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。     

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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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。     

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。     

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。     

低渗透储层应力敏感分析

实验研究了低渗透岩石有效围压与渗透率之间的关系,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）为有效围压基准来评价低渗透储层的应力敏感性。实验结果表明：此应力敏感评价方法比较接近储层岩石的真实应力状态,得到的应力敏感伤害能反映真实的地层情况;有效围压与渗透率间满足二次多项式的关系;岩石的弹塑性变形使得压敏伤害是永久且不可逆的。理论计算表明,在实际生产中井底存在渗透率漏斗,压敏效应对气井影响显著。恒速压汞测试喉道结构结果说明储层的喉道分布特征决定了岩石的应力敏感程度。     

疏松砂岩稠油油藏岩石应力敏感性对蒸汽驱的影响——以BZA油田为例

针对稠油油藏蒸汽驱过程中储层岩石变形会对开发效果产生影响这一问题,首次提出对疏松砂岩稠油油藏进行岩石应力敏感性实验,以及开展岩石应力敏感性对蒸汽驱油效率影响的物理模拟实验研究。结果表明,无论是高渗储层还是低渗储层,随着有效覆压的增加渗透率逐渐降低,且渗透率的变化具有不可逆性;有效覆压越高,岩心受到挤压加重,孔隙结构变形越严重,驱油效率越低;低渗储层岩石应力敏感性强于高渗储层;岩石的应力敏感性对蒸汽驱过程中的开发效果影响较大。研究成果对后期稠油油藏蒸汽驱开发及策略制定具有一定指导作用。     

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。     

渗透率的应力敏感性分析方法

因石油开采而导致的地层压力下降,将降低油藏岩石的渗透率,该性质称做岩石的应力敏感性。为了研究油藏岩石渗透率参数的应力敏感程度,采用Terzaghi有效应力和本体有效应力两种方法进行了分析。研究结果表明,本体有效应力是影响岩石渗透率的根本原因,采用Terzaghi有效应力过高估计了岩石因地层压力下降而导致的渗透率损失,建议今后采用本体有效应力研究油藏岩石的应力敏感性质。     

火山岩高含CO2气藏渗透率应力敏感性研究

摘要从火山岩高含CO2气藏渗透率应力敏感性实验出发,对比了不同气体对渗透率应力敏感性的影响,认为天然气中CO2含量对应力敏感性有较大影响,得出了岩石渗透率随有效覆压的变化规律。对比火山岩气藏渗透率应力敏感性与一般低渗透气藏应力敏感性的规律是否相同,同时采用多种方法评价气藏的应力敏感性程度。长深气藏应力敏感性属于中等强度,在开发初期就要制定合理的气井工作制度避免伤害地层。该类气藏渗透率随有效覆压的变化符合幂函数关系。岩心与二氧化碳的作用力要强于与氮气和天然气的作用力,由于该气藏CO2含量高,因此CO2的存在会加剧了该类气藏的应力敏感性。火山岩孔隙结构复杂是该类气藏应力敏感的主要因素。     

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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。     

低渗透油藏启动压力梯度的应力敏感性实验研究

低渗透油藏由于天然能量不足、岩性致密和压力传导能力差,导致开发过程中地层压力下降幅度较大。地层压力的下降会造成岩石变形而影响其物性和渗流能力,岩石表现出应力敏感性特征。借助室内岩心流动实验,模拟再现地层压力的下降过程,研究了低渗透油藏有效上覆压力对岩石启动压力梯度的影响。结果表明,当地层压力下降时,启动压力梯度随着岩石骨架承受的有效上覆压力的增加而增加,即启动压力梯度具有应力敏感性;且岩石的渗透率越低,当地层压力下降幅度相同时,启动压力梯度的增幅越大,即启动压力梯度的应力敏感程度越强。因此,在根据启动压力梯度计算低渗透油藏合理井距时,要充分考虑地层压力保持水平对启动压力梯度的影响。     

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。     

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％。     

乌石凹陷低渗储层伤害机理研究与注入水源优选

针对乌石凹陷低渗强水敏储层水敏伤害机理认识不清制约注入水源选择的问题，通过铸体薄片、扫描电镜、图像分析、全岩分析等手段详细研究储层特征，由于储层中黏土矿物含量并不高，且膨胀性黏土矿物含量相对较少，因此，乌石凹陷低渗储层水敏伤害机理不同于常规储层水敏伤害机理。分析认为储层水敏伤害机理主要为在内表面水化过程基础上存在一定程度的渗透水化过程，即微观"速敏"现象。在此基础上进行储层配伍性实验和黏土膨胀抑制实验，评价注入水与地层水结垢和水驱油过程中黏土矿物膨胀、分散、运移对储层伤害的影响，指导油田注入水源优选，降低储层伤害风险。     

鄂尔多斯盆地中部古生界储层覆压物性特征

低渗透储层的应力敏感性对储层流体的流动能力影响较大。对鄂尔多斯盆地中部地区古生界储 层物性与上覆压力关系进行的实验研究表明,储层孔隙度、渗透率随着上覆压力的增大而呈现出减小的 趋势。此外,分析了研究区上古生界低渗透砂岩和下古生界碳酸盐岩储层覆压物性的变化程度及其原因, 这对于油气田开发调整措施的制定具有很好的指导作用。     

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。