鄂尔多斯盆地上古生界天然气储层应力敏感性研究

利用CMS-300岩心自动分析仪定量研究了鄂尔多斯盆地上古生界致密碎屑岩天然气储层的应力敏感性。结果表明：岩心分析孔隙度、渗透率(y)与净覆压(x)的关系符合通常的幂率函数模式(y：a／X^m),不同岩样的回归指数(m)和系数(a)高度相关;一般地层条件下的分析渗透率为地面渗透率的5％～80％,而孔隙度绝对值平均降低了0．4％;岩石应力敏感性的强弱与基础的岩性、物性有关,一般岩屑砂岩和含泥砂岩比石英砂岩强,砾岩比砂岩强,低渗透砂岩比高渗透砂岩强。     

东营凹陷樊页1井泥页岩储层应力敏感性评价

储层应力敏感的研究可为页岩油藏开发及储层保护方案设计提供重要依据。本文选取樊页1井10块泥页岩岩心,通过实验测得不同有效应力下岩样渗透率和孔隙度的变化,分别对孔隙度应力敏感性和渗透率应力敏感性进行了评价,并分析了矿物组分、微观孔隙结构与应力敏感性的关系。结果表明:樊页1井泥页岩具有强的应力敏感性,且低渗岩样比高渗岩样强,渗透率应力敏感性比孔隙度应力敏感性强;黏土矿物含量高和微裂缝发育是应力敏感性强的主要原因。     

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。     

致密气藏应力敏感性实验

致密气藏由于其特殊的构造特征,其应力敏感特征会与常规气藏有所差别。为了更好地模拟地层真实情况,研究致密气藏的应力敏感性,利用定外压变内压的方法进行了含束缚水的致密气藏岩心的室内应力敏感性评价。结果表明,致密气藏不存在强应力敏感性。随着孔隙流体压力的降低,致密气藏岩心的渗透率和孔隙度均不断下降。随着渗透率的降低,渗透率敏感性逐渐减弱;随着孔隙度的降低,致密气藏岩心孔隙度敏感性逐渐减弱。且对于致密气藏岩心来说,其孔隙度敏感性总体较弱,基本可以忽略,其渗透率敏感性程度要强于其孔隙度敏感性。     

非均质致密砂岩应力敏感性的定量表征

基于渗透率应力敏感实验研究非均质致密砂岩渗透率应力敏感性,根据颗粒Hertz接触变形法则,建立非均质致密砂岩毛管孔隙渗透率应力敏感定量表征模型,对孔隙度、渗透率和渗透率级差随有效应力变化规律进行了量化分析,并将理论计算结果与实验结果进行对比验证,从理论上对实验结果及规律进行了解释。结果表明,非均质致密砂岩的应力敏感性主要表现为渗透率应力敏感性,不同岩石渗透率随有效应力的变化具有不同步性,岩石渗透率越低,渗透率下降速度越快,非均质岩石渗透率下降速度介于岩石高渗透层与低渗透层渗透率下降速度之间;非均质岩石渗透率级差越大,渗透率应力敏感曲线越靠近岩石低渗透层渗透率应力敏感曲线,且渗透率级差随着有效应力的增大而不断增大。     

致密储集层应力敏感性评价

通过对比分析表征岩石渗透率与有效应力关系的经验模型与理论模型,得到3种应力敏感系数(S、α、β)的表达式;结合实验数据和岩石微观结构特征,提出致密砂岩应力敏感性划分标准。用经验模型与理论模型分析致密砂岩和不同类型花岗岩渗透率与有效应力的实验数据,进一步明确经验模型以及应力敏感系数的物理含义,并计算岩石的3种应力敏感系数,仅S中不含不确定指数n,具有明确的物理意义。基于3种应力敏感系数特征、渗透率与有效应力关系的研究,发现可用应力敏感系数S划分储集层岩石的应力敏感性:S0.40为强应力敏感性;S0.25为弱应力敏感性;0.25≤S≤0.4为中等应力敏感性,强应力敏感性岩心更满足对数模型,弱应力敏感性岩心更满足指数模型和二项式模型,中等应力敏感性岩心满足乘幂模型。结合岩石的微观特征讨论了应力敏感性划分标准的适应性,发现强应力敏感性岩石裂缝性特征明显,而弱应力敏感性岩石具有孔隙性特征;此外,黏土胶结物的类型、岩石颗粒大小以及岩性也影响岩石的应力敏感性。     

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。     

低渗透油藏应力敏感性实验研究

应力敏感性是指油气层的渗透率随有效应力的变化而发生改变的现象。实验是在岩心常规孔隙度、渗透率测试的基础上．对CQ油田某一区块的4块柱塞岩心分别进行了岩心应力敏感性、孔隙体积及压缩系数的测试。结果表明,随着有效应力的增高,低渗透岩心的渗透率明显降低。     

低渗储层砂岩应力敏感性实验研究与分析

本实验通过对某地区的深层低渗砂岩岩样进行气体渗透率的变围压测试,表明该地区深层砂岩存在渗透率应力敏感性:渗透率随着围压增大而减小,高渗透砂岩的渗透率比低渗透砂岩更具应力敏感性,且渗透率与围压的回归函数能很好地满足二项式关系。本文从岩石的材料属性和微观结构入手,分析了该地区岩样具有此应力敏感性的原因,并为该地区储层砂岩应力敏感性的研究和应用提供了实验依据。     

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。     

基于四参数随机生长模型的页岩储层应力敏感分析

页岩储层的应力敏感性是影响其后期开发效果的关键因素,从微观的角度深入认识其应力敏感机理及其影响因素对页岩气的开发具有重要意义。借助四参数随机生长模型构建了不同孔隙度和不同孔隙大小分布的岩心样本,利用弹性力学理论模拟了不同有效应力作用下各个岩心孔隙半径的分布变化及其对岩心固有渗透率的影响,深入分析了孔隙大小及其形状因子与上述两者之间的关系。结果表明,导致页岩应力敏感的直接原因是有效应力作用下孔隙面积的减小及孔隙位置的迁移。有效应力的增大使得各孔隙半径均有减小,孔隙半径的减小比例分别与孔隙初始面积和孔隙的形状因子呈正相关关系和负相关关系。在相同的孔隙度条件下,孔隙半径越均匀,平均孔隙半径越小,应力敏感性越强。有效应力的增加使得岩心固有渗透率呈指数型下降且孔隙度越小、固有渗透率越低的岩心,其应力敏感性越强,孔隙度对固有渗透率的影响大于孔隙半径均匀性的影响。     

高地饱压差油藏应力敏感特征及定量表征研究

高地饱压差油藏通常具有中孔中高渗及储层压力变化幅度大等特点,此类油藏开发过程中往往会出现应力敏感现象.为此,以垦利油田为例,针对高地饱压差油藏应力敏感特征,利用天然岩心覆压气测渗透率实验方法,明确了岩心在单次及多次升压降压过程中所受有效应力与渗透率的变化规律,通过定义新的应力敏感系数,形成了此类油藏的乘幂式应力敏感定量...     

克拉2气田储层岩石的应力敏感性及其对生产动态的影响

克拉2气田是一个异常高压气藏，压力系数在2．0以上。在衰竭式开采条件下，其地层压力降幅可为普通气藏地层压力降幅的3倍以上，因此研究储层岩石应力敏感性及其对生产动态的影响意义重大。研究得出，岩石的应力敏感性特征主要有：岩石物性对应力的敏感性总体上不大，其中以孔隙度最小，渗透率次之，压缩系数最大；岩石物性随地层压力的下降而下降；在同一地层压降下．岩石物性下降幅度不是渗透率的连续函数，而是与渗透率分布范围有关，高渗透率范围，岩石物性下降幅度小，低渗透率范围，岩石物性下降幅度大。研究得出，克拉2气田岩石的应力敏感性对其生产动态的影响较小。     

低渗透油气藏应力敏感性评价实验新方法

为了研究地层压力的变化对低渗透油气藏孔隙度和渗透率的影响程度，采用室内实验与理论研究相结合的方法，对中原文东油田天然岩心进行了地面条件和地层条件应力敏感性实验。实验结果表明：孔隙度对应力不敏感；渗透率变化结果差别较大，地面条件实验所得的渗透率损害率约为地层条件的2—4倍，说明地面条件下的实验结果不能真实再现油气藏的应力敏感性，以往实验中单纯乘以系数0．61的处理方法不合理。低渗透油气藏应力敏感性评价实验应采用新方法，即模拟地层条件，将实验岩心加上围压（模拟上覆压力）和回压（辅以形成油层压力），通过改变内压（模拟油层压力），来达到改变净覆压的目的，测定不同内压下的渗透率，判断应力敏感性。     

页岩储层人工裂缝岩样制备方法及应力敏感性

应力敏感性是页岩储层的一个重要特性。由于大量天然裂缝和人工裂缝的存在,其渗透率应力敏感性与铺砂浓度密切相关,准确评价页岩人工裂缝的应力敏感性是一个难题。传统应力敏感性的研究多集中在测试和比较基质岩心、天然裂缝岩心及人工裂缝岩心等方面,对于不同铺砂浓度下人工裂缝的应力敏感性研究较少。因此,提出了一种模拟不同铺砂浓度的页岩岩样制备方法,并以四川盆地龙马溪组典型页岩为例,分别进行了变围压和变流压条件下页岩人工裂缝应力敏感性测试。研究结果表明,支撑剂的加入在大幅度提高裂缝导流能力的同时,有效降低了页岩人工裂缝的应力敏感性。且随着铺砂浓度增加,敏感性逐渐减弱,最终趋于不变;低铺砂浓度下(≤1 kg/m²),两种测试方法所得结果基本一致;但高铺砂浓度下(>1 kg/m²),由于存在明显的支撑剂运移现象,变流压测试结果明显高于变围压测试,且随铺砂浓度增加,差异逐渐加大至20%以上。因此,对于高铺砂浓度(>1 kg/m²)页岩人工裂缝应力敏感性的室内评价,为更好地模拟现场实际,应该采用变流压测试方法。     

低渗透储层应力敏感性与产能物性下限

采用CMS-200型孔隙度、渗透率测定仪,对采自大庆长垣东部榆树林、朝阳沟、头台等油田油层的16个岩芯样品进行实验,为了观察油田开发过程中低渗透储层的应力敏感性,选择了初始压力(原始地层压力)和最大围压(最大上覆岩压),并考虑油田注水开发的长期性及岩石本身的流变特性,在实验中适当延长了模拟压力恢复阶段的时间。实验结果表明,低渗透油田储层对应力的变化比较敏感,渗透率降低幅度较大。但随注水时间的延长,渗透率有不同程度的恢复,且恢复程度与渗透率大小有关:初始渗透率高,恢复程度大;初始渗透率低,恢复程度也低。特别是渗透率小于1.0×10^-3μm²的储层对应力的变化非常敏感,由此所产生的流固耦合现象也十分明显。因此可将渗透率小于1.0×10^-3μm²定为储层应力敏感性的界限。从油田开发角度来看,流固耦合作用的弊大于利,因此开采低渗透储层要尽可能保持地层压力开采,以清除流固耦合的影响。建议在制定储层产能界限时除考虑油层改造及开发技术进步的因素外,也必须考虑流固耦合作用的影响。经过综合分析,指出了大庆长垣东部油田储层的流固耦合作用的影响,并初步将本区的产能界限定为渗透率下限≥1.0×10^-3μm²,供油田开发决策参考。     

Characterization and prevention of formation damage for fractured carbonate reservoir formations with low permeability

Stress sensitivity and water blocking in fractured carbonate reservoir formations with low permeability were determined as the main potential damage mechanisms during drilling and completion operations in the ancient buried hill Ordovician reservoirs in the Tarim Basin. Geological structure, lithology, porosity, permeability and mineral components all affect the potential for formation damage. The experimental results showed that the permeability loss was 83.8%-98.6% caused by stress sensitivity, and was 27.9%-48.1% caused by water blocking. Based on the experimental results, several main conclusions concerning stress sensitivity can be drawn as follows： the lower the core permeability and the smaller the core fracture width, the higher the stress sensitivity. Also, stress sensitivity results in lag effect for both permeability recovery and fracture closure. Aimed at the mechanisms of formation damage, a modified low-damage mixed metal hydroxide （MMH） drilling fluid system was developed, which was mainly composed of low-fluorescence shale control agent, filtration control agent, lowfluorescence lubricant and surfactant. The results of experimental evaluation and field test showed that the newly-developed drilling fluid and engineering techniques provided could dramatically increase the return permeability （over 85%） of core samples. This drilling fluid had such advantages as good rheological and lubricating properties, high temperature stability, and low filtration rate （API filtration less than 5 ml after aging at 120 ℃ for 4 hours）. Therefore, fractured carbonate formations with low permeability could be protected effectively when drilling with the newly-developed drilling fluid. Meanwhile, field test showed that both penetration rate and bore stability were improved and the soaking time of the drilling fluid with formation was sharply shortened, indicating that the modified MMH drilling fluid could meet the requirements of drilling engineering and geology.     

页岩应力敏感实验与机理

为了研究页岩渗透率的应力敏感现象及其机理,从毛细管、平板裂缝和双重孔隙介质的渗透率应力敏感机理出发,得到了多孔介质渗透率应力敏感系数的通用表达式,并结合下志留统龙马溪组、下寒武统牛蹄塘组页岩岩心的覆压孔渗联测实验,分析了页岩应力敏感的机理。实验结果表明:渗透率应力敏感系数为孔渗幂指数与孔隙压缩系数的乘积,孔渗幂指数表示孔隙的几何特征,孔隙压缩系数反映岩石力学参数和孔隙形状的影响。页岩岩心微裂缝较发育,微裂缝尺度与孔隙尺度相当的岩心孔渗幂指数小于3,微裂缝尺度远大于孔隙尺度岩心的孔渗幂指数大于3;与砂岩相比,实验所用页岩具有较低的孔渗幂指数,但孔隙压缩系数较高,因此页岩的应力敏感较强。     

储层应力敏感性影响因素研究

全面分析储层应力敏感性产生的机理认为，外部因素的改变会引起储层产生应力敏感性．而储层岩石物性等内部因素对应力敏感性的强弱起决定性作用。室内岩心应力敏感性评价时．仪器与设备的精度、加载与卸载方式、实验用流体类型以及各种人为因素等都会对评价结果产生影响，其中岩心密封套在高压、高温条件下的密闭性会对实验结果产生较大影响。所以储层应力敏感性不应该从孔隙度和渗透率的高低进行简单评价，中、高渗储层和低渗储层在生产过程也都可能表现出较强的应力敏感性现象。     

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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。