低渗透应力敏感性油藏的合理开发

针对低渗透油藏开发效果难以达到预期的现象,通过采用变流体压力应力敏感实验方法,保持围压不变对某低渗透油藏的岩心在不同流体压力下的渗透率进行测试。研究结果表明:随着流体压力的减小,岩心渗透率逐渐降低,但减小幅度趋于平缓;岩石渗透率越低,应力敏感性越强,流体压力恢复后,岩心渗透率并不能恢复到原来水平,其原因是低渗透岩石应力敏感性是不可逆的。利用径向渗流理论,结合应力敏感性对渗透率的影响,建立新的油井产能方程,计算出地层压力变化对单井产能的影响。在保持生产压差为4 MPa不变的前提下,地层压力下降5MPa,单井的产能降低10%~30%,储层渗透率越低,降幅越大。为使低渗透应力敏感性油藏得到合理高效的开发,储层在进行压裂、射孔和作业过程中需注意油层保护;在开采过程中需观察井底流压的变化,维持合理的生产压差;当油井产油量明显下降后,适时对近井地带储层进行酸化,增大近井地带的渗透率。     

考虑应力敏感性的低渗透气藏气井产能分析

低渗透气藏储层在开发过程中,由于受到的净覆压差增大,储层孔隙度、渗透率等物性会随之降低。结合国内某低渗气藏的室内岩心实验,用实验数据拟合回归出了孔隙度与净覆压的二次多项式,建立了覆压渗透率与净覆压、常压渗透率的经验公式。根据Forchheimier非达西渗流公式,建立了气藏在考虑应力敏感性时的二项式产能方程,对比分析了常压渗透率与覆压渗透率下的单井产能。结果表明,考虑应力敏感的气井,无阻流量降低了12.3%,累积产气量减少20.5%。     

一种新的压敏油藏产能方程

在前人研究的基础上,结合油田开发实际,对常规压敏公式进行了修正。考虑渗透率随有效应力的变化特征,通过积分变换处理推导出了新的压敏油藏产能方程,并通过与已有公式的对比证明了该方程的正确性和普遍适用性。利用新的压敏油藏产能方程,分析了压敏储层物性变化特征及压敏指数、地层压降和地层压力系数对油藏单井产能的影响,结果表明:压敏油藏储层物性变化特征具有压降漏斗特性;油井的产能随压敏指数的增大而降低;随着生产压差和压降的增大,油井产能相对损失越大,异常高压压敏油藏产能损失表现得更大。建议压敏油藏尤其是异常高压压敏油藏开发时须综合评估压敏指数、生产压差、地层压力系数和压降等参数对单井产能的影响,以确定合理的工作制度。     

低渗透砂岩储层压力敏感性对开采速度的影响

采用一套系统的模拟地层上覆压力、模拟油藏原始状态的加压方式及加压后物性平衡时间确定的实验方法,进行低渗透砂岩压力敏感性对开采速度的影响实验研究。通过模拟油田实际开采中压力变化过程,对比研究急速改变有效应力与慢速改变有效压力对储层岩石物性的影响,分析低渗透储层物性参数孔隙度、渗透率随有效应力变化规律及压力敏感性特征,进而研究储层压力敏感性对低渗透油藏开采速度的影响。研究表明:即使低渗透储层孔隙度只发生微小损失,将引起岩石的渗透率显著降低,且其受加压方式影响较大,有效压力增加速度越快,岩心渗透率降低幅度越大,不可逆的渗透率损失越大;反之,有效压力增加速度越慢,岩心渗透率降低幅度越小,不可逆渗透率损失越小。建议在开发低渗透油田时采取多次逐级降低井底流压、保持合理的开采速度,以提高最终采收率。     

非线性流下变形介质油藏压裂井产能评价

针对变形介质低渗油藏特征,根据压裂后流体渗流变化规律,基于稳定渗流理论,建立了考虑启动压力梯度、应力敏感共同影响下的低渗油藏垂直裂缝井产能方程。在建立模型基础上,分析了启动压力梯度、渗透率变形系数、地层污染等对产能、采油指数的影响关系。研究表明:启动压力梯度和应力敏感效应使油井产能下降,随着启动压力梯度增大,油井产能下降的幅度随压差增大而减小,而随着渗透率变化系数增大,油井产能下降幅度随压差增大而增大;地层污染导致油井产能下降幅度随压差增大而增大;当生产压差较小时,启动压力梯度的影响显著,而生产压差较大时,应力敏感效应影响明显增强;在变形介质油藏实际开发中应考虑选择合理生产压差。     

疏松砂岩应力损害分析评价

疏松砂岩为应力敏感介质,完井、开采过程中储集层易产生膨胀/压实变形,造成应力损害,影响油井产能。以疏松砂岩介质的力学性能及其在孔隙流体作用下的动态应力演化过程为基础,综合考虑流体渗流、储层变形和破坏等因素,建立了流固耦合形式的疏松砂岩应力损害定量评价模型,并采用有限元数值模拟方法求解。采用该模型对胜利油田某裸眼油井疏松砂岩油藏进行了应力损害定量评价,结果表明:近井壁储集层沿最大主应力方向剪切膨胀,孔隙度、渗透率相应提高,而沿最小主应力方向区域塑性压实,孔隙度、渗透率均下降;开采过程中油藏压力衰竭导致储集层骨架有效应力增加,储层孔隙度和渗透率下降,随生产压差增大,储层渗透性能将进一步降低,生产过程中应采取必要措施以消除应力损害。     

低速非达西渗流油藏产能分析

低渗透油藏具有启动压力梯度、非达西渗流和应力敏感性等特点,其产能与常规中高渗储层有较大差异。根据低渗透油藏的特点,建立了考虑非达西渗流、启动压力梯度和应力敏感性的渗流数学模型,得到了低渗透油藏的产能公式,并对各影响因素进行分析。结果表明,低渗透油藏与传统达西渗流和拟启动压力模型渗流有明显区别,相同压差下,达西模型产能最高,非达西渗流模型次之,拟启动压力模型最低;应力敏感性是油井产能的不利因素,压差越大,影响越大。因此,在实际低渗透油藏开发产能评价中应考虑非达西渗流特征和储层的应力敏感性。     

基于应力敏感的中深层油藏产能研究

为深入了解应力敏感对中深层油藏单井产能的影响,通过室内实验研究有效覆压对渗透率和油水相渗曲线的影响,根据实验结果建立储层应力敏感定量表征式及应力敏感影响下的单相产能方程;根据油水两相渗流理论,进一步建立考虑应力敏感对油水相渗曲线影响的产能方程。实验与理论研究表明,应力敏感对渗透率、油水相渗曲线影响较大,进而导致油井产能降低。为应对应力敏感对中深层油藏开发的负面影响,提出单井酸化压裂,逐步恢复油田注采比以及超前注水等策略提升油田开发水平。研究结果可有效指导KLA油田开发策略、相关措施及恢复油田地层压力方案的制定,并对后续类似中深层油藏的开发有重要指导意义。     

低渗透气藏应力敏感性实验研究

地应力是影响储层物性参数的重要因素,特别是对地应力敏感的储层、、实验研究表明。不管是干燥岩石还是含束缚水岩石,低渗透砂岩气藏储层的应力敏感性是客观存在的。而且这种应力敏感性对储层渗透率造成的伤害不可忽视。随着有效压力的升高,渗透率是逐渐降低的低渗透气藏岩心的孔隙度随有效压力的增大呈指数关系递减。低渗透气藏应力敏感性与储层含水饱和度有关,束缚水饱和度越高。应力敏感性越强。低渗透气藏孔隙变形具有弹塑性变形的特征。     

川北高压异常油藏储层岩石应力敏感性及对开发的影响

川北油田是一个高压异常油藏,地层压力系数大于1.40。在衰竭式开发条件下,其开采机理及特点不同于常压油藏,因此,研究高压异常油藏储层岩石应力敏感性及其对开发的影响意义重大。研究结果表明,川北油田储层岩石渗透率随地层压力的下降而降低,当储层压力降低23%时,对渗透率伤害率高达72.4%～74.0%;弹性能量大、弹性采收率高达6.97%;由于储层岩石应力敏感性强,油井产能下降幅度大,应力敏感性对川北油田的开发影响大。     

考虑渗透率应力敏感的低渗气藏产能预测公式

通过大量文献调研指出,由于气体产出、低渗气藏孔隙压力降低、地应力增大、基岩和孔隙受到压缩,导致渗透率大幅降低和气藏产能降低。基于岩石渗透率随有效应力变化呈指数关系的普遍认识,在达西渗流理论的基础上,推导出了一个考虑渗透率应力敏感的气井稳态产能公式,并对其进行了实例计算分析,认为低渗气藏在产能预测时有必要考虑渗透率应力敏感伤害,特别是针对那些应力敏感伤害严重的低渗气藏;所推导的公式可为确定合理的生产压差和开采速度提供必要的理论基础。     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透油藏直井产能的影响

由于低渗透油藏普遍具有低孔、低渗特征,导致其油水渗流存在非线性和流态的多变性,使得流体的渗流不再符合经典的达西定律。考虑启动压力梯度和基于岩石本体有效应力理论的应力敏感效应的综合影响,推导出修正的低渗透油藏直井产能方程。以某低渗透油藏为例,研究启动压力梯度和应力敏感效应对其产能的影响。结果表明,低渗透油井中启动压力梯度比应力敏感对产能的影响大,建议进行产能预测时充分考虑启动压力梯度的影响。     

低渗透储层应力敏感性定量解释研究

对致密及发育微裂缝、裂缝的低渗透岩心应力敏感性进行了实验;采用不等径迂曲毛管束模型,通过弹性力学原理对粗、细毛细管变形量的计算,研究了单毛细管和多孔介质应力敏感性定量表征关系,并通过有效毛细管半径分数探讨了低渗透储层应力敏感性的作用机制。研究表明,低渗透储层的应力敏感性主要表现为渗透率的应力敏感性,低、中高渗透率储层在应力敏感性上的差异与微观孔隙结构、固液界面作用力和启动压力梯度效应等密切相关,且这种差异性集中体现为有效毛细管半径分数的不同。考虑有效毛细管半径分数的多孔介质应力敏感性量化模型可以从应力敏感性微观作用机制角度解释低渗透储层与中高渗透率储层在应力敏感性上的差异。     

考虑变启动压力和压敏效应的蒸汽吞吐产能计算新方法

低渗透油藏受压敏效应影响,启动压力、渗透率及孔隙度发生变化,严重影响低渗透稠油油藏产量,目前已有吞吐产能预测模型未考虑压敏效应的影响,计算结果与实际情况偏差较大,适用性较差。针对上述问题,基于低渗透稠油油藏流体渗流理论,结合平面径向流压力分布规律及地层温度分布规律,应用压敏效应公式,推导了考虑变启动压力和压敏效应的低渗透稠油油藏蒸汽吞吐直井和水平井产能预测模型,并将研究成果应用于胜利油田A区块。结果表明：试验区3口水平井实际累计产油量为4695t,计算累计产油量为4893t,误差为4.22%;12口直井实际累计产油量为3868t,计算累计产油量为4080t,误差为5.46%,模型精度较高。研究成果可用于评价低渗透稠油油藏区块产能,为油藏有效开发提供理论基础。     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透气藏水平井产能的影响

由于低渗透气藏具有低孔、低渗特征,导致其气水渗流特征较为复杂,传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。大量实验研究和现场应用证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。由于水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,目前低渗透气藏水平井产能研究大多局限于传统意义上的经典渗流理论,通常忽略了应力敏感效应和启动压力梯度作用。针对低渗透气藏渗流特征,引入变换方法建立了低渗透气藏水平井产能模型,模型考虑了应力敏感效应和启动压力梯度的影响。并以某低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。结果表明:1)启动压力梯度和压力敏感对水平气井产量影响分别呈线性下降关系和幂函数下降关系;2)压力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产量影响更为强烈;3)启动压力梯度达到0.00025 MPa/m,水平气井产量将降低77%;当介质变形系数达到0.15 MPa^-1,水平气井将停产;4)建议低渗透气藏水平井产能预测时必须考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响。     

低渗油藏非线性渗流特征及其影响

针对低渗透油藏渗流阻力大,注水效果差等问题,根据物理模型实验资料,推导了低渗透油层的渗流数学方程,并研究了低渗油层中油、水渗流特征及其规律。研究表明:低渗储层中的渗流具有启动压力梯度,启动压力梯度与储层的渗透率成反比,与原油极限剪切应力成正比。低渗储层的渗透率越小,单井产量减小幅度越大;同时,单井产量减小幅度随原油的极限剪切应力和井距的增大而增大。因此,可采用压裂或打水平井等技术手段对油层实施有效改造,通过降低原油剪切应力、使用小井距和较大的生产压差来改善开发效果。     

冲积扇低孔、低渗砂砾岩油藏产能指标预测——以准噶尔盆地西北缘Y地区三叠系百口泉组油藏为例

为了利用三维地震资料开展冲积扇低孔、低渗砂砾岩油藏产能指标预测研究,选取准噶尔盆地西北缘Y地区三叠系百口泉组油藏为靶区,在砂砾岩厚度与孔隙度等常规储层预测基础上,精细剖析影响油藏产能的渗透性和含油性等因素,将老区初期平均月产量数据引入三维地震反演过程中,采用层层深入、逐步逼近的思路开展油藏产能指标预测研究,总结形成了“特征曲线反演找准砂砾岩、孔隙度反演找准高物性砂砾岩、自然电位反演找准渗透性砂砾岩、电阻率反演找准含油砂砾岩、多体融合预测油藏产能指标”的研究流程。最终以月产能指标为硬数据,以波阻抗、孔隙度、电阻率和自然电位反演数据体及时间域构造为训练样本,利用神经网络模拟得到油藏产能指标数据体。研究结果表明,预测月产能指标与油井初期平均月产油量为正相关,相关系数R²=0.948 7,老井初期平均月产量大于300 t的预测误差小于10%。产能指标数据体蕴含岩性、物性、含油性和渗透性等控制油气分布的多种信息,依据Y地区相应研究成果建议部署的3口评价井试油产量均在5 t/d以上,验证了该产能指标预测技术的准确性与实用性。     

低渗透油层非达西渗流单井产能计算

低渗透油层渗流阻力大,存在启动压力梯度,常规的单井产能计算方法难以适用于低渗透油层油井。合理计算和评价低渗透油层油井产能,科学分析产能的影响因素,对于提高低渗透油层开发效果具有重要意义。运用渗流理论,根据低渗透油层的渗流物理特征,考虑非达西渗流特征,结合计算机辅助计算,推导了低渗透油层平面径向流和一源一汇注采井之间压力分布及产能计算公式,分析了压力分布特征及产能影响因素。由于低渗透油藏油井大部分压裂求产和投产,因此利用坐标变换方法推导了低渗透油藏直井、压裂直井的单井产能公式。产能公式可对低渗透油藏油井产能进行定量评价和影响因素分析,为提高单井产能及油田开发效果提供理论依据。     

低渗透油藏中多维定常渗流特征研究

方法 应用达西定律,研究低渗透油藏中多维定常渗流特征。目的 通过对低渗透油藏不定常渗流特征研究,提高利用垂直裂缝井和水平井开发低渗透油藏的能力。结果 对低渗透直井来说,生产压差与采油指数成正比,当生产压差较大时,采油指数变化趋于平稳,启动压力梯度越大,采油指数越小;对垂直裂缝井来说,启动压力梯度越大,产量越小,裂缝越长,产量及采油指数越大;对水平井来说,启动压力梯度越大,产量越小,水平井长度与产量