低渗透油藏启动压力梯度的应力敏感性实验研究

低渗透油藏由于天然能量不足、岩性致密和压力传导能力差,导致开发过程中地层压力下降幅度较大。地层压力的下降会造成岩石变形而影响其物性和渗流能力,岩石表现出应力敏感性特征。借助室内岩心流动实验,模拟再现地层压力的下降过程,研究了低渗透油藏有效上覆压力对岩石启动压力梯度的影响。结果表明,当地层压力下降时,启动压力梯度随着岩石骨架承受的有效上覆压力的增加而增加,即启动压力梯度具有应力敏感性;且岩石的渗透率越低,当地层压力下降幅度相同时,启动压力梯度的增幅越大,即启动压力梯度的应力敏感程度越强。因此,在根据启动压力梯度计算低渗透油藏合理井距时,要充分考虑地层压力保持水平对启动压力梯度的影响。     

低渗透储层应力敏感系数统一模型

低渗透储层应力敏感性的研究虽已引起中外学者的关注,但目前仍未形成统一认识。为了更准确地描述低渗透储层的应力敏感性,通过保持围压不变、改变流体压力的实验方法,研究了低渗透储层渗透率随有效应力的变化规律及其影响因素。在此基础上,按照岩石压缩系数的定义方法,提出了渗透率应力敏感系数的概念,在综合考虑孔隙结构、有效压力及滞后效应等参数的基础上,结合分形理论,建立了应力敏感系数的统一模型。结果表明,渗透率随有效压力的增加呈阶梯状减小,且与孔隙结构及有效应力加压方式有关;渗透率应力敏感系数可以定量表征储层渗透率随有效应力变化的敏感程度,其值越大说明储层敏感性越强;所建模型考虑了岩石内部孔隙结构、外部有效应力变化及滞后效应等多种因素的综合影响,可以全面表征储层的应力敏感性,并预测不同孔隙结构岩石的渗透率随有效应力变化的规律。     

低渗透油藏地层压力保持水平对油水渗流特征的影响

油水渗流规律的研究是低渗透油藏水驱开发的关键。相对渗透率曲线能直观反映油水渗流特征,其影响因素研究主要涉及岩石固有性质(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,极少见到地层压力对相对渗透率曲线影响的研究。通过室内流动实验,模拟低渗透油藏地层压力下降过程,建立了不同地层压力保持水平下的相对渗透率曲线,分析了地层压力保持水平对油水渗流特征的影响规律。结果表明,地层压力保持水平下降,孔隙结构非均质性增强,油相相对渗透率下降,水相相对渗透率上升,等渗点左移,油水两相区变窄,残余油饱和度增加,即低渗透油藏渗流规律也存在着应力敏感性特征。分析认为,储层岩石弹性或塑性变形是低渗透油藏油水渗流特征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藏效益开发理念。     

超低渗浅层砂岩油藏储层非线性渗流模型

以鄂尔多斯盆地渭北地区延长组浅层超低渗砂岩油藏为研究对象,基于储层岩石的应力-应变关系及应力敏感性实验研究认为,流体在渗流过程中,启动压力梯度是动态变化的。利用介质变形、应力敏感性及动态启动压力梯度等参数,采用实验方法、线性回归方法和对比法,根据非达西渗流方程,建立了超低渗浅层砂岩油藏渗流模型。结果表明:超低渗浅层砂岩油藏应力敏感模型与正常埋深储层的应力敏感性模型相似;相对于考虑静态启动压力梯度的超低渗砂岩油藏渗流模型,考虑动态启动压力梯度的超低渗砂岩油藏渗流模型,在同一泄油半径内日产油量小,并且随着泄油半径的增加,日产油量减小幅度越来越大,生产井"压降漏斗"变小、变缓。此结果与油田生产实际相吻合。     

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。     

对＂低渗透储层不存在强应力敏感＂观点的质疑

实测应力敏感曲线表明,低渗透储层比中高渗储层存在更强的应力敏感性。而李传亮教授认为这是错误的,他将这种现象归结为实验的系统误差所致,认为低渗透储层比高渗透储层更致密,不应该存在更强的应力敏感性。针对这一观点,从压缩系数的定义出发,分析了岩石孔隙的压缩系数与岩石压缩系数的区别,指出了李教授所采用的岩石压缩系数计算公式存在的问题,进而分析了试验设备是否存在很大系统误差,从而对李教授的观点产生质疑。通过分析认为,低渗透油气储层具有较强的渗透率应力敏感性。由于渗透率是一个功能性参数,因此低渗透储层的强应力敏感性与岩石的性质、结构特征以及流体性质有关,应该从这两方面来考虑储层渗透率的敏感性。低渗储层的应力敏感性一方面与受力后发生介质变形有关,另一方面与微观渗流尺度下储层中流体渗流存在启动压力梯度密切相关。     

低渗压敏双重孔隙介质油藏合理产能研究

针对低渗透油藏在开发过程中存在非达西流和压力敏感效应的特征,在综合考虑启动压力梯度影响及裂缝系统渗透率、裂缝系统孔隙度、基岩系统渗透率、基岩系统孔隙度随压力变化的基础上,建立了低渗双重孔隙介质油藏非线性平面径向产能渗流模型,并对模型进行了数值求解。分析了启动压力梯度、压力敏感系数、生产压差等参数对产能的影响。研究结果表明,对于低渗压敏油藏的开发要综合考虑启动压力梯度、岩石的强应力敏感性、生产压差等因素。研究成果对于低渗压敏油藏的开发有一定的指导意义。     

低渗透变形介质油藏合理生产压差研究

岩石的强应力敏感性和启动压力梯度是低渗透变形介质油藏开发中必须要考虑到的基本特征。研究表明,为了使低渗透变形介质油藏得到合理的开发,防止由于应力敏感性对储层造成的伤害,必须制定合理的生产压差。合理生产压差与渗透率变异系数之闻满足相关性非常好的乘幂函数关系,岩石的应力敏感性越强,采用的合理生产压差就必须越低。     

基于新模型低渗透油藏产能研究

针对低渗透油藏非线性渗流模型的缺陷和产能评价方面的不足,文中基于低渗透非线性渗流理论,从泊稷叶公式出发,考虑流体屈服应力和吸附边界层的影响,建立了具有理论基础的低渗透油藏非线性渗流新模型。基于新的渗流模型,考虑压力敏感效应、启动压力梯度的影响,建立了一种适用于定压边界的低渗透油藏直井产能评价数值模型,并对其影响因素进行分析。研究表明:随着水驱前缘位置的增大,产能提高很快,且受生产压差的控制,同一水驱前缘位置下,产能与生产压差近似为线性正相关,压力敏感系数越小,产能越高;保持适当的生产压差,减小渗透率对压力的敏感性,有助于提高单井产能;启动压力梯度越小,产能越高,采用压裂或超前注水,可减小或"消除"储层启动压力梯度的影响。     

考虑启动压力梯度和应力敏感效应的超低渗透油藏新型产能模型研究

目前国内外关于直井产能公式的研究主要是基于储层基质中的达西流动特征,而矿场生产实践和室内实验研究表明,超低渗储层基质渗流存在较强的非线性和流态的多变性,不符合经典的达西渗流规律。通过目标油田岩心压汞实验,得到启动压力梯度与毛管半径和渗透率的预测模型,在此基础上建立综合考虑启动压力梯度和岩石应力敏感效应的油井产能模型,定量分析启动压力梯度和应力敏感系数对油井产能的影响程度,并应用该模型对延长油田超低渗透X区块油井产量进行预测,平均符合率达92%。结果表明:应力敏感效应和启动压力梯度对单井产能的影响较大,应用推导的改进单井产量计算模型计算结果,更加符合超低渗透油藏的生产实际情况,验证了模型的准确性,对油井合理工作制度的制定具有重要的实践意义。