致密储层应力敏感性及其对油田开发的影响

对致密储层的渗透率及应力敏感性进行了实验研究,建立了以原始储层有效应力(上覆岩层压力与原始储层孔隙压力之差)为有效应力起点的压敏评价方法。实验结果表明,该方法能够反映储层岩石的真实应力状态,其应力敏感伤害程度符合储层的真实情况,有效应力与渗透率之间符合二次多项式的关系。应力恢复实验表明,岩石的弹塑性变形使得压敏伤害成为一种永久的、不可逆的伤害。利用扫描电镜和恒速压汞实验,分析了应力敏感机理。孔隙受压敏影响较小,喉道的大小和形态决定了岩石的渗透率-应力敏感程度。从理论上计算了压敏对油田开发的影响,结果表明,在生产井井底附近的储层中存在渗透率漏斗,压敏伤害对油井产量有一定影响。     

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。     

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。     

低渗透储层应力敏感系数统一模型

低渗透储层应力敏感性的研究虽已引起中外学者的关注,但目前仍未形成统一认识。为了更准确地描述低渗透储层的应力敏感性,通过保持围压不变、改变流体压力的实验方法,研究了低渗透储层渗透率随有效应力的变化规律及其影响因素。在此基础上,按照岩石压缩系数的定义方法,提出了渗透率应力敏感系数的概念,在综合考虑孔隙结构、有效压力及滞后效应等参数的基础上,结合分形理论,建立了应力敏感系数的统一模型。结果表明,渗透率随有效压力的增加呈阶梯状减小,且与孔隙结构及有效应力加压方式有关;渗透率应力敏感系数可以定量表征储层渗透率随有效应力变化的敏感程度,其值越大说明储层敏感性越强;所建模型考虑了岩石内部孔隙结构、外部有效应力变化及滞后效应等多种因素的综合影响,可以全面表征储层的应力敏感性,并预测不同孔隙结构岩石的渗透率随有效应力变化的规律。     

低渗透气藏应力敏感性实验研究

地应力是影响储层物性参数的重要因素,特别是对地应力敏感的储层、、实验研究表明。不管是干燥岩石还是含束缚水岩石,低渗透砂岩气藏储层的应力敏感性是客观存在的。而且这种应力敏感性对储层渗透率造成的伤害不可忽视。随着有效压力的升高,渗透率是逐渐降低的低渗透气藏岩心的孔隙度随有效压力的增大呈指数关系递减。低渗透气藏应力敏感性与储层含水饱和度有关,束缚水饱和度越高。应力敏感性越强。低渗透气藏孔隙变形具有弹塑性变形的特征。     

低渗透油藏超前注水应力敏感性模拟实验

针对低渗透储层超前注水开发过程中应力敏感现象,在模拟实际地层条件下,开展超前注水应力敏感实验。实验选用某油田储层天然岩心,分别模拟超前注水阶段、降压开采阶段和压力恢复阶段应力敏感现象。实验数据处理中,考虑轴向应力和径向应力对岩心共同作用。实验结果表明:超前注水过程中,岩心有效应力降低,岩心发生塑性变形,渗透率增大,有较强应力敏感现象,渗透率越低,应力敏感程度越强;当流体压力降低时渗透率降低轨迹大于超前注水阶段渗透率增大轨迹,当流体压力低于油藏初始压力时岩心渗透率并未发生强应力敏感现象。同时引入应力敏感系数,得出应力敏感与储层渗透率呈幂函数关系。因此,低渗透储层超前注水不仅提高油藏压力,而且可有效增大储层渗透率,减小储层伤害。     

超低渗岩心渗透率应力敏感性评价指标对比

利用变围压的实验方法对长庆油田的6块岩样进行实验,实验结果表明,低渗透储层具有较为明显的应力敏感性,岩心渗透率与有效覆压呈乘幂函数关系。用应力敏感性系数法对实验结果数据进行拟合,渗透率比值的立方根与对应的有效覆压比值的对数显示出很好的线性相关性;对比不同应力敏感评价指标表明,应力敏感性系数法和油藏评价法在储层应力损害等级评价上表现出很好的一致性,推荐使用应力敏感性系数来度量储层的应力敏感程度。     

对“低渗透储层存在强应力敏感”观点的质疑

储层的应力敏感问题是近年来石油工程领域的研究热点之一，但对“低渗透储层是否存在强应力敏感”，石油学界存在2种相反的观点，且争议不断，给油气生产和决策带来困扰。通过剖析应力敏感实验研究的局限，并根据应力敏感评价理论计算结果，对“低渗透储层存在强应力敏感”的观点提出了质疑。应力敏感实验测试存在难以模拟储层实际受力状态、微间隙影响实验结果、不同渗透率岩心测试稳定时间差异大等问题，实验结果难以反映岩石渗透率的真实特性；对实验结果进行分析时，错误使用Terzaghi有效应力，放大了储层的应力敏感程度。以双重有效应力和多孔介质弹性力学理论为基础，应用管流来模拟实际岩石中的渗流，从岩石力学角度推导出储层应力敏感评价的理论计算公式。计算结果表明，低渗透储层不存在强应力敏感。研究结果对于指导低渗透油藏开发具有重要意义。     

低渗透储层岩石覆压实验变形特征分析

对于低渗透储层岩石而言,基于岩石受力变化后发生线弹性变形的假设与实验结果并不相符。为此,采用CMS300覆压测试、岩石力学性质测试、压汞以及铸体薄片观察等实验手段对低渗透储层岩石覆压变形特征进行分析,结果发现实验岩样在应力增大的整个过程中发生的是软塑性变形→弹性变形→塑性变形过程。低渗透岩石在覆压实验中表现出的强应力敏感性是由其变形特征决定的,岩石在覆压增大的初始阶段发生微量软塑性变形是造成渗透率大幅下降的主要原因,其与低渗透岩石的泥质及胶结物含量较高、孔喉通道狭窄有关。基于实验研究结果,定义了新的岩石应力敏感系数来表达渗透率与有效覆压的关系,与实验数据有更好的相关性,并且能够方便地将任意常规岩样渗透率转换成储层条件下的渗透率,具有实际的工程应用价值。     

低渗透气藏应力敏感性分析及对开采的影响

针对低渗透气藏压敏效应较强，随着储层压力的下降，有效应力不断变化，引起气藏产能逐渐降低的特点，通过固定围压，改变内压（四升四降内压）的方法来研究内压变化对储集层渗透率的影响，同时分析评价渗透率的应力敏感性。根据实验结果，采用数值模拟软件对苏里格气田的1口低渗气井进行研究，近似模拟考虑和不考虑应力敏感条件下生产指标的变化，以及间歇式开采和波动式开采对气井生产动态的影响，从而综合分析应力敏感现象在低渗透气藏开采过程中的影响程度，为低渗透气藏的合理开采提供参考。     

考虑压敏效应的气井产能预测新方法

在气藏开发过程中,随着储层压力的下降,有效应力随之增加,引起气藏渗透率和产能的降低。基于岩石本体有效应力理论,对源于Terzaghi有效应力的渗透率应力敏感状态方程进行修正,在达西渗流理论基础上,结合岩心应力敏感实验,推导出考虑渗透率应力敏感的气井产能方程,提出了一种新的产能预测思路。通过实例分析了压敏效应对气井产能的影响,结果表明:渗透率应力敏感伤害对气井产能影响明显,压敏效应越强,气井产量降低越严重。     

低渗气藏储层应力敏感性实验研究

低渗透气藏的开采会导致地层压力发生变化,从而引起储层孔隙度和渗透率发生相应的变化。实验表明,孔隙度随有效应力变化很小,而渗透率随有效应力变化较大。利用第二次增减压应力敏感实验的数据进行分析,避免了因为地层压实对渗透率伤害的过高估计,更符合生产实际。使用应力敏感指数对低渗气藏岩心进行评价,得到渗透率较高的岩心应力敏感指数要高于渗透率较低的岩心,这是由于其内部在覆压增加时小孔道闭合比后者要严重;地层压缩所引起的渗透率伤害是可以恢复的。     

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。     

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。     

低渗透砂岩储层压力敏感性对开采速度的影响

采用一套系统的模拟地层上覆压力、模拟油藏原始状态的加压方式及加压后物性平衡时间确定的实验方法,进行低渗透砂岩压力敏感性对开采速度的影响实验研究。通过模拟油田实际开采中压力变化过程,对比研究急速改变有效应力与慢速改变有效压力对储层岩石物性的影响,分析低渗透储层物性参数孔隙度、渗透率随有效应力变化规律及压力敏感性特征,进而研究储层压力敏感性对低渗透油藏开采速度的影响。研究表明:即使低渗透储层孔隙度只发生微小损失,将引起岩石的渗透率显著降低,且其受加压方式影响较大,有效压力增加速度越快,岩心渗透率降低幅度越大,不可逆的渗透率损失越大;反之,有效压力增加速度越慢,岩心渗透率降低幅度越小,不可逆渗透率损失越小。建议在开发低渗透油田时采取多次逐级降低井底流压、保持合理的开采速度,以提高最终采收率。     

低渗砂岩油藏压力敏感性实验研究

压力敏感性对低渗透砂岩气藏的损害程度主要由储集层岩石本身的特性所决定。储集层岩石颗粒和胶结物的成分、含量、分布,储集层的孔隙结构和喉道特征等因素都是影响和决定储集层压敏损害大小的内在因素。在研究低渗透砂岩油藏的压力敏感性损害过程中,利用天然岩心进行压力敏感性实验,结果表明,裂缝比孔隙的应力敏感程度要强得多,应力卸载后裂缝的渗透率恢复率不超过27.8%,孔隙性岩样的渗透率恢复率可达到原先的94.8%。并且分析了压力敏感性伤害的原因及其对注采过程的影响。     

气藏含束缚水储层岩石应力敏感性实验研究

实验研究表明,不管是干燥岩石还是含束缚水岩石,低渗透砂岩储层的应力敏感性是客观存在的,而且这种应力敏感性对储层渗透率造成的伤害不可忽视。随着有效压力的升高,渗透率是逐渐降低的,并且在有效压力升高的早期降低的幅度最明显,在后期则趋于平缓。而在有效压力恢复过程中,渗透率不能恢复到原来大小,即应力敏感对渗透率的伤害具有永久性。通过干燥样品与含束缚水样品的对照实验数据及分析表明,含束缚水样品的应力敏感性更明显,即应力造成含束缚水样品的渗透率降低幅度更大、伤害程度更大。     

致密气藏岩石应力敏感对气水两相渗流特征的影响

致密气藏岩石孔隙小,喉道结构复杂,一旦骨架有效应力发生变化,骨架颗粒与孔喉结构的原始关系也发生变化,导致气水两相渗流通道发生变化,孔隙度、渗透率进一步降低,产能受到严重影响。通过实验深入研究致密储气层基质岩心和裂缝岩心在不同围压下应力变化导致气水两相流体的相对流动能力变化趋势,有利于认清致密气藏储层流体的渗流规律,并对其合理产能做出准确的评价。以长庆致密气藏P1s、P2h储层岩心为例,基于应力敏感实验,讨论了岩石渗透率应力敏感对致密储气层气水两相流动及产能的影响。     

低渗砂岩油藏压力敏感性实验

压力敏感性对低渗透砂岩气藏的损害程度主要由储集层岩石本身的特性决定。储集层岩石颗粒和胶结物的成分、含量、分布,以及储集层的孔隙结构和喉道特征等因素都是影响和决定储集层压敏损害大小的内在因素。利用天然岩心进行压力敏感性实验,实验结果表明,裂缝比孔隙的应力敏感程度要强得多,应力卸载后裂缝的渗透率恢复率不超过27．8％,孔隙性岩样的渗透率恢复率可达到原先的94．8％。最后分析了压力敏感性伤害的原因及其对注采过程的影响。     

柴西地区变围压条件下储层物性变化规律

利用柴达木盆地西部地区16个砂岩样品进行变围压实验,对砂岩储层中围压与孔隙度、渗透率及岩石孔隙压缩系数的关系进行研究。结果表明：当围压升高时,岩石颗粒重新排列,体积缩小;当围压降低时,岩石颗粒体积恢复,排列样式不会恢复;围压的变化对常规储层影响较大,对低渗透储层影响较小,渗透率变化幅度取决于喉道改变程度。岩石孔隙压缩系数随着围压的升高而降低,两者之间存在指数函数关系,建立了围压与岩石孔隙压缩系数的经验公式,该公式对柴达木盆地西部地区油藏工程研究具有一定的指导意义。