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。     

非均质致密砂岩应力敏感性的定量表征

基于渗透率应力敏感实验研究非均质致密砂岩渗透率应力敏感性,根据颗粒Hertz接触变形法则,建立非均质致密砂岩毛管孔隙渗透率应力敏感定量表征模型,对孔隙度、渗透率和渗透率级差随有效应力变化规律进行了量化分析,并将理论计算结果与实验结果进行对比验证,从理论上对实验结果及规律进行了解释。结果表明,非均质致密砂岩的应力敏感性主要表现为渗透率应力敏感性,不同岩石渗透率随有效应力的变化具有不同步性,岩石渗透率越低,渗透率下降速度越快,非均质岩石渗透率下降速度介于岩石高渗透层与低渗透层渗透率下降速度之间;非均质岩石渗透率级差越大,渗透率应力敏感曲线越靠近岩石低渗透层渗透率应力敏感曲线,且渗透率级差随着有效应力的增大而不断增大。     

低渗透气藏介质变形评价参数研究

目前中国低渗透气藏的储量占未动用气藏储量的比重越来越大,而低渗透气藏一般都采用衰竭式开采,在生产过程中地层压力逐渐下降,导致储层岩石变形,使得孔隙度和渗透率降低,从而导致低渗透气藏开发效果变差。在对苏里格低渗透气藏岩心进行大量应力敏感性实验的基础上,通过对实验数据的分析,比较了线性、指数和乘幂３种典型渗透率随有效压力变化的关系模型。分析结果表明：乘幂变异模型较其他两者与实验数据更为吻合,在此基础上,推导了考虑应力敏感性时的低渗透气藏产能公式。由此提出了刻画岩石介质变形的新参数--岩石变形系数,用此参数可以很好地表征低渗透气藏介质变形的变化特征及其对低渗透气藏产量的影响,并依据该系数对低渗透岩心的变形程度进行分类,得到了比较好的分类效果。     

低渗透储层应力敏感分析

实验研究了低渗透岩石有效围压与渗透率之间的关系,以原始储层有效应力（上覆岩层压力与原始储层孔隙压力之差）为有效围压基准来评价低渗透储层的应力敏感性。实验结果表明：此应力敏感评价方法比较接近储层岩石的真实应力状态,得到的应力敏感伤害能反映真实的地层情况;有效围压与渗透率间满足二次多项式的关系;岩石的弹塑性变形使得压敏伤害是永久且不可逆的。理论计算表明,在实际生产中井底存在渗透率漏斗,压敏效应对气井影响显著。恒速压汞测试喉道结构结果说明储层的喉道分布特征决定了岩石的应力敏感程度。     

低渗透砂岩储层孔隙度、渗透率与有效应力关系研究

随着油气藏的开采，储层的应力状态发生变化，从而引起储层孔隙度及渗透率发生相应变化。大量的实验表明，孔隙度随有效应力的变化而产生的变化范围较小，而渗透率的变化范围较大。应用Terzaghi有效应力理论得到的结论是低渗透砂岩具有很强的渗透率应力敏感性以及弱孔隙度应力敏感性。引入双重有效应力理论，对孔渗随应力的变化关系进行重新校正和评价，表明随着应力变化，低渗透砂岩储层的孔隙度变化不大，而渗透率变化较大。而用双重有效应力计算出来的结果比用Terzaghi有效应力计算结果要小得多，表明低渗透储层对有效应力并不是非常敏感的，这在于按照双重有效应力理论，在计算本体有效应力时已在孔隙压力前乘上了一个修正因子，故在开发过程中地下岩石有效应力的变化范围就减少了很多，所以渗透率的变化幅度也就相应地减小了很多。     

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。     

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应力敏感性是指骨架应力和孔隙流体压力共同作用产生的压差对微观孔隙结构的影响。低渗透储层的孔隙结构比高渗透储层的更加复杂，这种复杂性增加了岩心受压行为的复杂性。随着生产的进行，储集层压力下降，有效压力也不断变化，而有效压力的大小决定了应力敏感性的严重程度。在压力敏感性实验过程中，文章采用改变围压的方法来近似地模拟储层所承受压力的变化，主要研究了压力变化对储集层渗透率的影响。根据实验结果，建立了有效压力与储集层渗透率之间的经验关系式，并以此为基础，推导出考虑压力敏感性时的低渗透砂岩气藏的产能公式与压力分布公式，并据此分析了压力敏感性对低渗砂岩气藏产能的影响。     

异常高压低渗透气藏储层应力敏感性对气井产能的影响

异常高压低渗透致密气藏由于其自身的地质特征,在衰竭式开发过程中表现出较强的储层应力敏感,特别是渗透率应力敏感会明显影响气藏的开发效果。在渗流力学理论基础上建立了考虑应力敏感的三维气、水两相流数值模型,并编写了相应的数值模拟软件。模拟计算结果表明：随压力下降,岩石形变对低渗透储层的影响明显要高于对高渗透储层的影响;储层渗透率越低,应力敏感就越强,导致气井所需生产压差就越大,使得气井对地层能量的利用率越低,故由应力敏感所导致气井产能的损失就越大;异常高压气藏由于原始地层压力高,有效应力变化范围大且变化的下限低,导致储层岩石具有更强的应力敏感。因此在异常高压、低渗透、特低渗透气藏开发中应充分考虑储层应力敏感的影响,并针对不同渗透率的储层制订相应的开发对策,使开发方案能更加准确地指导该类气藏的开发。     

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。     

河坝场构造飞三段气藏储层应力敏感性评价

川东北地区河坝场构造发现的飞仙关组飞三段气藏地层压力系数为2.28, 属特高异常应力范畴。为此,采用耐高温高压的实验测试设备对河坝1井、 河坝2井的15块岩样进行了覆压孔渗测试,进行了不同有效应力、净围压及裂缝、不同压差的储层应力敏感性实验分析,对河坝区块异常高压气藏储层应力敏感性进行评价。 结果表明,孔隙度应力敏感性较弱,渗透率敏感程度为中等偏强,孔隙压缩系数敏感性强;孔隙度应力敏感伤害后可恢复程度高,渗透率应力敏感伤害后可恢复程度低;压差对孔隙度应力敏感性弱,对渗透率应力敏感性强。分析不同有效压力条件下的储层岩石孔隙度和渗透率变化特征,为储层评价和开发设计提供了基础依据。     

旬邑-宜君区块长3段孔隙结构特征及其在储层评价中的应用

低渗透储层微观孔隙结构是储层研究的重点与难点,直接影响储层评价的准确性。以鄂尔多斯盆地旬邑-宜君区块延长组长3段低渗透储层为例,在薄片观察、岩石孔渗、压汞测试与测井资料分析基础上,研究储层微观孔隙结构类型及特征,将储层分为4种孔隙结构类型,阐述各类储层的储集空间类型、孔渗特征、毛管压力曲线特征差异,Ⅰ类和Ⅱ类储层为研究区有利储层;选用储层品质系数与储层微观孔隙结构特征参数(排驱压力、平均孔喉半径和分选系数),对储层进行评价;WB44等4口井评价结果表明,储层孔隙结构类型影响低渗透储层的产能评价和测井解释。     

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为了搞清异常高压气藏岩石渗透率应力敏感特性，通过克拉2气田的岩心渗透率应力敏感性实验，得到了不同物性岩样的渗透率随有效覆压变化的规律，建立了以地面条件下空气渗透率为基准的不同有效覆压下渗透率的模型——幂函数模型，获得该气藏岩石空气渗透率与应力敏感性系数的关系式。该模型简单实用，其中应力敏感性系数的大小与岩石物性有关；该关系式克服了前人根据岩石物性范围分组表示岩石应力敏感性而导致不连续的缺点。实测结果还表明：克拉2气藏岩样应力敏感性高于大庆油田气藏的岩样，具有异常高压气藏岩石应力敏感性强的特点。     

塔里木盆地深层致密砂岩气层应力敏感性

深层-超深层致密砂岩气藏是塔里木盆地油气勘探开发的重点对象,其在钻完井和生产过程中经常表现出与井筒液柱压力或井底流压变化十分敏感的复杂工程行为。为了揭示深层致密砂岩应力敏感特征及主控因素,以塔里木盆地3个典型天然气藏(DB、YM、KS)为研究对象,分别开展了模拟围压递增条件下的裂缝和基块岩样应力敏感实验,并基于扫描电镜、铸体薄片、X-射线衍射、高压压汞等分析手段,分析了孔隙结构、矿物组分、裂缝发育特征对深层致密砂岩应力敏感性的影响。结果表明,塔里木盆地深层致密砂岩基块应力敏感系数为0.280 6~0.771 4,应力敏感程度总体为中等偏强-强,其中KS(0.771 4)>DB(0.654 0)>YM(0.579 6);裂缝应力敏感系数为0.532 3~0.806 9,应力敏感程度总体为中等偏强-强,其中YM(0.726 2)>KS(0.693 5)>DB(0.626 5)。深层致密砂岩应力敏感程度受地层埋藏深度、孔隙结构、矿物组成和裂缝发育程度综合因素控制。基块岩样应力敏感程度与储层埋深、不稳定矿物组分含量、黏土矿物含量成正相关,与储层石英含量、孔隙度、渗透率、孔喉半径成负相关。裂缝岩样应力敏感程度主要受裂缝宽度控制,应力敏感程度随裂缝宽度增大而减小。     

低渗透储层岩石覆压实验变形特征分析

对于低渗透储层岩石而言,基于岩石受力变化后发生线弹性变形的假设与实验结果并不相符。为此,采用CMS300覆压测试、岩石力学性质测试、压汞以及铸体薄片观察等实验手段对低渗透储层岩石覆压变形特征进行分析,结果发现实验岩样在应力增大的整个过程中发生的是软塑性变形→弹性变形→塑性变形过程。低渗透岩石在覆压实验中表现出的强应力敏感性是由其变形特征决定的,岩石在覆压增大的初始阶段发生微量软塑性变形是造成渗透率大幅下降的主要原因,其与低渗透岩石的泥质及胶结物含量较高、孔喉通道狭窄有关。基于实验研究结果,定义了新的岩石应力敏感系数来表达渗透率与有效覆压的关系,与实验数据有更好的相关性,并且能够方便地将任意常规岩样渗透率转换成储层条件下的渗透率,具有实际的工程应用价值。     

基于CT扫描的岩心压敏效应实验研究

为揭示岩石应力敏感的微观力学机理,加深对应力敏感性的理解,基于可以真实描述岩石内部结构特征的CT扫描技术,结合数字岩心和孔隙网络模型理论进行了几何拓扑结构分析,获得了有效应力与孔隙结构的关系及有效应力与渗透率的关系,对比了有效应力升高、降低2个过程中的孔隙结构参数和渗流能力。结果表明:随着有效应力升高,孔隙半径分布曲线向左偏移,形状因子概率曲线向右偏移,孔喉连通性变差,渗透率降低;随着有效应力降低,孔隙半径分布曲线、形状因子概率曲线、孔喉连通性和渗透率的变化规律均与有效应力升高时相反。孔隙结构变形存在应力敏感滞后性,且有效应力降低后渗透率不能恢复。这说明应力敏感对于岩石孔隙的变形以及流体在其中流动的影响不能忽略。      

乌石低渗砂砾岩油藏应力敏感实验研究

为弄清乌石低渗砂砾岩油藏开发过程中岩石应力敏感的变化规律,以WS17-2油田的WS17-2-9井区为例,选取不同物性岩心样品,开展定覆压的应力敏感实验研究。首先根据现行标准、油藏上覆岩层压力和原油饱和压力设计了实验有效应力范围,然后分别测试了不同有效应力下降内压和升内压的岩石渗透率,最后定量评价了实验初始有效应力和油藏初始有效应力下的岩石应力敏感伤害程度。结果表明:随有效应力的增加,岩石渗透率先急剧降低而后缓慢降低;应力敏感对岩石渗透率的伤害是不可逆的,而且岩石物性越差,伤害程度越严重。此外,油藏条件下的应力敏感远小于现行标准的实验测试结果,只要乌石油藏开发过程及时补充地层能量,应力敏感的不利影响基本可以忽略。     

克拉2气田储层岩石的应力敏感性及其对生产动态的影响

克拉2气田是一个异常高压气藏，压力系数在2．0以上。在衰竭式开采条件下，其地层压力降幅可为普通气藏地层压力降幅的3倍以上，因此研究储层岩石应力敏感性及其对生产动态的影响意义重大。研究得出，岩石的应力敏感性特征主要有：岩石物性对应力的敏感性总体上不大，其中以孔隙度最小，渗透率次之，压缩系数最大；岩石物性随地层压力的下降而下降；在同一地层压降下．岩石物性下降幅度不是渗透率的连续函数，而是与渗透率分布范围有关，高渗透率范围，岩石物性下降幅度小，低渗透率范围，岩石物性下降幅度大。研究得出，克拉2气田岩石的应力敏感性对其生产动态的影响较小。     

鄂尔多斯盆地页岩油储层应力敏感性分析及水平井返排制度优化

鄂尔多斯盆地长7段页岩油储层具有储层致密、孔隙结构复杂、地层压力系数低的特点,在多年的开发实践中逐渐总结出长水平井、大规模体积压裂的开发方式,与前期定向井或短水平井相比,开发效果获得了大幅提升。而在压裂液的返排过程中,由于页岩油储层的应力敏感特征,储层物性和地层能量将产生巨大变化,进而影响到初期含水下降速度和单井产量。通过改良的应力敏感实验,明确了页岩油压后储层与原始基质储层相比具有更强的应力敏感性,得出了应力敏感作用下的渗透率变化规律,采用数值模拟、现场统计等方法,优化了鄂尔多斯盆地页岩油水平井合理返排强度和返排时间。     

火山岩高含CO2气藏渗透率应力敏感性研究

摘要从火山岩高含CO2气藏渗透率应力敏感性实验出发,对比了不同气体对渗透率应力敏感性的影响,认为天然气中CO2含量对应力敏感性有较大影响,得出了岩石渗透率随有效覆压的变化规律。对比火山岩气藏渗透率应力敏感性与一般低渗透气藏应力敏感性的规律是否相同,同时采用多种方法评价气藏的应力敏感性程度。长深气藏应力敏感性属于中等强度,在开发初期就要制定合理的气井工作制度避免伤害地层。该类气藏渗透率随有效覆压的变化符合幂函数关系。岩心与二氧化碳的作用力要强于与氮气和天然气的作用力,由于该气藏CO2含量高,因此CO2的存在会加剧了该类气藏的应力敏感性。火山岩孔隙结构复杂是该类气藏应力敏感的主要因素。     

考虑多重应力敏感效应的页岩气藏压裂水平井试井模型

页岩气藏存在多尺度孔隙结构,流体运移方式多样,包括吸附、扩散和非达西渗流。目前页岩气多重运移流动模型仅考虑天然裂缝的渗透率和孔隙度为应力敏感系数,但实验表明扩散系数也具有应力敏感性。建立考虑多重应力敏感效应的压裂水平井试井分析模型,能准确分析和预测页岩储集层和流体参数,对页岩气藏生产动态分析和开发方案编制十分必要。基于页岩储集层多尺度孔隙结构,假设页岩气藏具有基质和裂缝系统的双重介质,考虑流体多重流动机理,建立以扩散系数、天然裂缝渗透率和孔隙度为应力敏感系数的压裂水平井试井分析模型,分析了压裂规模和页岩储集层特征参数对试井曲线的影响。结果表明,压裂规模参数主要影响气藏开采早期,页岩储集层特征参数主要影响气藏开采晚期。针对中国典型页岩气区进行分析,提出的试井分析方法能较好地拟合生产数据,可为页岩气藏高效开发提供一定借鉴。