致密砂岩启动压力测试中围压模式的优选

为了优选出一种适合室内测定启动压力梯度的围压控制方法,应用先进的ＡＳＦ３００ＴＭ 设备分别开展了恒定围压和恒定净围压２ 种控制模式下的实验。每种控制模式分别以恒定注入压力和恒定注入流量的方式向实验岩心注入实验流体,最终将实验测试结果进行回归拟合计算,得到４ 种不同的启动压力梯度值,并根据不同实验条件对实验结果进行详细分析,结合应力敏感实验和有效应力理论的结论,对上述４ 种结果进行综合评价。经分析可知：在恒定围压模式下测得２ 组启动压力,但数值都偏大;为降低实验误差,可将净围压控制在１１ ＭＰａ 以上,在恒定净围压模式下,测试结果准确。因此,在恒定注入压力方式下,以恒定净围压模式开展实验是室内测试致密岩心启动压力梯度比较理想的方法。     

表面活性剂对特低渗岩心启动压力梯度的影响

特低渗油藏微观孔隙结构复杂,启动压力梯度对流体的渗流规律影响很大。针对胜利油田史深100区块特低渗岩心,通过驱替实验分别研究表面活性剂对岩心单相流体以及油水两相启动压力梯度的影响。结果表明:不论地层水条件还是表面活性剂条件下,特低渗岩心都存在启动压力梯度,注入表面活性剂后岩心的最小启动压力梯度与拟启动压力梯度明显降低,且表面活性剂质量浓度越高,对启动压力和非达西渗流影响越大;特低渗岩心中油水两相流动时随油水驱替速率比的降低,两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐升高,相同的油水速率比下,随油水界面张力的降低,两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐增大,且随着表面活性剂溶液比例的增大,对两相启动压力梯度和含水饱和度的影响增加。     

变形介质中宾汉稠油驱替特征

通过建立变形介质中考虑启动压力梯度的一维两相宾汉稠油驱替的数学模型,并进行了数值求解,分析了地层变形以及启动压力梯度对水驱稠油的影响,分析表明:介质变形对含水饱和度的分布没有影响,而对地层压力的影响是非常显著的,随着变形介质弹性的增加,地层压力越来越低,并且越靠近注入端,地层压力下降越快;原油的启动压力梯度同时影响含水饱和度和地层压力的分布,在其它条件一定时,启动压力梯度的存在,造成地层压力的增加和平均含水饱和度的降低。在油田开发实际中,应考虑地层变形和启动压力梯度的影响,以提高原油采收率。     

流体流动对低渗岩心电阻率的影响实验研究

通过室内实验,研究了不同岩性、润湿性、渗透率等条件下岩心油驱水和水驱油过程中岩石电阻率的变化,分析了流体流动对低渗岩石电阻率和阿尔奇饱和度指数以及地层因素的影响.实验结果表明:①低渗透油层亲水岩心和亲油岩心的电阻率随含水饱和度的增加而降低.②岩心渗透率越高饱和度指数越高,渗透率越低饱和度指数越低;亲油岩心电阻率较大,亲水岩心电阻率较小.③岩心渗透率越高,岩心的电阻率越低;岩心渗透率越低,岩心电阻率越高.④在相同的驱替速度下,电阻率随围压的增加而增加.⑤低渗透储层亲水岩石的饱和度指数值大于亲油岩石的饱和度指数值.     

低渗透储层驱替特征

针对低渗透储层的渗流特征，利用数值方法求解了考虑启动压力梯度和毛细管压力等因素的一维非混相驱替问题，重点分析了低渗透储层的驱替特征及其开发效果的影响因素。结果表明，在低渗透油田开发中，启动压力梯度的存在造成了平均含水饱和度的降低和地层压力的升高；毛细管压力的存在造成前缘含水饱和度降低，含水饱和度前缘超前，并且水淹区内的含水饱和度趋于均匀；岩石润湿性仅仅影响含水饱和度分布前缘的形态，对驱替相压力分布影响很小。     

注水开发油田水淹层岩石电阻率变化规律

注水开发油田储集层水淹后电性特征变化复杂,为水淹层的识别和剩余油饱和度的评价带来较大困难。采用密闭取心井岩心进行模拟油藏条件下的岩电-相驱实验,分析了采用不同矿化度注入水进行驱替时岩石电阻率的变化特征,并讨论了驱替过程中孔隙结构的改变、地层水矿化度的变化对岩电参数的影响。实验结果表明:当采用高矿化度注入水或地层水驱替时,岩石电阻率总是单调降低,呈"L"形,且物性越好,降低幅度越大;而采用低矿化度注入水驱替时,一般呈"U"形或"S"形,且物性越好,电阻率由单调降低变为单调升高的第一拐点含水饱和度越高;注入水体积导致的孔隙结构改变对岩电参数的影响不明显;随着地层水矿化度的增加,胶结指数和饱和度指数逐渐增大,在计算剩余油饱和度时,应当考虑在不同的水淹阶段地层水矿化度差异对岩电参数的影响。     

低渗透岩心中油水两相渗流启动压力梯度试验

低渗透储层的孔隙变尺度和微尺度效应使得其中流体流动更加复杂化,主要表现为非线性渗流特征和存在启动压力梯度。对胜利油田桩74断块东营组油层26块低渗透岩心进行室内渗流试验,分别测定了岩心油单相和油水两相的启动压力梯度,结果表明,在油单相渗流过程中,随着流度增大,启动压力梯度逐渐减小,当驱替流体流度增大到一定值后变化平稳,油层流度对启动压力梯度的大小影响非常显著;不同初始含水饱和度的两相最小启动压力梯度与流度均呈幂指数关系;随含水饱和度的增加,启动压力梯度逐渐减小。通过对油水混合流体黏度进行饱和度加权,建立了统一的启动压力梯度试验模型,模型适用于单相和油水两相流渗流,具有较好的自适应性。     

直流电场作用下岩心电阻率试验研究

研究了流体矿化度、含油饱和度和围压 3种因素对饱和流体的岩心电阻率的影响规律。试验表明:随着地层水矿化度提高、含油饱和度下降,岩心的电阻率均下降;随着围压的增加,岩心电阻率升高。Archie公式仅能较好地描述地层水矿化度引起的岩心电阻率变化,但无法很好地解释含水饱和度变化以及围压变化引起的电阻率变化。对于同一区块的岩心,当围压在岩心弹性变形范围内,压力与岩心电阻率也成线性关系。     

致密储集层初始含水饱和度形成过程实验模拟——以鄂尔多斯盆地延长组长7致密油藏为例

鄂尔多斯盆地延长组长7致密油藏储集层原油充注程度高,平均含油饱和度超过70%,局部存在超低含水饱和度现象。前人开展致密岩心原油充注实验时,在实验方法上很少考虑岩心出口端加回压对油水流动的影响,驱替时仅有入口端附近的液体在驱替压力下建立起孔隙压力用以克服流动阻力,出口端则为大气压,导致驱替得到的含水饱和度与测井分析含水饱和度差异明显。为了研究回压对致密油藏储集层原油充注时超低含水饱和度形成过程的影响,选取鄂尔多斯盆地延长组长7致密油藏岩心,开展了饱和水岩心出口端加回压来模拟不同孔隙压力下的单相渗流实验,根据实验结果选出实验回压开展原油充注实验。实验结果表明：单相渗流时,回压下能够显著降低测得稳定视渗透率时所需的驱替压力梯度,且在相同低压力梯度下能够测得更大流量;两相驱替时,回压下驱替得到的含水饱和度与测井解释结果具有很好的一致性,说明回压下能够再现超低含水饱和度的形成过程。研究认为,加回压对于提高致密岩心液体流动实验测试效率和模拟原油充注超低含水饱和度形成过程均有重要意义。     

表面活性剂对超低渗透油藏渗流特征的影响

针对超低渗透岩心,通过宏观驱替实验研究不同界面张力的表面活性剂对单相启动压力、油水两相启动压力、相对渗透率曲线、降压效果及提高采收率效果的影响,分析表面活性剂对超低渗透油藏渗流规律的影响。研究结果表明,随驱替液界面张力的降低,单相启动压力明显降低。油水两相启动压力实验中,在油水两相相同流速比下,随界面张力的降低,油水两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐增大。从束缚水饱和度到残余油饱和度,随含水饱和度的增加,油水两相启动压力梯度先缓慢下降,后迅速下降。相渗曲线实验中,随表面活性剂质量分数的增加,油水两相渗流区增大,油相相对渗透率增大,残余油下水相相对渗透率增加,残余油饱和度降低,油气采收率升高,水相(端点以内)渗透率基本没有变化。表面活性剂段塞驱替实验中,岩心一次水驱后,注入表面活性剂可明显降低超低渗透岩心的注入压力、提高岩心采收率,且油水界面张力越低,降压效果越好,提高采收率幅度越大。     

孔隙流体分布对部分饱和储层砂岩速度实验结果的影响及理论分析

在实验室高频条件下，对储层砂岩样品采用常规吸入饱和法得到的纵波速度与饱和度的相关性表现出复杂的变化趋势，在压力较低时纵波速度随饱和度的增加表现出非线性增大，而压力较高时纵波速度先减小后增加，实验结果与地震勘探中用有效流体模型得到的理沦值不同。对基于有效流体模型和斑块模型的弹性波速度与饱和度的相关性理论进行了讨论，指出不均匀斑块饱和方式对速度的影响是频率相关的，它包含了多个孔隙的一种更大尺度上的频散作用。对低压力下的部分饱和储层砂岩样品的速度实验值进行了Blot流和喷射流频散作用校正，实验所得的纵波速度值落在了有效流体模型的下限速度值斑块模型和上限速度值所围成的区域内。     

稠油油藏启动压力梯度实验

国内外对稠油油藏启动压力梯度主要进行了理论研究,实验研究很少,且多采用管流模型,较少考虑黏度对启对压力梯度的影响,这与稠油在真实岩心或油层中流动状态相差很大。根据稠油油藏渗流特点,设计了合理确定稠油启动压力梯度的实验测试方法,并利用克拉玛依油田天然岩心,研究了存在束缚水情况下稠油油藏的启动压力梯度和流速与压力梯度关系;通过对实验数据回归,得到了启动压力梯度、流速—压力梯度曲线参数与岩石气测渗透率、流体黏度关系的经验公式。实验结果表明,原油黏度对稠油油藏启动压力梯度的影响大于储集层物性的影响;将研究结果应用于稠油油藏,给出了根据启动压力梯度确定极限泄油半径和合理井距的理论计算方法,为稠油油藏的合理开发提供了较可靠的依据。     

考虑压敏效应的变启动压力梯度试验研究

低渗透变形介质油藏中流体渗流不服从达西定律,存在启动压力以及较强的压敏效应,压敏效应会对启动压力梯度产生影响。采用模拟地层水驱替存在较强压敏效应的天然岩心,测得了有效应力变化对孔隙度和渗透率的影响和单相水驱时的启动压力梯度,获得了不同有效应力作用下的孔隙度和渗透率及不同渗透率岩心所对应的启动压力梯度。采用最小二乘法对试验数据进行回归,得到了孔隙度和渗透率随有效应力变化的模型、启动压力梯度随渗透率变化的模型及考虑压敏效应的启动压力梯度数学模型,提出了变启动压力梯度的概念。研究表明,低渗透变形介质油藏的启动压力梯度随有效应力的增大而增大;在生产过程中应选择合理的生产压差和注水时机,保持合理的地层压力,防止启动压力梯度增大对产量造成影响。      

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利用超声波观测方法在实验室内分别研究了砂岩露头岩栗在不同孔隙流体压力和含气（水）饱和度条件下所引起的地震响应,由实验观测得出如下结论：（1）纵横波速度、品质因子、主频均随孔隙压力从低到高而逐渐减小。（2）随含水饱和度的增加或含气饱和度的减小,纵波速度在低含水饱和度基本保持不变,而当含水饱和度达到一定程度时,纵波速度明显增大;而随含水饱和度的增加,横波速度略有降低或基本保持不变;（3）砂岩部分气水饱和时,纵波在子和主频最小;而横波品质因子在低含水饱和度时,随含水饱和度的增加,横波品质因子和主频降低较快,当含水饱和度达到一定值后,横波品质因子和主频基本保持不变。这些认识可以作为利用地震方法来检测异常高压带和含气层的标志;同时也指明了用地面地震资料来检测异常高压带和含气层时应该使用的参数和方法。     

低渗透油藏拟启动压力梯度

对大庆外围和长庆西峰油区低渗透油藏岩心进行了恒速压汞、核磁共振和渗流实验,从不同角度研究了低渗透储集层拟启动压力梯度形成原因及影响因素.由于储集层中固液作用形成的边界层的存在,且低渗透油藏喉道非常微细,因而低渗透油藏流体流动需要克服启动压力梯度.在低压力下,参与渗流的喉道少,岩心断面上的渗流截面小,随着驱动压力增加,参与渗流的喉道数量增加,岩心断面上的渗流截面增大.储集层的孔隙结构特征、可动流体饱和度对拟启动压力梯度有显著的影响.主流喉道半径及可动流体饱和度越大,拟启动压力梯度越小.拟启动压力梯庹是储集层渗流非线性程度和渗流能力的表征参数,是孔隙结构、固液作用的综合体现.图6参14     

水驱气藏气相阈压梯度预测模型

鉴于现有气相阈压梯度预测模型不能准确描述气相阈压梯度随气相连续性的变化规律,在改进气相阈压梯度实验流程的基础上,选取四川盆地普光气田下三叠统飞仙关组碳酸盐岩储层标准岩心,开展了气相阈压梯度实验,建立了综合考虑岩石渗透率和气相连续性的气相阈压梯度预测模型,对比分析了基于不同气相连续性表征参数建立的气相阈压梯度预测模型的预测结果。然后,根据该气藏气井的测井解释成果,采用基于相对可动气饱和度建立的气相阈压梯度预测模型,预测了不同类型储层的气相阈压梯度。研究结果表明:①相对可动气饱和度考虑了束缚水饱和度和残余气饱和度对气相连续性的影响,较之于含水饱和度而言,相对可动气饱和度能够更好地表征气相在多孔介质中的连续性;②气相阈压梯度随岩石渗透率、相对可动气饱和度的降低而增大,在渗透率、相对可动气饱和度较低时,气相阈压梯度随渗透率、相对可动气饱和度的降低而急剧增大;③普光气田主体气藏Ⅰ类储层的气相阈压梯度较小,其数量级在0.01 MPa/m,Ⅱ类储层的气相阈压梯度较Ⅰ类储层有所增大,Ⅲ类储层的气相阈压梯度则急剧增大。结论认为,基于相对可动气饱和度建立的气相阈压梯度预测模型能够更加准确地描述气相阈压梯度随岩石渗透率和气相连续性的变化规律,所取得的研究成果可以为准确认识水驱气藏气—水两相渗流规律奠定基础。     

气体渗流启动压力实验测试及应用

对于致密储层气体渗流是否存在启动压力或启动压力梯度以及对气藏开发有何指导作用等问题,目前还存在较大争议。为此,采用逐级增压气驱实验和仿真物理模拟技术两种实验方法对上述问题进行了研究。结果表明：气体在致密岩心中渗流时存在启动压力,而且是岩心长度的函数;利用启动压力梯度可以计算单井最大控制泄流半径,启动压力与启动压力梯度两者结合可以计算定容气藏不同井控范围内的理论最大可采程度。采用该理论对苏里格气田进行了计算,其结果为：覆压40 MPa下渗透率为0.12～0.312 mD（平均值0.24 mD）的不含水储层最大井控半径约为474 m,理论最大采出程度在15％以上;覆压40 MPa下渗透率为0.015 mD的不含水储层最大井控半径约为193 m,理论最大采出程度在7％以上。     

苏里格低渗致密气藏阈压效应

低渗致密气藏孔吼细小,束缚水饱和度普遍较高,气-水关系复杂,存在阈压效应。采用苏里格低渗致密储层的岩样,开展了低渗致密气藏阈压效应的研究。实验采用气泡法与压差流量法相结合测试并研究了阈压梯度及其引起的气体非线性渗流特征。通过核磁共振和恒速压汞实验测试了赋存水的分布规律和岩样孔喉结 构,分析了阈压效应产生的机理及其影响因素。实验结果表明可动水和孔喉特征是影响阈压效应的主要因素,可动水比例越高、孔喉越致密,阈压梯度越大,阈压效应越强。并得出了通过气藏的绝对渗透率和含水饱和度定量表征苏里格低渗致密气藏阈压梯度的公式,进一步建立了通过渗透率和含水饱和度预测存在阈压效应的气井产能数学模型。IPR曲线表明,阈压效应会降低气藏的储量动用程度,导致一定的产能损失,因此减少气藏含水饱和度是提高开发效果的有效途径。     

低渗透油藏中不同压裂注采井网非稳态产量计算分析

在井网压裂基础上进行注水,可以有效改善流场,增大泄油面积,是开发低渗透油藏的重要手段。快速准确预测低渗透油藏注水开发产量可以为开发优化设计奠定基础,但低渗透油藏注水开发呈现非稳态、非线性渗流特征,基于达西定律形成的油藏工程方法并不适用。本次研究通过流场分析,来划分等效流动单元,并在此基础上考虑了油水两相渗流启动压力梯度,采用流线积分法建立了不同压裂注采井网的水驱非稳态产量解析计算方法。与物理模拟及数值模拟相比,计算方法更简单,计算速度更快,可以为低渗透油藏压裂注采方式优选及注水开发对策制定提供手段。采用本方法计算并剖析了启动压力梯度、压裂注采方式及裂缝长度对油井生产动态的影响,结果表明：启动压力梯度增大了渗流阻力,与不考虑启动压力梯度相比,油井产量更低;受流动单元控制,不同压裂注采方式的增产效果及见水时间完全不同,同时压裂注采方式的增产效果最好,能够增产3.1倍,但见水时间仅为24个月;随着压裂缝长增加,油井产量越高,但当缝长超过最佳长度,增油效果不明显。