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。     

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。     

测量页岩径向渗透率和孔隙度的新方法

为了更加方便准确地获得页岩径向的渗透率,提出了一种测量页岩径向渗透率和孔隙度的压力衰减新方法。该方法通过实验得到氦气沿页岩径向流动时,岩心与PVT容器内壁之间环形空间的压力衰减曲线;据此建立了相应数学 模型,求得了径向模型中压力和时间的半解析解关系式;并通过对实验结果进行拟合,得到了页岩的浓度传导系数和孔隙度;利用浓度传导系数和渗透率的关系,得到了页岩径向方向的渗透率值。利用该方法对2块岩心分别在3组不同的环形空间初始压力下进行了渗透率和孔隙度的测量,并与传统的Dicker和Smits压力衰减方法对比了渗透率测试结果,采用常规的孔隙度测量仪对比了孔隙度测试结果,从而验证该方法的可行性和优越性。该方法相对于传统压力衰减方法除了具有仪器设备更简单、操作更简洁的优势外,还能够同时得到页岩径向渗透率和孔隙度。     

测试页岩基质渗透率不应考虑扩散影响的思考

国内不少学者尝试用柱塞样测试页岩渗透率,结果往往较常规储层渗透率大。在一些外文文献已经认定页岩基质渗透率很小的情况下,一些学者没有认识到此时实验的柱塞样已产生了微裂缝,从而导致测试结果偏大。选择用“扩散” 这一概念回避上述事实,并认为页岩气在基质中是以扩散形式运移的,测页岩基质渗透率时应考虑扩散的影响。从渗透率概念入手,分析了压力脉冲衰减法、粉碎法测页岩基质渗透率等方法数学模型中渗流微分方程的适用条件。同时,从扩散的定义入手,结合页岩气开发的自身特点,对国内外普遍认为气体在页岩中以扩散方式运移的观点提出了质疑,从而提出测试页岩基质渗透率时不应考虑扩散影响的观点。     

低渗透油藏压力敏感性实验研究

低渗透砂岩储层在开采过程中,随着有效应力的升高将会发生渗透率应力敏感,导致渗透率的下降。在考虑储层原地应力的情况下,对塔里木油层岩心进行了实验研究。结果表明:该区块的应力敏感性很强,变化规律符合指数关系式,在同一区块,渗透率相对较高的岩心随着覆压的变化渗透率恢复程度反而越低。通过对4个不同区块具有代表性的4块岩心进行饱和水后测定渗透率的变化实验表明:饱和水后渗透率急剧降低,渗透率相对较高的岩心渗透率下降得越明显。     

页岩渗透率测定方法及影响因素研究进展

页岩渗透率及其分布关系页岩油气开发、常规油气藏储量评估、地下储气库及CO₂地质封存盖层封闭性、核废料地质处置与气田采出水回注安全性等能源环境领域重点课题,其渗透率特征研究具有广泛的理论与工程实践意义。为此,系统阐述了页岩渗透率测定方法与影响因素研究进展,结果表明,页岩渗透率为微达西至纳达西,通常采用稳态法和脉冲衰减法测得,影响页岩渗透率的因素包括但不限于流体类型及饱和度、矿物组成、孔隙压力、有效应力、实验温度、各向异性以及流体-页岩化学溶蚀与沉淀作用,不同条件下的流体-页岩相互作用差异及孔隙有效渗流半径变化是渗透率改变的根本原因。     

致密砂岩气藏应力敏感性及其对产能的影响

前人普遍采用的变围压定内压的应力敏感实验方法并不适用于致密气藏,为了研究应力敏感对致密砂岩气藏开发的影响,对苏里格致密气藏岩样进行了定围压变内压的应力敏感性实验。致密气藏存在较强的应力敏感性,储层渗透率越低,应力敏感性越强。通过对实验数据进行拟合,无因次渗透率与无因次净围压数据符合乘幂关系,并定义乘幂关系式指数的负数为致密气藏应力敏感性系数。同时得出苏里格气田某区块储层渗透率与应 力敏感系数的经验公式,可由此式求得该区块不同渗透率储层的应力敏感系数。建立了考虑应力敏感效应的致密砂岩气井产能方程,应力敏感对致密气井产能有较大影响,随着井底流压的下降,应力敏感对产能的影响逐渐增大,因此有必要避免过快地降低井底流压。     

变围压循环下低渗透致密砂岩有效应力方程研究

采用了修正的析因设计方案,对低渗透致密砂岩进行了有效应力方程的实验研究。实验方案中包含多个循环,每个循环都是在孔隙流体压力不变,增加和降低围压的方式下进行。用稳态法采集各测点的渗透率,并用响应面法进行数据处理分析。结果表明,有效应力系数随着围压的增加而减小,随着孔隙流体压力的增加而增大。在实验研究范围内,有效应力系数的最大值不超过0.88,当围压大、孔隙流体压力小时,有效应力系数远小于1.0,表明孔隙流体压力对渗透率变化的影响变得很小。用响应面方法获取的有效应力系数确定了有效应力,建立了渗透率与有效应力的关系,与传统有效应力的概念相吻合。     

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在钻井、完井和增产改造等各种作业过程中，近井地带由于钻井完井液的侵入，含水饱和度升高，且有效应力也发生变化，二者综合作用使气层有效渗透率大幅度降低。文章选取鄂尔多斯盆地上古生界典型致密砂岩样品，进行了恒定有效应力不同含水饱和度下气相渗透率实验、干岩样和不同含水饱和度条件下岩样应力敏感实验。实验结果表明，含水饱和度升高对致密砂岩气相渗透率损害严重；水的存在加剧了致密砂岩应力敏感程度，且含水饱和度越高应力敏感性越强；干岩样在3 MPa围压时的渗透率大约是40~50 MPa围压下含水饱和度为45%时气相渗透率的10~3000倍，将常规测量渗透率校正为原地条件下渗透率要考虑有效应力和初始含水饱和度的影响，防止滤液侵入对于致密气层的保护具有十分重要的意义。     

鄂北低渗致密砂岩应力敏感性实验研究

分别按部颁标准和定内压变外压开展了鄂北低渗致密气田储层砂岩渗透率应力敏感性实验,并对其进行了应力敏感性评价.定围压变内压实验包含三个循环,每个循环是在孔隙流体压力不变或降低和增加围压下完成的.根据部颁标准测定的实验结果表明,渗透率随有效应力的变化幅度较大;由定内压变外压的实验结果表明,孔隙流体压力影响渗透率随围压的变化关系,内压较大时渗透率随围压的变化幅度很大.采用了4种方法对来自鄂北气田的岩样进行应力敏感性评价,四种评价方法得到的结果各不相同.部颁标准得到的敏感性最强,为极强应力敏感;基于本体有效应力评价方法得到的敏感性最弱,为弱应力敏感;基于Terzaghi有效应力和模拟地层条件的评价方法得到的结果都属于强应力敏感.与其他三种评价方法相比,模拟地层条件的评价方法是符合实际生产过程的,因此更具有参考价值.     

油藏岩石渗透率合成方法

渗透率合成在石油储量计算、油田开发方案编制、油藏数值模拟等油藏工程研究中经常遇到,主要包括垂向上不同层段渗透率的合成以及沿渗流方向不同渗透率带渗透率的合成。根据达西定律,结合建立的渗流模型,经数学推导,得到两类渗透率的合成公式。其中,垂向上不同层段渗透率的合成公式与前人文献中一致;而沿渗流方向不同渗透率带的合成公式与前人有较大差别。经实测数据检验,用新推导的公式计算所得的结果误差为0.28%～53.5%,基本上在允许的范围之内。     

A Discussion About Hydraulic Permeability and Permeability

Abstract

The unit of permeability is Darcy, md, or unit of area. The symbol used to represent it is k, and the symbol K is used to represent mobility. Many references including some textbooks in soil mechanics contain confusion between these two terms, that is, hydraulic permeability K is used to refer to permeability k. In these books the term hydraulic permeability or coefficient of permeability is used to refer to mobility. Moreover, the symbols k and K are used in a contrary manner. Also, there is an error in the unit of hydraulic permeability. This work is a trial to clarify and correct this error.     

低渗岩石孔渗及相对渗透率测试方法综述

孔隙度、渗透率以及相对渗透率是开发实验中基本的测量参数,但现有的开发实验方法主要都是针对中高渗油藏的,对低渗油藏岩心样品缺乏统一、规范的测试方法和手段。在参考大量相关文献的基础上,分析了近年来国内外低渗岩石的孔隙度、渗透率及相对渗透率的测试方法和技术,总结了测试过程中存在的问题,并提出了初步的解决方案。     

低渗透储层不存在强应力敏感

储层岩石对应力的敏感程度与岩石的致密程度有关,低渗透储层比中高渗透储层更致密,因而对应力变化应该更不敏感。但是,实测应力敏感曲线出现了反常现象:低渗透储层比中高渗透储层对应力更敏感。这是由于实验的系统误差所致,而非岩石本身的性质。实验时岩心与封套之间存在的微间隙,导致了低渗透储层比中高渗透储层对应力更加敏感的现象。     

确定油藏实际开采速度下的相对渗透率

介绍了用油藏实际开采速度作为岩心流动实验的驱替速度时 ,获得相对渗透率曲线的方法。用有限差分方法求解渗流方程组 ,建立的相对渗透率曲线模型是一不确定模型 ,有四个待定参数。用最优化方法使得累计产油量和岩心两端的压差的计算值与实测值之间的方差和最小 ,反求相对渗透率曲线模型的待定参数 ,从而确定相对渗透率曲线。这种方法克服了JBN方法的局限 ,在求低渗岩心的相对渗透率曲线时充分显示了它的优越性。     

运用压汞法研究低渗岩心的启动压力

为了便于研究低渗透岩心的启动压力，运用压汞实验设备，对大庆油田的32块低渗透岩心进行压汞实验研究，通过对压汞实验得到的大量数据进行处理，得到了每一块岩心的平均渗透率及与其对应的启动压力梯度。对岩心的气测渗透率及其对应的启动压力梯度数据进行幂乘拟合，求得了岩心的启动压力梯度与气测渗透率的关系式。采用该关系式，可以根据低渗透岩心的气测渗透率求得其启动压力梯度，这对于今后低渗透油田的开发将有重要参考价值。图4表2参6     

油藏综合相渗曲线拟合方法

多孔介质中存在多相流体时,其相对渗透率会受到润湿性、岩石结构、流体饱和顺序等因素影响。岩心室内试验得到的单个样品相对渗透率变化规律仅表征了某种孔隙结构下的渗流规律,而储层孔隙结构的非均质性对渗流的影响很难用一块岩样试验结果表达清楚。表征油藏中多个含油小层、以及同一小层不同沉积相带孔隙结构储层油水渗流规律需要综合各样品的试验结果,不同样品在综合过程中所占比重也需要合理分配。利用室内相渗试验、岩心化验分析结果,提出油藏综合相渗曲线渗透率拟合目标值等于油藏的平均渗透率,样品在综合曲线中的权重系数根据孔隙结构分布规律或渗透率分布规律确定,并给出了拟合油藏综合相渗曲线具体方法及步骤。     

安棚地区Ⅳ油组渗透率计算方法研究

一般通过实验室岩心柱测定可得到绝对渗透率,但对于大量未取心井段和层位,渗透率的求得必须借助测井信息.以赵凹油田安棚地区Ⅳ油组取心井的分析资料为基础,利用测井资料,建立了渗透率与测井参数的关系图版,然后利用岩心分析渗透率对该方法的计算结果进行检验,相对误差达到了测井分析所要求的精度,较好地解决了安棚地区Ⅳ油组渗透率计算的...     

用覆压岩心渗透率优化测井渗透率计算模型

渗透率是确定储层产能的关键指标之一,其准确性关系到储层产能评价的准确程度。测井数据相对试井资料更加丰富、成本低,可以有效获得井筒附近地带各小层的静态特征,为小层的产能评价提供参数支持。为了使测井渗透率的计算更为精确,以吉木萨尔致密油地区为例,在前人研究基础上,通过分析对比覆压孔渗实验数据,发现渗透率和有效覆压的无因次乘幂关系比一般认为的指数关系要好。用无因次乘幂关系模型预测地层真实岩心渗透率,进而来拟合测井参数与孔隙度、渗透率的关系,以达到优化测井渗透率计算模型的目的。该方法在吉木萨尔致密油地区的应用效果良好,比直接用地面岩心实验值的计算结果更为接近实际值。     

基于常规孔渗定量预判束缚水饱和度合理值范围

针对影响相渗参数的两大主控因素——流体性质及岩心物性,根据实验数据深入分析在相同油水黏度比值下束缚水饱和度随着岩心物性改变的变化规律。将渤海油田相渗实验所用岩心划分为稀油中高渗固结、稀油低渗/特低渗固结、稀油疏松、稠油疏松四大类,并建立各类岩心束缚水饱和度预判图版,以指导后续相渗实验数据的质量控制,并在已知常规孔渗数据的条件下,根据不同油水黏度比值的图版预判束缚水饱和度的合理值范围。目前该方法已应用于渤海油田。