力梯度的低渗透油藏数值模拟研究

利用应力敏感实验得到了低渗透油藏残余渗透率表达式;理论推导了考虑动态渗透率变化的启动压力梯度表达式,在此基础上,提出拟动力函数的概念得到了应力敏感和启动压力综合作用下的油水相渗曲线。然后利用Eclipse软件,通过引入ROCKTABH和Threshold Pressure关键字实现了考虑启动压力和应力敏感效应的低渗透油藏数值模拟研究方法。研究结果表明：考虑启动压力和应力敏感效应后,由于油相流动能力变差,水相渗流能力相对增强,残余油饱和度升高的影响,注采井间压力梯度较大,含油饱和度下降较慢,无水采收期较短,含水率上升速度较快,最终采收率较低。     

基于毛管束模型的启动压力梯度分析与计算

针对低渗岩心渗流规律研究和室内实验测定中准确计算启动压力梯度的方法,提出启动渗透率的概念,认识到启动压力梯度和启动渗透率在渗流过程中是变化的,对冀东油田低渗透岩心通过稳态"流量-压差"法进行驱替实验,建立了用于分析启动压力梯度变化规律的毛细管束模型。对实验结果处理和分析,研究结果表明启动压力梯度和启动渗透率随流量的增加而增加;并且增加的幅度逐渐减小。由启动压力梯度和流量的关系计算出了不同实验岩心的最小启动压力梯度、拟启动压力梯度及对应的启动渗透率,得到启动压力梯度与岩心渗透率呈幂函数关系的经验公式;并将一维实验结果应用于平面径向流中,指出启动压力梯度随距离增加而减小,并得到启动压力占总驱替压差的比例。     

泥岩裂缝性储层应力敏感性实验研究

为准确评价泥岩裂缝性储层在不同压力条件下的应力敏感性,在理论研究基础上,对基质渗透率非常低的天然泥岩进行人工造缝,模拟地下泥岩裂缝状态,采用氮气作为流动介质通过高温覆压孔渗测定仪实验测量不同外压条件下造缝后泥岩岩心渗透率变化规律。实验结果表明：泥岩裂缝的渗透率随外压和内压增大呈非线性函数关系变化。外压敏感指数远大于内压敏感指数。不论是外压还是内压作用,都呈现出加载过程中的敏感指数大于卸载过程中的敏感指数。     

不同渗透率储层应力敏感性试验对比

针对低渗油气田开发中存在的应力敏感性损害,选取天然储层岩心,开展不同渗透率储层应力敏感性试验对比研究,建立渗透率与有效应力之间的数学关系。对应力敏感性损害机制进行分析。基于平面径向流渗流理论,计算应力敏感性损害对低渗油田产能的影响。结果表明:随有效应力增加,中、高渗储层属于"缓慢下降"型应力敏感性损害模式,储层损害程度较弱;低渗、超低渗储层则属于"先快后慢"型应力敏感性损害模式,储层损害程度较强;储层孔喉结构特征及其尺寸分布是储层应力敏感性损害的主要控制因素;在油井井壁附近存在"渗透率漏斗",一定程度上影响了油井产能。     

启动压力其实并不存在

低渗透储层存在许多研究误区,启动压力梯度便是其一。低渗透储层孔隙欠发育,渗透率低,产能也较低,压力在其中的传播速度较慢,施以压力梯度之后,产量的响应需要较长时间。实验过程将微弱的流量误认为是0,因而导致了启动压力梯度的实验假象。实测的启动压力梯度数值太高,对油气生产没有任何指导意义。中高渗透储层没有启动压力梯度,低渗透储层也不应该有。固体和流体都不存在启动压力,油气也不可能存在。     

特低渗砂岩储层温度敏感性实验

温度对特低渗砂岩渗透率的影响存在争议,且温度对砂岩渗透率应力敏感性的影响研究较少。以延长油田
特低渗砂岩岩芯为研究对象,应用室内物理模拟实验研究了不同压力条件下温度对特低渗砂岩渗透率的影响以及温
度对特低渗砂岩应力敏感性的影响。实验研究表明：在高围压（20.0 MPa）下,温度从30 ?C增加到150 ?C砂岩渗透
率几乎不变;在低围压（3.0 MPa）下,温度从30 ?C增加到150 ?C时砂岩渗透率降低了13.47%;温度从30 ?C增加到
150 ?C,储层渗透率应力敏感性伤害程度增加了3.8%,高温条件下比低温条件下应力敏感性增强。     

低渗碳酸盐岩稠油油藏启动压力梯度研究

采用“压差-流量”法测定了3个渗透率级别、3个原油黏度级别条件下的低渗透碳酸盐岩油藏样品的非达西渗流曲线.得到不同黏度、不同渗透率条件下叙利亚O油田的油相启动压力梯度及流量-压差关系,分析认为原油黏度和渗透率对低渗透碳酸盐岩稠油油藏启动压力梯度影响明显;通过对实验结果进行非线性回归,得到适用于低渗碳酸盐岩稠油油藏的启动压力梯度与流度关系的经验公式及关系图版;通过加热测定高温对启动压力梯度影响,与冷采条件下相比,高温条件下低渗碳酸盐岩稠油油藏油相启动压力梯度可下降约1个数量级,从而有效改善了原油在地层的渗流能力,但高温改变启动压力梯度存在临界温度.该研究成果为低渗碳酸盐岩稠油油藏开发方式优选及热采参数优化提供了理论支持.     

致密性储层物性特征及启动压力梯度规律研究

新疆吉木萨尔盆地芦草沟组是近年开发的致密储层,储层的基础物性特征及启动压力梯度资料十分匮乏,需要进行深入研究。通过铸体薄片技术、常规压汞法、氦孔隙计法、压差-流量法等技术手段对该致密储层岩样的孔隙特性、粒度、渗透率、润湿性等物性及启动压力梯度进行了研究。结果表明：该致密储层岩石主要由颗粒半径小于0.06mm的砂岩、粉晶云岩等组成;孔隙类型以晶间孔、粒内溶孔为主,同时含有少量的剩余粒间孔和收缩缝。储层储集空间主要是纳米级的孔喉,79%的孔隙度小于10%,82%气测渗透率小于0.1×10_-3μm₂,属于低孔、超低渗致密储层;润湿性以中性湿为主;压力梯度测试表明该致密储层具有较高的启动压力梯度,且与渗透率呈良好的幂率关系。通过上述研究,对该致密储层的物性特征和启动压力梯度有了清楚的认识,为油田制定开发方案,确定合理的生产压差提供了理论支持。     

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.     

考虑启动压力梯度的直井压裂渗流模型与实验

采用直井压裂技术开发低渗透稠油油藏在工程上表现出较理想的经济效益。基于渗流理论和水电模拟实验,建立了低渗透稠油油藏直井压裂后形成垂直裂缝的渗流模型。由于稠油在低渗地层中表现出非牛顿性,该公式进一步考虑了启动压力梯度、有效运动边界和有效边界压力,建立针对径向流向椭圆流转变的渐变流模型,通过半缝长与供油半径比值判断渐变流模型中的径向流、椭圆流的临界边界。设计一种存在击穿电压的溶液用于电模拟实验,适用于模拟稠油的启动压力梯度,并对启动压力梯度对产能的影响做了分析。     

应力敏感储层相对渗透率计算方法研究

对于存在应力敏感的储层,地层压力的变化造成孔隙度及渗透率的降低,影响流体渗流规律及特征,导致相对渗透率曲线形态发生变化。孔隙网络技术是计算相对渗透率的有效手段。在该技术的基础上,考虑储层应力敏感,建立孔隙微观结构特征参数动态模型,计算地层压力变化下的相对渗透率,研究相对渗透率曲线的动态变化规律,并拟合实验数据,拟合精度在误差范围之内,拟合结果良好。结果表明:该方法能用于计算应力敏感储层相对渗透率,为油气藏工程及数值模拟研究提供必要参数。     

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。     

火山岩储层启动压力梯度影响因素研究

火山岩储层做为我国重要的勘探目标和油气储量的增长点,对其渗流特征进行研究具有重要意义。以实验为手段,具体地研究了火山岩储层启动压力梯度的影响因素。研究表明,在脆性较大、裂缝较发育的火山岩储层中启动压力梯度相对较小;火山岩储层的渗透率越低,启动压力梯度越大;无论岩性如何,火山岩储层的启动压力梯度都随束缚水饱和度的增加而增大;对同一块岩芯,含水饱和度越高,启动压力梯度值越大。综合而言,裂缝不发达,束缚水饱和度较高的火山岩储层中,由于渗透率较低,如果含水饱和度较高,则会产生较高的启动压力梯度,从而大大降低生产井的产能。鉴于启动压力梯度对渗流机理的影响,研究工作必将对火山岩油气藏的开发产生普遍的积极意义。