温度对低渗透储层应力敏感影响

应用热应力理论,从理论角度分析温度对岩石的作用,推导出渗透率随温度变化的理论模型,再结合变围压、变内压法应力敏感实验进行验证,采用应力敏感评价方法,着重分析温度对低渗储层应力敏感性的影响。研究表明理论模型和实验具有一致性,低渗透储层渗透率随温度呈现负指数递减规律。变围压法和变内压法实验均表明:实验温度在60℃之下,渗透率下降缓慢;但当实验温度超过60℃时,渗透率快速下降,变围压法渗透率降低22.2%,变内压法渗透率降低18.5%。通过应力敏感评价方法分析,储层应力敏感性随温度变化呈现较好的递增规律。对于变围压法,20℃应力敏感损害程度0.57,而80℃应力敏感损害程度递增为0.71,岩样呈现强应力敏感;对于变内压法,20℃应力敏感损害程度为0.36,80℃应力敏感损害程度达到0.52,岩样呈现中等偏强应力敏感。     

温度对低渗透砂岩应力敏感性影响实验研究

目前国内外对低渗透砂岩储层应力敏感评价通常在常温下进行实验。为评价温度对低渗透砂岩储层应力敏感影响作用,本文以鄂尔多斯盆地低渗透砂岩为对象,在对岩样和皮套进行老化处理后,保持内压5 MPa不变,改变围压,实验测试了三块岩样不同温度、不同有效应力下岩样渗透率的变化。实验结果表明:(1)随有效应力增加,岩样渗透率减小。随着温度增加,岩样渗透率也减小;(2)对于岩样A和岩样B来说,温度在20℃弱应力敏感,而温度升高至40℃、60℃、80℃,岩样变成中等应力敏感。温度对低渗透砂岩储层应力敏感影响不容忽视;(3)对同一块岩样,温度对岩样渗透率的影响低于有效应力对渗透率的影响;(4)对应力敏感系数分析得出,随温度增大应力敏感系数增大,并且应力敏感系数与温度呈线性关系。推导得出渗透率与温度呈线性关系。     

金页1井储层岩石应力敏感研究

低渗储层已成为当前最具研究价值的课题,由于低渗储层对应力变化十分敏感,所以对低渗储层应力敏感性研究对成功开采这类储层具有深远意义。应力变化的响应在页岩储层中尤为明显,可以明显观测到岩石渗透率随有效应力的增加而降低,呈非线性关系。实验利用应力敏感实验装置,测定其在不同围压下的渗透率,实验表明,渗透率随围压增大下降幅度先急剧增大而后趋于平缓,围压减小后渗透率未能完全恢复,裂缝发生非弹性形变。对于页岩储层来说,开采过程中应该注意储层应力场的变化,尽量降低其对储层渗透率及储层产能的影响程度。     

特低渗透岩心应力敏感实验

采用某油田特低渗岩心,在地层真实压力温度条件下分别进行岩心三轴实验、变内压恒定围压和变围压恒定内压应力敏感实验测试,建立以原始储层有效应力为起点的压敏评价方法,并分析了应力敏感对产能的影响。结果表明:在储层真实有效应力范围内,特低渗透岩心只发生弹性变形;地层条件下岩心渗透率随有效应力变化程度变弱;以储层原始有效应力为起点评价特低渗透岩心应力敏感程度均为中等偏弱;在生产压差大于10 MPa条件下应力敏感对产能有一定的影响。     

煤岩储层应力敏感性及其对气井开发的影响

以沁水盆地3#煤为研究对象,对煤岩储层渗透率应力敏感性进行了实验研究,建立了以储层原地有效应力为初始点的渗透率应力敏感性评价方法。结果表明,该方法能够真实反映储层岩石应力状态,有效应力和无因次渗透率之间较好的符合二项式关系。利用扫描电镜和恒速压汞实验,分析了煤岩储层应力敏感性机理。孔隙大小和形态的改变对渗透率应力敏感影响较小,而孔喉大小和形态的改变以及微裂隙的开度决定了渗透率应力敏感程度。结合二项式方程,从理论上计算了渗透率应力敏感性对煤层气井产能的影响。计算结果表明,在气井井底附近煤岩储层中存在渗透率漏斗,距离井筒越近的储层,渗透率变化越大;在远离井筒的区域,渗透率变化较小。渗透率应力敏感性影响煤层气井产能,且初始渗透率越小,产能降低越严重。     

河坝飞仙关气藏储层应力敏感性及其对产能的影响

河坝飞仙关气藏是一个裂缝孔隙型异常高压气藏,地层压力系数高达2.3。试采过程中,气井产能下降明显,表现出一定的应力敏感。通过对河坝飞仙关气藏储层岩石渗透率应力敏感、压差对渗透率应力敏感影响、渗透率可恢复性等室内岩心试验研究,结果表明:河坝飞仙关气藏储层渗透率敏感性强,渗透率损害率高达60%;渗透率永久性变形率较大,可恢复程度低;压差对渗透率敏感影响大,压差越大,渗透率敏感性越强,永久变形率越大。结合现场生产分析表明:应力敏感对河坝飞仙关气藏开发的影响大,气井产能下降快,地层压力降到20MPa时,产能下降了66%;对于河坝异常高压气藏开发,确立合理生产压差,减缓应力敏感对储层渗透率及气藏产能的损害,确保气藏在合理生产压差及合理产量下生产十分必要。     

储气库注采过程中有效应力变化模拟试验

储气库周期注采过程中有效应力变化会使储层发生应力敏感，为了了解应力敏感对储气库储层渗透率的影响程度，为优化储气库注采制度提供依据，开展了考虑与不考虑有效应力作用时间的碳酸盐岩应力敏感试验，测试了试验过程中岩样的渗透率，并运用扫描电镜等手段，观测了考虑有效应力作用时间试验前后岩样裂缝的壁面。试验结果表明:不考虑有效应力作用时间时，碳酸盐岩裂缝岩样和基块岩样的应力敏感程度分别为弱—中等偏弱和无；考虑有效应力作用时间时，碳酸盐岩裂缝岩样和基块岩样的应力敏感程度分别为中等偏强和弱；随着有效应力作用时间增长，岩石裂缝壁面微凸体的破碎与微裂纹的萌生和扩展会强化岩样的应力敏感性。研究表明，为了弱化储气库储层的应力敏感程度，应合理控制储气库的注采压力。      

涪陵龙马溪组页岩储层应力敏感实验研究

国内外对高压页岩储层的应力敏感报道较少。针对涪陵龙马溪组高压页岩储层条件,优选降内压的实验方法,开展了天然裂缝、压裂剪切裂缝和铺砂裂缝等3种裂缝岩样的应力敏感实验。研究结果表明:渗透率随有效应力的增加而降低,初期渗透率快速降低,后期渗透率降低幅度逐渐减小;压裂剪切裂缝页岩岩样的应力敏感程度最强,渗透率平均损害率87%;铺砂裂缝页岩岩样的应力敏感程度最弱,渗透率平均损害率47%。页岩储层渗透率与有效应力符合指数函数关系;涪陵龙马溪组页岩储层的强应力敏感性可较大幅度影响气井的稳产期和累产气量(累产气减少17%)。上述研究成果为涪陵龙马溪组页岩气井合理工作制度和开发技术政策的优化提供了理论指导。     

低渗透油藏渗透率及启动压力梯度应力敏感性分析

为了研究低渗透油藏在开发过程中伴随的储层物性及流体渗流参数变化规律,基于岩心堆积模型分形理论及材料力学原理,结合低渗透油藏非线性渗流特征,建立低渗透储层渗透率及启动压力梯度应力敏感理论计算模型,定量分析岩石力学参数对储层应力敏感性的影响,并通过理论模型计算结果与实验数据对比分析,验证应力敏感模型的有效性。研究结果表明:随着有效应力增加,渗透率呈下降趋势,而启动压力梯度呈上升趋势,且在有效应力作用下的正则化渗透率与启动压力梯度满足较好的乘幂关系;渗透率及启动压力梯度应力敏感性与岩石力学性质密切相关,岩石杨氏模量越大,渗透率及启动压力梯度应力敏感程度越弱,同一弹性模量的岩石泊松比越小,渗透率及启动压力梯度应力敏感程度越强;该模型可准确预测渗透率及启动压力梯度的应力敏感性,从而为低渗透油藏渗流规律研究及产能方案制定提供理论支撑。     

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。     

非均匀地应力下井壁Von Mises应力及稳定性分析

为分析非均匀地应力作用下井壁Von Mises(米塞斯)应力及其对井壁稳定性的影响,建立了非均匀地应力作用下井壁附近岩石的力学分析模型。根据弹性力学中应力与应力函数之间的关系,应用叠加原理,导出了非均匀地应力下井壁径向应力、环向应力和剪切应力计算公式,分析了非均匀地应力对井壁稳定性的影响,确定了以钻井液密度为自变量的井壁Von Mises应力的二次拟合公式。采用拟合公式计算的井壁Von Mises应力误差小于2.5%,利用该公式可以确定井壁岩石不会破裂的钻井液密度。     

填充介质对非均匀应力下双层套管所受应力的影响

采用双层套管是防止盐膏层套管变形和损坏的有效手段，而填充介质是影响双层套管整体力学性能的重要因素。以荆丘地区J45断块沙一段盐膏岩层段套管为研究对象，在确定盐膏岩蠕变本构方程的基础上，应用有限元方法建立了地层-水泥环-外层套管-填充介质-内层套管在非均匀地应力条件下的受载模型，得到内外层套管在不同填充介质厚度、不同填充介质类型条件下的等效应力分布，并进行比较分析。结果表明:增加介质厚度能减弱应力传递效果，但对双层套管整体所受等效应力影响较小；介质类型对套管所受等效应力影响较大，采用机油和天然橡胶介质时内层套管等效应力为使用水泥介质的33.55%和5.87%。基于以上规律，推荐采用正常钢级外层套管+液体介质+低钢级内层套管的双层套管，可以有效降低成本和保障油气生产安全。     

一种简化的差应变地应力测量技术

差应变分析法是一种理论基础可靠的常用地应力测量方法，然而受测试条件限制以及测试技术难度等因素的影响，目前该方法的实际应用受到了一定限制。针对这一现状，在差应变分析法的理论基础上，以古地磁岩心定向技术为基础，引入岩石波速各向异性分布特征与地应力方向的相关原理，提出了一套简易可行的室内地应力测量新方法，即:主方向差应变分析法。该方法根据岩石波速分布特征确定出水平主应力的方向，依据水平主应力方向来制备差应变实验岩样并进行实验。和常规差应变分析法测量结果相比，该方法测量所得地应力大小的相对误差一般小于3%，地应力方向的误差一般小于5°。实例研究表明，该方法降低了实验技术难度，测量精度满足工程技术要求，具有推广价值。     

定向井套管应力随地应力条件的变化规律研究

基于坐标变换方法建立了适用于任意井眼轨迹的定向井套管应力三维有限元计算模型.以室内岩心试验结果和现场常用套管尺寸为基础,研究了三种不同地应力条件下软、硬地层内套管最大有效应力随井斜角、方位角的变化规律.地应力条件包括:上覆岩层压力为最大主应力且水平地应力均匀、上覆岩层压力为最大主应力且水平地应力非均匀,上覆岩层压力为中间主应力.计算结果表明,复杂的原地应力场、井眼轨迹及地层性质对定向井套管的受力状态有重要影响,各种组合条件下均存在井眼轨迹优选值.在油井设计时,应充分考虑这些特点,合理确定井眼轨迹.     

地应力与裂缝的研究

随着大部分油藏进入高含水期,油田的开发方向由均质、中高渗透油藏向非均质、低及特低渗透油藏转变。储层裂缝预测及应力场分析越来越占据重要位置。通过大量文献的调研,对地应力、人工裂缝、天然裂缝预测及测试技术,应用等进行了总结。主要从渤海湾油区、新疆三大油区的正、逆断层体系入手分析了断裂、裂缝、地应力三者的关系。对今后油田研究重点做了小结,有助于更准确预测裂缝分布规律和形成机制研究。     

再生器应力腐蚀裂纹修复

确定再生器出现的裂纹为露点应力腐蚀开裂 ,采用振动时效法消除残余应力 ,并用减薄隔热衬里提高设备壁温的措施进行修复。     

垫片接触应力测试研究

提出了一种垫片接触应力测试方法，并对实际的螺栓法兰连接垫片的接触应力进行了测试，结果表明其与理论计算结果吻合较好     

非均匀地应力下套管受力影响因素研究

在非均匀载荷作用下套管易挤毁失效,特别是在软岩层段中该问题尤其突出。为此,文中建立了非均匀地应力下、考虑水泥环界面不同接触状态的软岩层、水泥环和套管组合体力学模型,应用弹性力学半逆解法推导了水泥环和套管的应力、位移表达式,采用数值方法进行了求解。以某地区软岩层为例,研究了水泥环界面接触状态、地层力学参数、水泥环力学参数及几何参数、套管几何参数对套管受力的影响规律。研究表明,当界面完全接触时,套管受力最佳;当界面光滑接触时,套管受力最恶劣;在水泥环界面良好接触的条件下,提高水泥环力学性能、增加套管壁厚能改善套管受力。该模型及其力学分析程序可为非均匀地应力下固井工程设计提供参考。     

关于应力敏感测试方法的认识误区

应力敏感实验测试有 2 种方法,即定内压变外压和定外压变内压。 定内压变外压测试简单且易于操作,而定外压变内压测试则较为复杂且操作困难。 利用定外压变内压测试得到的内应力敏感曲线可以直接进行应力敏感评价,而定内压变外压测试得到的外应力敏感曲线,则需要通过有效应力将其转换成内应力敏感曲线之后,才能进行应力敏感评价。 2 种测试方法的评价结果相同,定外压变内压测试并不具有任何优势,今后应放弃使用。 储层岩石的应力敏感程度,只与应力敏感系数和孔隙度参数有关,与测试压力的数值大小无关,因此,实验测试无需将测试压力升得过高,以免出现实验风险。