火山岩气藏应力敏感性实验研究

火山岩气藏已成为中国石油重要的天然气勘探和开发的主要领域之一.根据火山岩气藏特征,用小岩心和全直径岩心对火山岩气藏岩石进行了大量的应力敏感性实验,分析了不同因素对火山岩岩样应力敏感性的影响.研究表明:不同渗透率的小岩心和全直径岩心,其渗透率都随有效压力的升高而下降;与小岩心相比,全直径岩心渗透率随有效压力的升高而下降幅度要大.裂缝或孔洞的发育程度和含水饱和度对火山岩岩心的应力敏感性有较大的影响:裂缝越发育,应力敏感性越强;含水岩样的渗透率随有效压力增大而降低的幅度要大于干燥的岩样.     

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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。     

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文章具体实测了克拉2异常高压气藏岩样不同覆压下的渗透率，根据其实测结果拟合出渗透率的应力敏感性幂函数表达式，总结了岩石渗透率随气藏压力或有效覆压的变化规律。考虑渗透率变化对气藏产能的影响，推导出新的产能方程。研究表明：克拉2气藏岩样应力敏感性高于大庆油田岩样，具有异常高压气藏岩石欠压实的特点。岩样的应力敏感性使产能降低，在克拉2气藏的条件下，考虑应力敏感时的绝对无阻流量是渗透率为常数时的70％左右。该研究对深入了解异常高压气藏的产能及预测异常高压气藏的开发动态和采收率有一定意义。     

克拉-2异常高压气藏岩石应力敏感性测定及其对产能的影响

克拉-2气藏是深层异常高压气藏(气层压力74.5MPa,压力系数2.022),由于异常高压气藏岩石物性特点及其变化特征必将对气藏生产动态产生一定影响,本文进行相关的研究和探索。实测了克拉-2异常高压气藏岩样不同覆压下的渗透率,根据实测结果拟合出渗透率的应力敏感性幂函数表达式,总结了岩石渗透率随气藏压力或有效覆压的变化规律。考虑渗透率变化对气藏产能的影响,推导出新的产能方程。研究表明:克拉-2气藏岩样应力敏感性高于大庆油田岩样,具有异常高压气藏岩石欠压实的特点。岩样的应力敏感性使产能降低,克拉-2气藏条件下考虑应力敏感时的AOF是渗透率为常数时AOF的70%左右。该研究对深入了解异常高压气藏的产能及预测异常高压气藏的开发动态和采收率有一定意义。     

川西深层气藏岩石应力敏感特征及对产能影响

为了解致密砂岩储层生产过程中有效覆压变化对渗透率的影响特点,在不同有效覆压水平下,进行了致密砂岩岩样渗透率实验.实验结果表明:致密砂岩岩样的渗透率随有效应力的增加而减小,但减小趋势中存在一个拐点区间,拐点区间前渗透率随有效覆压的增加下降幅度较大,拐点区间之后则下降幅度趋于平缓.压力恢复实验则显示了岩石由于部分塑性变形导致的应力敏感伤害成为一种永久的、不可逆的伤害.通过对实验数据进行拟合分析,建立起了有效覆压与渗透率之间的乘幂式关系.在平面径向流假设条件的基础上,考虑储集层应力敏感性影响,推导出了新的产能方程,定量计算分析了应力敏感对气井产能的影响,对深入研究川西地区致密砂岩气藏开发动态和气田配产方案具有一定的指导意义.     

考虑应力敏感性的低渗透气藏气井产能分析

低渗透气藏储层在开发过程中,由于受到的净覆压差增大,储层孔隙度、渗透率等物性会随之降低。结合国内某低渗气藏的室内岩心实验,用实验数据拟合回归出了孔隙度与净覆压的二次多项式,建立了覆压渗透率与净覆压、常压渗透率的经验公式。根据Forchheimier非达西渗流公式,建立了气藏在考虑应力敏感性时的二项式产能方程,对比分析了常压渗透率与覆压渗透率下的单井产能。结果表明,考虑应力敏感的气井,无阻流量降低了12.3%,累积产气量减少20.5%。     

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。     

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随着油气田勘探工作的日益深入，近年来在我国发现大量深层气藏和凝析气藏，尤其在塔里木地区。为了搞清塔里木油田深层气藏岩石渗透率应力敏感特性，通过塔里木油田岩心渗透率应力敏感性实验，研究了深层岩石的有效覆压与渗透率的关系，分析了渗透率应力敏感特征与机理。实验结果表明：随着有效覆压增加岩石孔隙结构和骨架结构发生变化，会引起岩石渗透率的下降；岩石渗透率越低或有裂缝存在，应力敏感特性表现更强烈；随着异常高压气田开发过程的进行，地层压力逐渐下降，进而诱发岩石渗透率损失是不可逆的。     

低渗透气藏应力敏感性实验研究

为了研究地层压力变化对低渗储层渗透率和孔隙度的影响,分别开展了常规应力敏感性实验和模拟气藏开发过程中随地层压力下降引起的应力敏感性实验。实验结果对比研究表明:有效应力与孔隙度、渗透率的变化关系均表现为乘幂形式,其中渗透率的应力敏感性强于孔隙度的应力敏感性,含水饱和度对渗透率的应力敏感性影响较大,相同的净应力下,随含水饱和度上升气相渗透率不断降低。     

超高压气藏渗流机理及气井生产动态特征

超高压气藏渗流机理不同于常规气藏,认识此类气藏开发机理,搞清气藏开采规律,是科学高效开发该类气田的关键。针对川东北地区碳酸盐岩超高压气藏地质条件,通过应力敏感实验研究了该类气藏开采过程中岩石的变形特征,确定了储层孔隙度、渗透率等参数随压力的变化关系;在此基础上,建立了考虑储层裂缝和基质变形、高速非达西流动的碳酸盐岩超高压气藏气、水两相渗流数学模型和数值模型,利用该模型研究了气井开采动态特征。研究表明:超高压碳酸盐岩气藏储层渗透率应力敏感性很强,渗透率随有效应力增加表现为明显的3段,有效应力增加小于20MPa前渗透率急剧降低,下降幅度达45%~65%;有效应力增加介于20~60MPa之间时渗透率下降幅度为20%~25%;有效应力增加大于60MPa后,渗透率基本不变;储层孔隙度对应力的敏感性小,当有效应力增加40MPa时,孔隙度损失小于10%;孔隙度和渗透率越小,岩石应力敏感性越强;岩石变形对裂缝—孔隙型超高压碳酸盐岩气藏生产影响明显,气井初期配产不能太大;建立的考虑岩石变形、高速非达西的双重介质模型能准确预测碳酸盐岩超高压气藏的开采动态。     

火山岩裂缝型储层应力敏感性实验研究

准噶尔盆地火山岩油气藏埋藏深、岩石类型复杂、裂缝较为发育,属于典型的裂缝型储层。为研究火山岩气藏开发过程中储层的物性变化规律,弄清裂缝的产状与应力敏感性之间的相互关系,从不同火山岩岩性的岩心图像入手,通过对岩心裂缝进行可视化描述,在弄清裂缝发育特征和产状的基础上,对研究区内5口丼20多块岩心样品进行渗透率应力敏感性实验研究和分析。通过对不同裂缝产状的岩心应力敏感性实验研究可知,火山岩储层的应力敏感性不仅与裂缝的发育程度有关,而且与裂缝的产状紧密相关。低角度缝较发育的具有网状缝系统岩心的应力敏感性最强,高角度缝岩心的次之,直劈缝岩心的则相对较弱。     

大庆深层火山岩储层应力敏感性研究

大庆火山岩气藏储层埋藏深,岩石类型复杂,储集空间复杂多样且较为致密、物性差,属于低孔低渗储层。为了研究气藏开发过程中的储层物性变化规律,对大庆火山岩进行了应力敏感性实验和岩石力学实验分析,结果表明：大庆火山岩硬度大,抗压强度高,应力敏感性不强,当有效压力从5 MPa增大到60 MPa时,孔隙度下降率小于5％(相对值);渗透率的变化较为复杂,孔隙型火山岩下降率较低,约为10％～20％,裂缝型火山岩在低压段受压后裂缝产生闭合,渗透率下降较快,高压段下降速率减缓,总的下降率约为40％～60％。对某一气藏的计算表明,当气藏由原始地层压力衰竭开采至后期低压时,储层的渗透率总体上下降不大,孔隙型储层仅下降约3.5％,裂缝型储层下降约17.1％。     

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。     

致密低渗气藏储层应力敏感性及其对单井产能的影响

采用变出口端回压应力敏感实验方法,具体实测了大牛地致密低渗气藏储集层岩样不同驱替压差下的渗透率,根据实测的结果回归出大牛地致密低渗气藏储集层应力敏感性的幂函数关系式,总结了储层渗透率随气藏压力的变化规律。在考虑储集层应力敏感影响的情况下,推导出新的产能方程,计算了渗透率变化对单井产能的影响。研究表明：大牛地致密低渗气藏储集层应力敏感性在30％-70％之间,在考虑储集层应力敏感性的条件下,气藏单井产能降低,平均绝对无阻流量是渗透率为常数时的76．49％。     

低渗致密气藏产能预测方法

与常规气藏相比,低渗致密气藏具有低孔、低渗、含水饱和度高等特点,其产能评价方法与常规气藏有很大不同。影响低渗气井产能的因素主要有启动压力梯度、应力敏感性和滑脱效应。文中针对低渗致密气藏的渗流特点,推导了考虑启动压力梯度、应力敏感性、滑脱效应的气井产能方程,只需对该产能方程两端求极限,即可得到其他形式的产能方程;结合具体实例,对产能测试资料进行分析,结果表明,所推导的低渗致密气藏产能方程及产能测试资料处理方法准确可靠,可广泛应用于低渗致密气藏的产能评价。     

松辽盆地昌德东CO2气藏形成机制及成藏模式

通过对松辽盆地北部昌德东地区CO2气藏中天然气组分、天然气成因、气藏特征、断裂及火山岩相等研究,探讨昌德东地区CO2气藏的形成机制及成藏模式.研究表明,昌德东地区CO2为幔源成因,烃类气为油型气与无机烃类气混合成因;芳深9井-芳深701井区为CO2气藏,芳深6井-芳深7井区属高含CO2气藏,二者是两个互不连通的气藏系统.松辽盆地深层CO2气藏的形成机制可概括为:深部热流底辟体的顶部是CO2的储集库.基底大断裂向下收敛于拆离带并沟通CO2气源,CO2通过基底大断裂和古火山通道向上输导并在适当圈闭中聚集成藏.运聚通道组合类型的差异以及运移过程中天然气的重力分异作用是导致芳深9井-芳深701井区和芳深6井-芳深7井区气藏中CO2含量差异的根本原因.图5表3参32     

小断块油藏单井CO2吞吐强化采油注气时机及周期注入量优选

低渗小断块油藏控制单元井间连通性差，边界封闭，地层能量有限，开采中地层能量下降快，难以采用早期注水等方式大规模开采。利用CO2吞吐强化采油对此类油藏可能是一种有效的方法。为此，首先对油井目前流体进行相态分析，并对油藏流体进行CO2膨胀实验，然后将注气前后地层流体的物性进行对比，确定CO2增产机理。再在此基础上建立单井CO2吞吐的数值模拟模型，并对注气前生产历史进行拟合，用拟合好的模型对CO2吞吐强化采油过程中注气时机和周期注入量等进行敏感性分析，从而得出一些对小断块单元油藏单井CO2吞吐强化采油开采机理的深入认识，为油井CO2吞吐强化采油可行性的工艺方案设计提供了技术依据。     

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。