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。     

基于直剪试验的页岩水化作用的强度弱化规律

随着页岩气资源的不断开发,水平井段的硬脆性页岩井壁失稳问题也越来越突出。为此,通过对水基、油基钻井液浸泡后的页岩岩样直剪试验,并结合单组弱面强度理论,分析了内聚力和内摩擦角对页岩强度的影响规律以及不同钻井液浸泡后的页岩强度弱化规律。对试验数据的分析结果表明:①水基、油基钻井液浸泡后内聚力和内摩擦角均下降,其垂直层理面方向的内摩擦角和内聚力均高于平行层理面方向;②页岩强度随钻井液浸泡时长增加而降低,受水化作用影响层理面导致强度降低,微裂缝表现为更易扩展,页岩容易产生破坏;③内聚力控制页岩强度大小,内摩擦角控制页岩沿弱面破坏的范围;④水基钻井液对页岩影响较为明显,页岩受其浸泡后强度下降较快,并随浸泡时间增加页岩强度持续下降,同时沿弱面破坏的角度限明显增大,油基钻井液能较好地保持岩样强度水平。最后,以四川盆地志留系龙马溪组M气藏为例,通过水平井段坍塌压力的计算,认识到水基钻井液基本不能满足钻井要求,而应采用油基钻井液且优先考虑沿最小水平地应力方向钻进。     

对红岗油田注水井套管变形趋势的初步分析

在油田进入中后期开采时,不能单靠提高注水压力来增加注入量,弄不好会产生套管变形。当注水压力超过临界注水压力时,将会导致地层滑动,从而引起套管变形。当最小水平主应力增大时,临界注水压力增加;当最大水平主应力增大时,临界注水压力减小。本文用红岗油田压裂时的工作压力,分析了该区的最小水平主应力。并引用以往测量值的统计结果,估计了该油田的最大水平主应力的下限,进而分析讨论了该油田注水井发生套管变形的可能性。     

对红岗油田注水井套管变形趋势的初步分析

在油田进入中后期开采时,不能单靠提高注水压力来增加注入量,弄不好会产生套管变形。当注水压力超过临界注水压力时,将会导致地层滑动,从而引起套管变形。当最小水平主应力增大时,临界注水压力增加;当最大水平主应力增大时,临界注水压力减小。本文用红岗油田压裂时的工作压力,分析了该区的最小水平主应力。并引用以往测量值的统计结果,估计了该油田的最大水平主应力的下限,进而分析讨论了该油田注水井发生套管变形的可能性。     

K油田渗透率变异系数对产能影响研究与实践

针对K油田原始地层压力高于饱和压力近15MPa,开发初期充分利用天然能量开发,油田地层压力已下降近9MPa,随着地层压力下降,部分油井日产液、日产油能力下降明显问题。利用油藏工程方法结合实验,对K油田层开展地层应力对渗透率大小的影响研究。研究结果是对于K油田地层压力水平越低对渗透率影响越大,产油指数随着地层压力的减小、渗透率影响系数的增大逐渐降低。目前K油田通过智能注水管柱优化注水,地层压力已得到有效回升,渗透率伤害系数值减小,油井产油能力得到有效提高,油田自然递减率得到有效控制,效果显著。该方法对相似油田开发具有一定的参考价值。     

高陡复杂断块油藏注水方式优选及采收率预测图版建立

在建立不同渗透率和地层倾角机理模型的基础上,通过分析高陡断块油藏边部和顶部注水时,注入水向上、向下流动规律,研究了地层倾角和渗透率对重力作用的影响。结果表明:当渗透率超过10mD、地层倾角超过5°时,重力作用明显增大,水相重力渗流明显增强,随着地层倾角和渗透率逐渐增大,注入水向低部位突进严重,因此在高陡断块油藏进行注水方式优化及开发指标预测时应考虑重力作用影响。建立了塔南油田A、B断块的实际三维地质模型,在考虑重力作用影响的基础上,应用油藏数值模拟方法优化确定断块A、B注水方式分别为边部注水和边部结合点状注水;并绘制了塔南油田边部注水开发采收率预测图版,在C、D断块进行了应用对比,对类似油田开发具有指导作用。     

低渗油藏注水开发中储层参数变化研究与应用

低渗油藏长期注水开发,储层内部结构和储层参数都发生了较大的变化,并且随着注水程度的增大,强烈水洗使得岩石成分有所改变.对文留地区文85块不同开发阶段储层空间结构进行了研究,结果表明,随着油田的注水开发,储层孔隙度增大,渗透率增大,含油性变差.     

宝浪低渗油层注水压力变化规律及特征

针对低渗透油藏特殊的渗流规律,在宝浪油田油层温度(90℃)和压力(23 MPa)下,通过岩心驱替实验研究低渗透储层(≤23×10-3μm2)的启动压力梯度及注水压力变化规律.结果表明,启动压力与启动压力梯度均随岩心渗透率的升高而降低,可分为急剧下降区、下降区和基本平衡区.在0.176×10-2～0.23×10-3μm2内,随渗透率的增加,启动压力梯度由1O.77 MPa/m迅速降至5.64MPa/m.启动压力梯度过高,注水困难.随岩心渗透率的增大,注水压力梯度与油层突破压力梯度降低,可分为平缓下降区、急剧下降区、基本平衡区,而突破压力点对应的含水率逐渐增大至100％.注水开发时,岩心含水率很快达到90％,而注水压力梯度随注入量的增加而增大,这与一般储层注水时注水压力梯度在高含水阶段稳定或下降不同.降压增注是高效开发宝浪油田的重要方法.图5表2参5     

长期注水对储层渗透性影响实例分析

经过长期高压注水或压裂后,储层的渗透率会发生不同程度的变化。利用压力降落法分别计算注水井各个注水时期储层的有效渗透率,考察其变化幅度和变化趋势。结果表明,注水井经过长期高压注水后,储层的渗透率会逐渐增大。注水井压裂后,80%的井储层的渗透率增大,渗透性得到改善,吸水能力增强。与注水早期相比,当关井初期压力降落速度快、幅度大,有效渗透率明显增大时,主力吸水层位内部已形成了大孔道,需要对其调剖或封堵。     

深层气泥岩盖层封闭能力的综合评价——以东濮凹陷杜桥白地区沙河街组三段泥岩盖层为例

通过对东濮凹陷杜桥白地区沙河街组三段深层气盖层泥岩样品实验测试分析和研究,结果表明孔隙度的变化主要受深度和层位的控制;渗透率与深度关系密切,受层位的影响不大,与孔隙度等参数之间也没有明显的相关关系;突破压力随深度加大而增大,但这一趋势并不是十分突出;突破压力与层位的对应关系较明显,Es₃⁴亚段的突破压力最大,Es₃²亚段次之,而Es₃³则相对较低。为了准确评价盖层封闭能力,选择了孔隙度、渗透率、排替压力、孔径4个盖层评价的指标参数,并根据其重要性的大小分别给予0.1,0.3,0.5和0.1的权系数,以确定东濮凹陷深层气盖层的评价标准:当综合评价的权值大于0.8时,为封闭能力好的1类盖层;当权值为0.6～0.8时,为封闭能力中等的2类盖层;而权值为0.5～<0.6时,为3类盖层;权值为0.3～<0.5时,则为4类盖层;而权值<0.3时则为非盖层。     

插入式封隔器注水管柱力学及蠕动规律研究

注水管柱在井下受到多种载荷以及活塞效应、鼓胀效应、弯曲效应、温度效应的影响,受力状况复杂,易造成封隔器蠕动,产生巨大经济损失.在考虑内压、外压、轴向力、弯矩、井壁支反力和摩擦力等多种载荷的基础上,建立注水管柱蠕动分析模型,分析多层段分层注水管柱的受力状况,并研究插入式封隔器结构特点、最大摩擦力以及蠕动机理.考虑现场不同...     

非连续介质力学模型预测煤层井眼稳定性

煤层为割理、裂缝发育的非连续介质,井壁失稳是煤层气钻井难题之一,目前利用连续介质力学模型预测钻井液安全密度窗口,实际应用效果较差。为此,针对煤层为非连续介质的特点,基于非连续介质力学方法建立了煤层坍塌压力的离散构元模型,进而推导出用地应力、割理间距、割理倾角、井眼尺寸、面割理黏聚力和面割理摩擦角等弱面参数表达的坍塌压力、破裂压力非连续煤层数学方程,并定义了方程中与井眼液柱压力、坍塌压力相关的井壁稳定系数。分析表明,井壁稳定系数为正时,可以采用提高液柱压力稳定井壁;否则,不可单一采用提高液柱压力稳定井壁,还需要提高地层的承压能力。另外,坍塌位置对井眼尺寸较敏感,而坍塌压力受井眼尺寸影响较小。     

特低渗透率储层水驱油规律实验研究

为研究特低渗透率储层水驱油规律,文中选取鄂尔多斯盆地3个井区的57块岩心进行水驱油实验分析,并研究了特低渗透率条件下水驱油效率与渗透率大小、注入倍数、注水压力等参数的关系。岩心主要为特低渗透率岩心,渗透率大小为研究区长4+5储层、长6储层和长8储层渗透率范围。实验结果表明:驱油效率随着渗透率增加而提高,而且在渗透率低值阶段,驱油效率提高更快;随着注水倍数的增加,驱油效率提高,直到含水100%为止,但含水越高,增加幅度越小;在同样的水驱速度下,渗透率越大,驱油效率越高,如果水驱速度不同,采收率会产生波动,但存在一个最佳驱油速度,且渗透率越大,最佳驱油速度变大;随着注水压力增加,无水期驱油效率总体呈下降趋势,但含水期驱油效率随着注水压力增加而逐渐提高,当达到一个最佳注水压力后,驱油效率又呈下降趋势;层内非均质性越强,驱油效率越低。     

Y341-114型注水封隔器胶筒与套管摩擦力试验研究

目前在细分层注水管柱的力学分析中,封隔器胶筒对套管的摩擦力大多使用估计值或数值模拟分析结果,很少有精确的试验数据,无法适应细分层注水技术对封隔器在井下位置精确计算的要求。设计封隔器胶筒模拟试验装置,对测定胶筒与套管的摩擦力大小具有重要意义。试验结果表明:压力在4～17MPa时,胶筒与套管的摩擦力与轴向加压压力基本呈线性关系;在无润滑条件下,当压力为17MPa时,单级封隔器对套管产生的摩擦力约30kN。为细分层注水管柱的力学分析提供了试验数据,有助于确保细分层注水工艺的稳定实施。     

基于统一强度理论的牙齿侵入井底岩石的机理分析

为了弄清深部地层复杂钻进条件下的牙轮钻头破岩机理,研究了牙轮钻头牙齿侵入井底岩石问题。在考虑井底压力的条件下,基于统一强度理论对牙齿侵入岩石的力学过程进行了分析,建立了含有统一强度参数的井底岩石侵入方程,并给出了不受轴向载荷、侵入深度和刃尖角影响的侵入系数。该方程考虑中间应力对井底岩石侵入系数的影响,在中间主剪应力的效应系数为0时,方程计算结果与Mohr-Coulomb强度理论所得结果完全相同。根据侵入方程,分析了内摩擦角、液柱压力、孔隙压力和刃尖角对侵入系数的影响。结果表明,侵入系数随中间主剪应力的效应系数的增大而增大,随内摩擦角和刃尖角的增大呈指数增大,随液柱压力的增大呈线性增大,随孔隙压力的增大呈线性减小。研究结果为牙轮钻头的现场应用提供了理论指导。      

大牛地气田回注井地层敏感性实验研究

大牛地气田W-4污水回注井储层结构致密,岩心孔隙度在10%～15%,属于低孔隙度、低渗透率砂岩储层。该井在污水回注过程中,回注压力急剧升高,影响正常回注。针对该井回注压力升高过快的问题,进行了储层敏感性实验研究。结果表明:W-4井储层具有弱速敏、强水敏和弱碱敏,且随着回注水水量的增大,岩心渗透率逐渐降低,影响回注生产作业。根据实验研究结果,提出了对策措施,对于解决压力升高的问题具有指导意义。     

大庆外围特低渗透油藏非线性渗流周期注水研究

大庆外围某特低渗透试验井区平面非均质性严重,周期注水利于驱动低渗透区原油。由于特低渗透油藏压力敏感性强,文中根据非线性渗流规律,进行数值模拟研究,优化周期注水方式。采用矿场实际数据,选取矩形五点井网,建立平面非均质模型,分析"增注—减注"方式与"增注—停注"方式的含水率、采出程度、有效驱动体系的建立及地层压力保持情况。结果表明,"增注—减注"方式比"增注—停注"方式采出程度高、驱油波及系数大、低渗区非线性及储层伤害影响小。分析结果对低/特低渗透油藏注水开发具有指导意义。     

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。     

凸集模型非概率可靠性在储气库不活动断层滑移评估中的应用

将凸集模型引入到储气库不活动断层滑移非概率可靠度分析中,根据断层剪切破坏的特点建立断层滑移极限状态函数,并在断层滑移可靠度计算过程中对极限状态函数进行线性近似计算,建立储气库断层滑移非概率可靠度计算模型。利用上述方法对中国某储气库注气后的断层滑移可靠性进行了分析,并将该方法与Monte-Carlo方法的计算结果进行对比,验证了模型的计算精度,同时研究了断层位置处的孔隙压力、断层倾角、地应力不均匀系数对断层滑移可靠度的影响。计算结果表明：非概率可靠性计算模型在求解断层滑移可靠度时不需要大量的参数样本和固定的概率分布函数,具有较好的实用性,并能满足实际工程的计算需求;断层滑移可靠度随着断层位置孔隙压力、地应力不均匀系数的增大而减小,随着断层倾角θ的增大先减小后增大,并且当断层倾角θ与岩石内摩擦角ø的关系为θ∈[min（45°+ ø/2）,max（45°+ ø/2）]时,断层滑移可靠度最小。