储层渗透率应力敏感研究现状

石油学界对储层渗透率的应力敏感问题开展了大量研究,但不同学者得到的研究结论差异较大,甚至完全相反,这给油气生产和决策带来了困扰。为此,对国内外研究成果进行了广泛调研,从应力敏感程度评价标准、实验存在的问题、应力敏感探索性实验、实验数据分析、微观机理解释、对产能的影响等6个方面,详细介绍了渗透率应力敏感研究现状。通过调研分析发现:应力敏感的评价指标、敏感程度的划分、实验及数据处理因人而异,亟待建立一套统一的评价标准;有效应力的选用是造成应力敏感评价结果存在差异的重要原因之一;从岩石力学角度进行研究,结合合适的毛细管束模型,从理论上推导出定量计算公式,将有助于揭示渗透率应力敏感的内在规律。     

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。     

不同含水饱和度下应力敏感性对致密低渗气井产能影响分析

致密低渗储层具有很强的压敏性,水的存在降低了渗透率,使得储层的应力敏感性加强。通过在不同含水饱和度下对岩样进行不同有效压力的渗透率测试实验,回归出了渗透率与有效压力的关系式,结合平面径向渗流理论推导出气井的产能方程,可计算不同应力敏感系数下的无阻产量。实例计算表明：含水饱和度越高,渗透率越低,应力敏感性越强,气井产能越低,考虑了应力敏感性的产能是不考虑应力敏感性产能的30％～83．3％。图4表2参6     

应力敏感性对低渗透气井产能的影响

我国低渗透气藏资源丰富,是今后天然气开发的重要领域。然而,低渗透气藏在开发中具有较强的应力敏感性,影响气藏的产能建设,因此,认清应力敏感性对低渗透气藏产能的影响是开发的基础。文中在对低渗透气藏岩心进行应力敏感伤害实验研究的基础上,考虑气藏含气饱和度为100%和不同含水饱和度的情况,模拟分析了在低渗透气藏开发过程中应力敏感性所产生的渗透率变化规律,从而得出在不同应力敏感系数和不同渗透率情况下应力敏感性对气井产能的影响程度,为低渗透气藏合理开发提供依据。     

考虑渗透率应力敏感的气井无阻流量预测方法研究

随着气田开发的进行,地层压力逐步下降,与产能方程系数密切相关的多项参数如天然气偏差系数、粘度等都是变化的,气井开采过程中稳定产能方程随之改变,采用原始地层压力下的稳定产能方程来确定不同地层压力下的无阻流量是不正确的。同时,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。因此,为了更加合理的开采气藏,气井产能分析必须考虑地层应力对岩石渗透率的影响。为得到气井不同地层压力下的无阻流量,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地层压力与无阻流量的关系式。该公式考虑渗透率应力敏感伤害对气井无阻流量的影响,只需已知气井某地层压力时的产能试井无阻流量及各地层压力下对应的天然气粘度和偏差系数,便可以得到各地层压力对应的无阻流量。通过实例计算表明,该方法简便易行,结果可靠。     

应力敏感储层渗透率对生产数据分析的影响

储层渗透率和孔隙度与压力之间的依赖关系严重影响着井的生产动态.本文通过油藏数值模拟和分析生产数据曲线的方法从理论上研究了这个问题.介绍了一个适用于应力敏感储层、微可压缩流体的单相流体的流动方程.对这个方程进行拉普拉斯空间求解可得出井的产量随时间变化的关系图(恒定井底压力生产).对其求解,要先将这个流体流动方程转化为压力项和压力平方项和的函数形式.应力敏感储层中油藏数值模拟结果与理论预测结果的一致性出现得比非应力敏感储层的慢,但是储层的应力敏感性并没有影响油藏数值模拟得出的储层最终采收率值.应力敏感储层的曲线显示储层的应力敏感性不会影响容量分析结果.应力敏感储层生产数据分析说明这个方法会低估泄油面积.分析标准型曲线得出的渗透率值小于地层的原始渗透率值.     

温度与有效应力对页岩储层应力敏感影响研究

在页岩气藏开发初期,水力压裂改造必会破坏储层温度场,致使储层温度发生变化,进而储层产生热应力,在衰竭式开采过程中,地层压力逐渐下降,以上过程造成作用岩石颗粒上的有效应力增加,页岩储层产生应力敏感,使得储层渗透率减小,从而影响气井产能。为此,为了明确温度与有效应力对储层应力敏感性的影响,采用恒内压变围压试验方法,以页岩岩心为试验对象,进行不同有效应力、温度下储层物性应力敏感试验。研究结果表明,初始渗透率越高,则应力敏感性越强,温度对应力敏感性影响越大,渗透率与温度具有较好的指数关系。当有效应力由小增大时,储层渗透率由大变小,其下降幅度由大到小,渗透率与有效应力同样呈现较好的指函数关系,这与低渗透、特低渗透油气藏应力敏感性呈现相同的规律。同时,通过应力敏感评价得出,页岩渗透率的应力敏感程度为中等,且随温度的升高,渗透率损害率由0.45降低到0.33。有效应力从13 MPa增加到17 MPa时,应力敏感程度为中等,而有效应力从17 MPa增加到21 MPa时,应力敏感程度却为弱。     

储层应力敏感性对异常高压低渗气藏气井产能影响研究

在渗流力学基础上建立了考虑应力敏感性的三维气、水两相流数值模型,编写了相应的数值模拟软件。在此基础上进行的模拟计算表明,应力敏感性对气井稳产能力具有显著影响,可导致气井所需生产压差明显增大,在应力敏感情况下进行开采,气井对地层能量的利用率将会大大降低。而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下限低,储层岩石具有更强的应力敏感性。因此。在进行异常高压、低渗气藏开发的生产动态预测时应充分考虑储层应力敏感性的影响,使编制的开发方案能更加准确地指导该类气藏的开发。     

考虑应力敏感超低渗油藏油水相对渗透率的计算

相对渗透率是描述孔隙介质多相渗流的重要参数.用JBN方法计算忽略了毛管压力.且研究表明,低渗介质中的流体流动并不遵循达西定律,在渗流过程中存在启动压力梯度,随着油藏的开采,储层应力敏感增强,启动压力梯度和应力敏感对油藏的影响都不容忽视.因此,传统JBN方法获得相对渗透率曲线的方法与实际有一定差异.在传统方法基础上,导出...     

考虑应力敏感和启动压力的低渗气井产能预测新方法

启动压力梯度、应力敏感和高速非达西的存在是低渗气藏生产过程中的重要特征,对低渗气井的产能有很大影响,国内外对低渗气井产能已经有了大量研究,但是同时考虑这个3因素的还非常少。针对这一情况,在同时考虑启动压力梯度、应力敏感和高速非达西的基础上,提出了低渗气井产能预测数学模型和数值模型,并用VC＋十编程求解出绝对无阻流量。结合现场实例,对比分析了启动压力梯度和应力敏感对产能的影响大小,并确定了低渗气藏的合理生产压差。结果表明：应力敏感对产能的影响大于启动压力梯度,必须予以重视;应力敏感系数越大,合理生产压差越小,对应力敏感效应严重的低渗储层．应该用小压差生产。     

具有应力敏感于地层渗透率的分形油气藏渗流问题的近似解析研究

对于碳酸盐岩油藏和低渗透油藏的渗流问题,传统的研究方法都是假设地层渗透率是常数或依赖于到井眼距离的幂律关系。然而地层渗透率是对压力敏感的,这样的假设将导致对压力的空间变化和瞬时变化的分析产生较大的误差。建立了求解对地层应力敏感的分形介质渗透率的数学模型,采用了一种简单的技巧获得其近似解,考虑无限大分形油藏线源井定流量生产,导出了圆柱对称系统流动问题的解以及井眼储集和表皮效应对压力动态的影响。且得到了有界系统的一阶逼近解,并进行了定性分析。图４表３参５（陈志宏摘     

不同级别渗透率岩心应力敏感实验对比研究

油藏一旦投入开发，原始应力状态发生改变，必然造成油藏岩石发生应力敏感，但是当前争论热点是中高渗储层和低渗储层哪类应力敏感更强。针对这一问题，选取14块直径38 mm的天然岩心 开展室内实验。为了更好地模拟油藏实际，主要实验设备均置于恒温箱内。根据实验结果分别计算各样品的渗透率损失率，对比分析可知，中高渗岩心的渗透率损失绝对值要比低渗岩心大，但渗透率损 失相对值却比低渗岩心小，即低渗油藏具有更强的应力敏感性。以此为基础，归纳了油藏岩石的应力敏感模式，中高渗油藏应力敏感符合“平缓型”模式，低渗透油藏应力敏感符合“先陡后缓型”模式 。根据应力敏感模式可知，低渗油藏开发必须控制合理井底流压，避免发生强应力敏感，从而保持油井产能。     

考虑地层压降的产水气井产能方程修正

在气藏开发过程中,地层中存在的可动水随着地层压力下降不断在井底聚集,改变气藏渗流环境,影响气井产能。为精确预测产水气井产能,从气井拟稳定流动状态产能方程出发,确定当前地层压力下的无水无阻流量,通过"一点法"确定二项式系数,利用气水相渗曲线与生产水气比的关系,对不同生产水气比时的产能方程进行修正,从而获得了产水气井的产能方程。实例计算表明,修正后的产能方程计算结果可靠性高,具有实际应用价值。     

裂缝对气藏储层渗透率及气井产能的贡献

裂缝是气藏储层渗流的重要通道,对储层渗透率的贡献十分明显,但目前难以量化评价。针对这一难题,综合考虑裂缝尺度（缝高、缝宽和裂缝贯通程度）,通过对岩心进行人工定量造缝后开展气测渗透率实验测试,分别研究了贯通和非贯通（贯通程度分别为20%,40%,60%,80%）2种情景下裂缝对岩石渗透率的贡献。结果表明,贯通和非贯通裂缝对地层岩石渗透率均有贡献。贯通裂缝对岩心渗透率贡献十分明显,可提高岩石渗透率80%以上,其作用大小与裂缝开度（缝高×缝宽）密切相关;非贯通裂缝对岩石渗透率也存在一定的贡献,对基质起到沟通作用,改善储层整体的渗流能力,其作用大小与裂缝贯通程度关系密切。在实验测试的基础上,以单井为研究对象,综合考虑裂缝导流能力、裂缝沟通能力和基质供气能力三方面因素,建立了裂缝对气井产能贡献数学模型,结合气田实际气井的基础参数评价了裂缝对气井产能的贡献。     

岩石应力敏感对苏里格气井产能的影响

通过实测苏里格气田岩样在不同覆压下的渗透率，讨论了低渗岩样在覆压实验中的变形特征，在实验及理论研究的基础上，推导出了考虑岩石应力敏感的气井产能公式，结合苏里格气田储层的实际情况，评价了岩石应力敏感对气井产能的影响。     

考虑应力敏感的致密气藏动态产能方程及应用

致密气藏生产过程中储层应力敏感性强,地层压力下降快,流体物性差异大,是目前致密气井产能分析和稳产预测的关键.基于高速非达西渗流Forchheimier二项式方程,引入了储层应力敏感性和生产压降导致气体高压物性变化2个因素,形成了气井生产任意时间点产能方程建立的方法.利用该方法获得气井稳产期末产能方程及地层压力,再通过物...     

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。     

考虑应力敏感的异常高压气藏产能新方程

异常高压气藏随着天然气的采出,地层压力的降低,渗透率不可逆转地降低,即所谓的应力敏感现象。常规的二项式压力平方法和指数式经验产能方程由于没有考虑应力敏感现象无法建立适用于异常高压气藏的产能方程,而考虑了应力敏感现象的拟压力产能方程又由于计算过程复杂,难以在现场应用。二项式压力指数法在拟压力产能方程的基础上进行简化替代,实例结果表明,新方法与拟压力二项式产能方程计算出来的无阻流量相对误差小于10%,可以方便地用于异常高压气藏产能评价中。     

裂缝型储层渗透率应力敏感评价及对生产影响

针对裂缝型储层的不同裂缝类型,分别设计和进行了5种裂缝贯穿程度和4种裂缝充填模式的致密岩心渗透率应力敏感性实验,并分析了各种裂缝贯穿程度和裂缝充填模式的岩心渗透率应力敏感性差异。结合一维产能解析模型,分析了裂缝贯穿程度和裂缝充填模式对裂缝型油藏产油量的影响。研究结果表明:裂缝贯穿程度较小时,岩心渗透率应力敏感性主要体现为基质压缩,而随着裂缝贯穿程度增大,岩石应力敏感过程主要包括裂缝闭合和基质压缩2个阶段;岩心流量并不一定随着实验压差增大而简单增大,而是生产压差和岩心渗透率的综合函数。