上覆岩层压力下储层特性参数的整理方法

以塔里木盆地中部石炭系油藏为例，给出了有效上覆岩层压力下岩石物性变化的相关式和数值，提供了一套上覆岩层压力下岩石物性参数的整理方法。     

地下储气库应力敏感性实验研究

在储气库运行过程中，由于气体的采出和注入，使得多次注采期间岩石净上覆压力发生周期性变化，随之导致储层岩石物性参数发生周期性变化，从而影响储气库的注采能力，因而研究储气库储层应力敏感特征具有重要意义。为此，以实验手段研究了地下储气库在气体注入和采出过程中地下储层的应力敏感性。实验选用2块渗透率不同的人造砂岩岩心，测试了在4次净上覆压力升降过程中的储层渗透率变化。实验结果表明：随着净上覆岩层压力的增加，岩心渗透率呈下降趋势，初期渗透率下降较快，后期渗透率下降程度减小，应力敏感性变弱；净上覆压力周期性变化过程中，岩石渗透率不可能完全恢复到原始值，存在着一定程度的滞后效应；岩石渗透率越高，应力敏感特性越明显。     

地层上覆压力下物性参数特征研究

由于净上覆压力在油田开发过程中变化幅度较大,因此对净上覆压力下物性参数特征的研究就显得尤为重要。利用CMS-300岩心自动分析仪模拟地层上覆压力的变化过程,研究油藏岩石渗透率、孔隙度和孔隙体积压缩系数随净上覆压力的变化关系,得出了各参数的变化规律,给出了它们之间的回归表达式,并从岩石孔隙结构特征和岩石骨架特征等方面进行了机理性分析。研究表明,在净上覆压力作用下,岩石渗透率和孔隙度变化程度不同,低渗透岩石的渗透率比其孔隙度的变化率更大,而低孔隙度岩石的孔隙体积压缩系数变化幅度较大;同时,幂律关系能较好地描述上述变化特征。     

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。     

苏里格气藏岩石应力敏感性研究

在气藏的生产过程中,随着流体的产出,净上覆岩层压力不断升高,储层孔隙结构因受到压缩而发生改变,导致渗流速度降低,使油气井的产能下降。在模拟地层温度及应力条件下,分析了苏里格气藏小岩心和全直径岩心渗透率与净上覆岩层压力之间的关系,研究了小岩心与全直径岩心的应力敏感性。结果表明:岩心渗透率均随上覆岩层压力的升高而逐渐降低,且随净上覆岩层压力的增大,渗透率下降的幅度逐渐变小,并表现出明显的渗透率滞后效应;苏里格气藏岩石的渗透率损害程度或应力敏感性属于中等;全直径岩心的应力敏感性较小岩心弱。     

储层应力敏感实验评价方法的误差分析

目前国内外对低渗透储层岩石渗透率应力敏感性的评价方法主要是以岩心实验为主,而实验条件与实际地层条件有较大的差别。为此,运用岩石力学理论对储层上覆岩层进行力学分析,建立了储层开发过程中上覆岩石压力的计算方法,提出了储层上覆岩石压力修正系数。研究结果表明：目前关于储层上覆岩石压力的计算方法是按照流体力学的传压方式,适用于研究对象是流体或者研究区域无穷大,而实际储层之上的地层均为具有抗弯、抗剪能力的岩石,具有相互的约束力,并且气井在生产过程中压降漏斗是有限的,即上覆岩石压力是作用在限压力降区域,故而上覆岩石压力的计算公式存在较大误差,从而导致应力敏感评价误差较大;所提出的修正系数表示储层上覆岩层本身所具有的抗弯及抗剪强度,并对储层多孔介质的有效应力进行了修正;现行的实验过程中,岩石围压始终保持在一个恒定值并压在岩心上,这与实际地层情况不符,实验结果在一定程度上夸大了应力敏感的影响。     

考虑储层初始有效应力的岩石应力敏感性分析

在原始地层条件下,储层要承受上覆岩层压力和侧限压力、孔隙压力等的共同影响,这些压力等效成初始有效压力(应力)。在考虑初始有效压力情况下对岩石的应力敏感性的分析表明,储层的物性参数(如孔隙度和渗透率等)仍然随着有效压力的增加而逐渐降低,并满足负指数衰减规律。与不考虑初始有效应力相比,渗透率的降低幅度要小一些,即岩石的应力敏感性要弱一些,但更符合实际地层情况下渗透率的变化规律,因此对指导实际生产更具现实意义。     

对上覆岩层压力计算公式的思考

在某些著作中，计算上覆岩层压力（ｐ０）的一个公式为：ｐ０＝σ＋ｐｐ（其中，σ为骨架颗粒压力，又称基岩应力；ｐｐ为地层压力，即孔隙流体压力）。从力学基本定义出发，证明原来对地层压力、上覆岩层压力和颗粒压力的定义有不正确处，从而证明这一公式是错误的。分析了地层孔隙流体和岩石骨架颗粒在正常情况下所受的应力情况，给出了简单条件下的应力张量形式。用圆柱形毛细管描述孔隙，提出地层面（将地层岩石视为多孔介质时岩石颗粒的密置层面）的概念，认为流体在地层面遇到孔隙时，将沿毛细管的上部绕过。据此，将上覆岩层压力的定义修正为：“埋藏在一定深度的沉积物，单位地层面面积所承受的上覆全部沉积物的重力”；将颗粒压力定义改为：“地下某一深度的地层面上的颗粒压力，指该点以上至地面岩石的总重力与由地层压力对该点产生的作用力之差施加于该点的压力。”新定义既符合地下情况，又避免与已知基本原理矛盾。利用颗粒压力新定义，很容易得出：σ＝ｐ０＋φ０ｐｐ；根据力的平衡原理，同样可得新公式：ｐ０＝σ′＋φ０ｐｐ（其中，σ′为支撑应力，φ０为地下某深度点的孔隙度）。参１１（周大晨摘     

克拉2气田的储层应力敏感性

克拉2气田是一个异常高压气田，在其开发过程中，储层岩石所承受的有效上覆压力变化大，容易产生变形，引起孔隙度和渗透率变小，这对气田开发产生较大的影响。利用克拉2气田实际岩心，实验分析了其应力敏感性特征，研究预测了气田开发过程中储层物性的变化规律及其影响因素。结果表明：克拉2气田储层孔隙度和渗透率与有效上覆压力均呈幂函数关系，孔隙度变化规律较一致，比孔隙度变化区间小；渗透率的变化较为复杂，岩石初始渗透率越低，随有效压力增大其下降速率越快，相同有效压力下下降的幅度越大。克拉2气田衰竭开采至废弃压力，储层综合物性变化不大，孔隙度绝对值降低0.5%~1.5%，综合渗透率降低18.2%。这些变化对气藏产能的影响不大。     

多孔介质的应力关系方程——答周大晨先生

上覆岩层压力与下伏岩层中的流体压力以及岩石骨架应力之间，存在着一定的关系，这三者之间到底是什么关系，应该如何进行表述和刻画，出现了不同的认识，这涉及到对多孔介质力学的有效应力这一基本概念的认识和理解，是很重要的问题，基于对多孔介质双重有效应力的研究，重申了多孔介质中任一点处，上述三种应力之间的正确关系，并把相应的数学表达称为多孔介质的应力关系方程。     

岩石压缩系数变化规律研究

通过对十八块岩样的覆压试验结果进行回归分析,得到了岩石压缩系数的变化规律.研究表明:岩石压缩系数随覆压孔隙度、覆压渗透率的增大而增大,岩石压缩系数的变化率通常是随覆压孔隙度、覆压渗透率的增大而增大.岩石压缩系数与覆压孔隙度、覆压渗透率之间的关系大多数呈二次多项式.压缩系数与有效覆压之间通常呈指数递减,压缩系数的递减率通常是随有效覆压的增大而减小.     

压力对低渗透岩心渗透率测试的影响

低渗透气藏岩心渗透率测试中，上覆压力、净上覆压力和孔隙压力都极大地影响着渗透率的准确测量。只有尽可能地恢复其地下应力状态，建立一个相适宜的上覆压力及孔隙压力平衡系统，保证作用于岩石上的恒定净上覆压力，方能得到准确的结果。     

准噶尔盆地二叠系芦草沟组致密油岩心覆压孔渗变化规律研究

油层条件下岩石的孔隙度和渗透率与净上覆压力的关系是储量计算和油气田开发研究的重要内容。 利用 CMS-300 覆压测试系统,根据岩心压汞、铸体薄片、扫描电镜及场发射等多项实验分析资料,研究了致密油在地层条件下的孔隙度和渗透率与净上覆压力的关系,同时为分析致密油与低孔、低渗储层的差异,还对低孔、低渗储层岩心进行了实验。 研究结果表明： ① 随着净上覆压力的增加,覆压孔隙度和覆压渗透率均与净上覆压力呈幂函数递减关系; ② 与低孔、低渗储层相比,压实作用对致密油造成的孔隙度和渗透率的损失率均较小; ③ 恢复压力后,致密油的孔隙度和渗透率基本能恢复到初始值,岩样具有较好的弹性。     

页岩气藏应力敏感效应实验研究

页岩气藏降压开采过程中,地层压力和井底压力的变化导致气藏产生应力敏感效应,使气藏流体的流动动态和气藏产能受到影响。为了明确开采压力的下降对气藏渗透率变化的影响,实验通过改变内压与围压这2种方式,对页岩气藏的应力敏感效应进行了研究。研究结果表明:页岩的渗透率随着内压的降低而下降,随着上覆岩层压力的增加而下降;页岩渗透率与内压的变化存在明显的指数关系;页岩对外压的敏感效应远远大于对内压的敏感效应。该研究对确定页岩气藏产能及制订气井合理生产制度具有一定意义。     

裂缝—孔隙型双重介质应力敏感模拟试验研究

在上覆压力75MPa、地层温度120℃、地层压力30MPa和水饱和度下的全直径全模拟降压开采试验揭示了裂缝—孔隙型双重介质由于生产压差的增大所导致有效上覆压力的增加而使裂缝高度减小所造成的地层气相渗透率的损害规律:渗透率越高,渗透率的损害越大。在此基础上,作者提出了不同类型储层的临界生产压差。      

高柳地区新近系地层压力和温度对岩石物性的影响

黄骅坳陷北部南堡凹陷高柳地区明化镇组、馆陶组砂岩属疏松、固结程度较差的储集层，岩心实验结果表明，随着净上覆地层压力（净覆压）的增加，岩石的孔隙度、渗透率均不同程度地降低，并且渗透率的变化幅度远大于孔隙度。与常规岩心分析结果相比，油藏条件下（净覆压大于20MPa）孔隙率约减小3％－10％，渗透率约减小12％－70％。通过研究建立了高柳地区孔隙度、渗透率的净覆压校正关系式，分析得出孔度、渗透率与净覆压之间呈指数函数关系的结论：在净覆压增大的同时，地层温度对该地区岩石物性的影响可以忽略。     

径向多层岩心夹持器设计

文章介绍一种能模拟地下流体径向流动状态的岩心夹持器的设计思路,并结合图示做了详尽说明。在这个设计思路下该地器不仅能模拟生产井单层开采（或注水）时的流动状态,而且能模拟生产我层同时开采（或注水）时的流动状态。同时设计了该夹持器的上覆压力系统,可在实验中提供足够大的上覆压力。     

低孔隙度低渗透率复杂断块油气田储层有效性评价方法

某区块为典型中生界低孔隙度低渗透率复杂断块油气田,不同断块储层埋深差异较大。不同埋深储层常规岩心分析孔隙度渗透率关系复杂,为储层参数准确计算及储层有效性评价带来很大困难。通过实验室岩心分析对比发现,储层渗透性受孔隙度、孔隙结构、储层埋深等多种因素共同制约,覆压孔隙度渗透率关系明显优于常压孔隙度渗透率关系。在岩心分析认识与试油相结合的基础上,建立了综合考虑储层埋深、孔隙度、孔隙结构的常压、覆压渗透率计算模型,提出了利用覆压孔隙度渗透率综合指数评价储层有效性的方法,在实际应用中取得了良好的应用效果。