（油气田开发工程专业论文）低渗透油气藏渗流机理及应用研究.pdf

t h e s t u d yo fl o wp e r m e a b i l i t yo i l g a sr e s e r v o i r s e e p a g ef l o wm e c h a n i s ma n da p p l i c a t i o n s u n l i - j u a n ( o i l g a sf i e l dd e v e l o p m e n te n g i n e e r i n g2 0 0 3 ) d i 州e db yp r o f e s s o ry a oj u n a b s t r a c t m o r ea n dm o r el o w p e r m e a b i l i t yr e s e r v o i r sa r ed e v e l o p e di ns u c c e s s i o ni n o u rc o u n t r y b ec o m p a r e d 、析t l lm i d d l ea n dh i g hp e r m e a b i l i t , yr e s e r v o i r s t h e r a t i o ns t u d yo ft h e o r ya n dl a b o r a t o r yi nt h i ss c o p ei sv e r yl a c k d e v e l o p i n gt h e s t u d yo fl o wp e r m e a b i l i t yo i l - g a sr e s e r v o i rs e e p a g ef l o wm e c h a n i s ma n d a p p l i c a t i o na n dd e v e l o p i n gi n e f f e c t t h i sk i n do ff i e l dh a v ei m p o r t a n tf a c t m e a n i n g i ts e l e c t sz h o n g y u a no i l f i e l dl o wp e r m e a b i l i t yo i l g a sr e s e r v o i r s a v a g e n e s sc o r e ，a n dt h ee x p e r i m e n ts t u d yi nl a b o r a t o r yi so r g a n i cc o m b i n e d w i t hl o c a l ea p p l i c a t i o n i tr e s e a r c h e st h ec o r e sp o r o s i t ya n d p e r m e a b i l i t yv a r i e d l a wi ng r o u n da n df o r m a t i o n , a n dd o n eg r e a tt h el e a s ts t a r t - u pp r e s s u r ea n dn o n d a r c ys e e p a g ef l o wc h a r a c t e re x p e r i m e n to f o i l 、g a sa n dw a t e rw i t hi r r e d u c i b l e w a t e ra n dr e s i d u a lo i l ，a n dp r o t r a c t e dt h ep l a t e so fs e e p a g ef l o wr e g i o na n d s t a r t - u pp r e s s u r e i tr e s e a r c h e sr a t i o nt h es t a r t - u pp r e s s u r el a wo fo i l 、g a sa n d w a t e ri nf o r m a t i o n ，a n dp u t sf o r w a r dt h em e t h o d so fc o n f m n i n gt h ef i e l d d e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yr a t i o n a lw e l ls p a c i n ga n dr a t i o n a lp r o d u c t i o nd i f f e r e n c e ， a n dp r o v i d e dt h eg i s tf o rz h o n g y u a no i lf i e l ds c i e n c ed e v e l o p m e n t t h es t r e s s s e n s i t i v i t ye x p e r i m e n ti nf o r m a t i o nh a si n d i c a t e dt h a tt h ec h a n g eo f p e r m e a b i l i t y w i t ht h en e tc o v e r i n gp r e s s u r ea u g m e n ti sl e s st h a ne x p e r i m e n tr e s u l to n g r o u n d ， a n dt h es t r e s ss e n s i b i l l t yi sr e l a t i v e l yf e e b l e ，a n dt h ec h a n g eo fp o r o s i t yi sv e r y s m a l l i th a se s t a b l i s h e dt h en e wm e t h o d - t h eb u b b l em e t h o d - - - o fm e a s u r i n g t h el e a s ts t a r t - u pp r e s s u r eg r a d s i th a sm e a s u r e dt h el o wp e r m e a b i l i t yc o r e s t a r t - u pp r e s s u r eb yt h i sm e t h o d 1 1 1 er e s u l t si n d i c a t et h a tt h e r ei sai n f i e x i o ni n i i i t h ec a l v eo fp e r m e a b i l i t ya n ds t a r t - u pp r e s s u r er e l a t i o n , a n dt h ei n f l e x i o ni s 2 2 1 0 。岬2 w h e nt h ep e r m e a b i l i t yi sh i g h e rt h a nt h ei n f l e x i o nv a l u e , t h e a m p l i t u d eo ft h es t a r t - u pp r e s s u r ei ss m a l lw i t ht h ep e r m e a b i l i t yr e d u c e ；w h e n t h ep e r m e a b i l i t yi sl o w e rt h a nt h ei n f l e x i o nv a l u e ，t h ea m p l i t u d eo ft h es t a r t - u p p m s s u r ei sb i gw i t ht h ep e r m e a b i l i t yr e d u c e b a s i n gt h el o wp e r m e a b i l i t y f o r m a t i o ns e e p a g ef l o wl a w , i th a ss e td o w nd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yp o l i c y a d a p t i n g t ot h ef o r m a t i o nc h a r a c t e r , a n da p p l i e dt h el o wp e r m e a b i l i t yo l d r e s e o i ro f z h o n g y u a nw e n d o n go i lf i e l d a n dr e a c h e dt h ea i mo f w a t e rd r i v i n g t h es e c o n dk i n df o r m a t i o n ；a p p l y i n gd e e ps u p e r - l o wp e r m e a b i l i t yr e s e r v o i r w a t e rd f i v m gd e v e l o p m e n t , i th a sg a i n e di ne f f e c tp r o d u c i n gt h er e s e r v e st h a t h a ss l e e pf o rm o r e2 0y e a r s i th a so b t a i n e dg r e a te f f e c t si nt h el o w p e r m e a b i l i t y r e s e r v o i rd e v e l o p m e n ta d j u s t m e n tb ya p p l y i n ge s t a b l i s h i n gr a t i o n a lt e c h n o l o g y p o l i c y , a n dc u m u l a t i v ec r u d eo i ls t i m u l a t i o ni s 1 6 6 x 1 0 4 ta n dn e ws t i m u l a t i o n o u t p u tv a l u ei s5 1 8 5 8 x 1 0 4 y u a n a n ds c i e n c ed e v o t i o n o u t p u tr a t i oi s1 ：2 5 7 a k e yw o r d s ：l o wp e r m e a b i l i t yo i l g a sr e s e r v o i r , i nf o r m a t i o n , s t r e s ss e n s i b i l i t y , t h el e a s ts t a r t - u pp r e s s u r e ，t e c h n o l o g ym t i o n a lw e l ls p a c i n g 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：圈：鼙拍 2 卯多年厂月7 3 - 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 2 口0 5 年、月五r 日 2 删年 一月t 厂日 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 随着国民经济的飞速发展，能源消费持续增长，而国际原油价格居高 不下，石油天然气供应紧张状况非常突出，迫切需要增加石油天然气产量。 在中原油田探明的油气储量中有4 0 以上的是低渗透油气藏，这类油气藏 的开发效果一直很差，有的甚至无法动用，很重要的原因是对这类油气藏 的储层特征及流体渗流机理认识不清，难以制定合适的开发方案和施工措 施。为此，开展低渗透油气藏渗流机理及应用研究。 1 1 选题的目的意义 国内有越来越多的低渗透油气藏陆续投入开发“”，所以开展这个领域 内理论和实验的定量研究势在必行。 根据岩石力学理论，大多数造岩矿物是线性弹性体，那么地面条件下 的孔隙度、空气渗透率值与地下的值必然有差异。孔隙度和渗透率的变化 直接关系到储量计算的可靠程度和对油气藏的准确描述与开发评价，有必 要研究油藏条件下孔隙庋、渗透率与地面孔隙度、渗透率的关系，以获得 地下岩石物性参数岩石孔隙度、渗透率也决定着其流体渗流特征。在进 行油藏描述和开发方案研究时，如果忽视净覆压对岩石物性的影响，直接 采用岩心常规分析结果，有可能导致对地下流体渗流特征的错误描述，应 对常规岩心分析结果进行覆压校正埘“”。 低渗透油气藏储层渗流规律不遵循达西定律，启动压力梯度将产生重 要的影响，流体在储层中的渗流特征，决定着油气田开发的进程，正确认 识和掌握储层内油、气、水的运动规律是制定开发技术政策、搞好各种 调整挖潜工作的基础嘲川嘲。对低渗透油气藏启动压力规律的研究，目前虽 然证实了非达西型渗流规律的存在，并且得出不同地区、不同实验条件的 形式略有差别的启动压力规律，但是究其本质，仅仅是符合线性流的启动 压力即拟启动压力的研究和规律的建立，而对于开始流动的启动压力( 即 相当于极限静切应力) 的规律研究，目前极少报道。而该启动压力的规律 研究显得尤为重要，驱动压力克服此启动压力后原油就可以流动，建立该 规律，可以确定最小的井网密度，指导油藏的开发部署和井网调整。 开展低渗透油气藏渗流机理应用研究，有效开发这类油田，具有重要 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 的实际意义侧“” 1 2 主要内容及技术关键 选取中原油田低渗透天然岩心，采用实验分析与计算机技术为主要研 究手段，把室内实验研究与现场应用进行了有机结合。研究了岩石在地面 条件下和地层条件下孔隙度、渗透率的变化规律，又完成了大量的束缚水 条件下，残余油条件下油、气、水的最小启动压力及非达西渗流特征实验， 并且绘制了渗流区域图版和启动压力图版，以便于工程技术人员的应用。 提出了确定油田开发技术合理井距、合理生产压差的方法，为中原文东油 田的科学开发提供了依据。对于正确评价储集层、储量计算、防止储层损 害以及指导油气藏的开发与调整都具有非常重要的现实意义。 研究的技术关键为； ( 1 ) 不同介质的应力敏感性实验 ( 2 ) 探索测定极限静切应力和极限动切应力的实验方法。 ( 3 ) 建立不同介质启动压力梯度公式。绘制低渗流态的应用图版。 “) 研究非达西影响的极限井距确定技术和合理生产压差的论证。 1 3 国内外技术现状 近些年来，国内外石油专家对低渗透油气藏的研究倾注了大量的 精力，从各个专业角度都取得了丰硕的成果【1 2 】【1 引。 但仍然存在以下问题； 对低速非达西渗流中真实启动压力梯度如何确定的问题以及对 产能影响、最佳工作制度的确定，这些在文献调研中极少报道，需要 做深入研究。 对异常高压和塑性地层应力敏感的认识不清，目前仍没有见到同 时考虑启动压力和应力敏感的渗流模型 地质特征研究与油藏工程研究衔接不够，室内实验研究与理论研 究、现场试验没有很好结合。 室内试验时，没有充分考虑到地层的温度、压力、流体以及地质 条件，实验结果不能真实有效再现地下的状况。 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第l 章前言 1 4 论文创新点 1 4 1 理论创新，思路超前 提出在实验室通过改变外压来测定储层岩石的应力敏感性需要用多孔 介质双重有效应力方程修正在此基础上，建立了将实验室改变外压测定 的孔渗随压力变化关系转换到地层条件下的孔渗随压力变化关系方法。 新定义了综合阻力系数概念，解决了判定非达西流动的难题，确定了 中原油田天然岩心束缚水饱和度下油驱油、残余油饱和度下水驱水和束缚 水饱和度下天然气驱气低速非达西临界判定准数。 1 4 2 取得了多项技术创新，实验难度较大 建立了一套与实际生产情况更接近的围压不变孔隙流体压力改变的评 价岩石应力敏感实验方法，使之更接近油藏实际情况，以改行业标准的实 验误差，取得了新的认识。 实验确立了测定储层岩石应力敏感性时老化岩心的必要性，避免了低 有效应力下孔渗大幅下降的假象。 开拓思路，改变测定启动压力和低速非达西时的岩心状态，创建了在 束缚水和残余油条件下测定油、气、水的启动压力和低速非达西渗流的实 验方法。 建立了实验室测定最小启动压力梯度的“气泡法”，比以往的平均启动 压力推算法结果更准确。 1 5 成果对油田开发具有指导意义 以中原油田低渗透岩心为研究重点，在理论研究和实验技术创新的基 础上，取得了一系列研究成果，为解决油田生产所存在的技术难题提供了 理论支持。 对比分析地面应力敏感实验与地层条件应力敏感实验表明：在净覆压 很低时，地面应力敏感实验结果是随净覆压的增大渗透率下降很明显；面 地层条件应力敏感实验可得出随净覆压增大渗透率的改变不明显的结果 通过计算得到的渗透率损害率也表明，地面应力敏感实验比地层条件应力 敏感实验得到的渗透率损害率要大得多因此，以往的储层应力敏感实验 得出的结果不能直接用于指导实际油田生产，需要使用将实验室改变外压 串冒石油太学( 华东) 硕士论文 第l 章前言 测定孔渗随压力变化关系转换到地层条件孔渗随压力变化关系的新方法。 用新方法对中原油田天然岩心的应力敏感性进行评价表明，中原油田 文东低渗储层是弱应力敏感储层。这就说明在大压差生产时，生产井周围 储层内部岩石的渗透率降低非常小，可以不考虑这一影响。 用“气泡法”测定的启动压力梯度实验表明，中原油田低渗透储层岩 心无论在束缚水条件下油驱油、残余油饱和度下水驱水和束缚水条件下天 然气驱气均存在启动压力梯度渗透率与启动压力梯度关系曲线上存在一 拐点，拐点渗透率为2 ，2 x1 0 - um 2 渗透率高于这一拐点值时，启动压力 梯度随渗透率降低增加得非常小；低于这一拐点值时，启动压力梯度随渗 透率降低增加得非鬻大原油储存在这部分符低渗储层孛十分难动用如 何动用这部分储层中的原油是今后开发的难点。 根据低速非达西实验结果，无论是束缚水饱和度下油驱油还是残余油 饱和度下水驱水，实验岩心几乎都存在低速非达西现象；束缚水饱和度下 天然气驱气同样存在低速非达西现象。束缚水饱和度条件下油驱油临界雷 诺数为5 x1 矿，残余油饱和度下水驱水时临界雷诺数为1 1 0 4 ，束缚水 饱和度下天然气驱气临界雷诺数为l l 矿 绘制了渗流区域图版和启动压力图版，以便于工程技术人员的应用。 对低渗透油田并网优化技术和合理注采压差进行了研究 1 6 效益分析 净覆压一孔隙度、渗透率校正关系式和启动压力梯度公式，可以作为 地层状态下流体渗流的岩石物性状态方程，它能更好地体现低渗油气田开 发过程中流体的渗流与岩石变形之间的动态耦合作用关系。 运用启动压力理论，确定了油井和气井的极限井距；再结合考虑经济 条件，按照“加三分差”的原则确定了合理井网密度。 根据低渗储层渗流规律，制定了适合储层特点的开发技术政策，应用 于低渗油藏老区的开发调整，达到了水驱动用i i 类储层的目的；应用于深 层特低渗油藏的注水开发，使沉睡2 0 多年的储量实现了有效动用。 应用研究成果，在低渗油藏开发调整中取得了显著效果，累积增产原 油1 6 6 x1 0 4 t ，实现新增产值5 1 8 5 8 1 0 元，科技投入产出比为1 ：2 5 7 。 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章低渗透油气藏孔渗变化规律 第2 章低渗透油气藏子l 渗变化规律 油层物理实验是认识储层变化规律的重要手段。在实验的基础上，可 以提供人们新的认识和理论研究的依据【i 。这些新认识对提高油气田开发 的水平有着重要指导意义。油层物理实验也可以验证人们的一些假想，进 一步证实一些颗的理论“”“”。本章主要完成的是储层应力敏感实验，也就 是探讨低渗透油气藏孔渗变化规律问题。研究建立一种测定孔渗随压力变 化的岩心分析方法。通过大量的室内实验，为分析判断低渗透油气藏储层 应力敏感特征提供了实验依据。 2 1 地面条件应力敏感实验 以s y t 5 3 5 8 - - 2 0 0 2 储层敏感性流动实验评价方法为标准t r n 。 2 1 1 液体应力敏感实验 ( 1 ) 实验流程及实验步骤 液体应力敏感实验以经过滤的中性煤油为孔隙流体，实验温度为7 0 4 c 。 实验设备主要由如下部分组成：岩心夹持器( 工作压力：6 9 m p a ) ， 恒温箱( 温度：室温1 5 0 c ) ，流量计( 分度值：0 0 5 m l ) ，高压泵( 工 作压力：5 0 m p a ) ，压力表( 精度；0 4 级) 实验步骤如下： 首先将岩心1 0 0 饱和中性煤油。 将饱和好的岩心置于岩心夹持器，预加一定围压，设置温度对实验 系统加温，当温度恒定在设计的实验温度时开始实验。 调整所设计的第一点围压开始实验，根据岩心渗透率大小设置岩心 的驱替压差。 第一点实验完后，升高围压实验，一直测完设计的围压点。升围压 实验点：2 5 、3 5 、5 0 、7 0 、9 0 、l l 、1 5 、2 0 、2 5 ( m p a ) 。 升围压实验完后，再进行降围压实验。降围压实验点：2 0 、1 5 、l l 、 9 。0 、7 0 、5 。0 、3 5 、2 5 ( m p a ) 。 在升、降压实验过程中，每改变一点，需要稳定时间3 0 6 0 分钟， 使其充分稳定后再测定岩心渗透率 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章低渗透浊气藏孔渗交化规律 ( 2 ) 实验数据及分析 该实验选取中原油田文东岩心进行应力实验。实验岩心的编号与基本 参数见表2 一卜l 。表2 一卜2 是岩心的覆压和渗透率的关系表。图2 - i l 图 2 一卜l o 是岩心覆压和渗透率的关系图。 由图2 一卜l 图2 - i - 1 0 可以看出，净覆压与渗透率的关系曲线可分为两 部分：当净覆压小于1 5 m p a 时为曲线，当净覆压大于1 5 m p a 时基本上为直 线。故对前者采用形如k = 础。4 的方程对曲线进行非线性回归分析，对后 者则采用形如k 。= a 盯+ 6 1 进行线性回归分析，回归得到这1 0 块岩心的净 覆压与渗透率关系的各参数如表2 一卜3 所示。 图2 - i 一1 2 一卜1 0 是各层岩心以中性煤油为实验介质得到的液体应力 敏感曲线。很明显，在净覆压1 5 m p a 以下，岩心的渗透率下降不是很陡， 大部分的降幅在无压力情况的i 2 以下，说明岩心数据在净覆压1 5 m p a 以 下，渗透率随压力不足很敏感；而在1 5 m p a 以上，渗透率随净覆压的关系 几乎为一水平直线，渗透率几乎没有变化，说明渗透率对压力不太敏感。 井压过程渗透率变化比降压过程中渗透率变化大。在相同的净覆压下， 升压过程的渗透率值比降压过程中的渗透率值高。造成这种结果的原因主 要有两方面：虽然发生的变形以本体变形为主，但仍然存在一定的结构变 形：如果实验前老化岩一b 不够充分，也会导致初始渗透率偏大的假象。 表2 - i - i 实验岩心编号与基本参数 6 主里互垄奎兰! 兰奎! 堡主笙壅笙! 壅堡望垄塑墨鍪塾望銮丝望堡 j 垒 2 - 谆 鼍 出 荨 匝 缎 一 缝 n 富 荨兽 矗 甚 一 瓮 一 荨 矬嬲 烈黜腰剃 脞肥剃 释驰 孵 皑 黜驰 掣 驰靶 裂孵黜 捌 扫捌 翅 翅 捌捌趋 胡捌捌捌 捌扫捌 翅捌扫捌捌捌 繇 塔 出 魍 拦趟出避氆出拦氆 出 氆 蹬 担进出田蛆毯 林索世 索世衣垃衣 盎 隶 进索 遨 索世木世 索垃隶鞋 咿 ，3 甲 却 ， 攥嘴蔽岱诛峨球拉甜蚓留；帅咀群甲p山礤 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章低渗透油气藏孔渗变化规律 - 、。 羔 主 - ， - 4 2 t 。 k - 。 。 - 。 田2 - 1 1 岩心8 5 净覆压和渗透率的关系图 图2 - 1 - 2 岩心b - 8 净覆压和渗透率的关系圉 t ：- - - - m - 图2 - 1 - 3 岩心2 - 3 净覆压和渗透军的关系圈图2 - 1 4 岩心2 2 净覆压和渗透率的关系圈 ! 。 j ： 。 牦一 田2 1 5 岩心3 1 9 净覆压和渗透率的关系图图2 1 - 6 岩心3 - 5 净覆压和渗透率的关系图 8 bk 。 。 生里互垫奎兰! 兰丕! 堡主丝奎笙! 童堡望垄塑墨壁! ! 望奎垡塑堡 图2 - 卜7 岩心3 1 2 净覆压和渗透率的关系图图2 _ 1 - 8 岩心3 - 1 4 净覆压和渗透率的关系图 图2 - 卜9 岩心3 - 1 7 净覆压和渗透率的美系图固2 - 1 - 1 0 岩心1 - 2 净覆压和渗透率的关系图 表2 - 1 3 液体应力敏感性实验回归系数表 9 l_-盥-_童-糟_m蝣_一 ，童 ! 星互鎏奎兰! 兰丕! 堡主笙奎 茎! 兰堡鎏望鎏兰壁塾望奎堡塑堡 2 1 2 气体应力敏感实验 ( 1 ) 实验条件及实验步骤 按照s y t5 3 5 8 2 0 0 2 为储层实验标准，以氮气为气体介质对中原油田 文东岩样进行气体压力敏感实验。 实验步骤如下： 保持进口压力值不变，缓慢增加围压，使净围压依次为2 0 、4 0 、 6 0 、8 0 、1 0 、1 5 、2 0 、2 5 、3 0 、3 5 和4 0 ( m p a ) 。 每一压力点持续3 0 m i n 后( 至稳定) ，测岩样气体渗透率，计算孔 隙度值。 再缓慢减小围压，使净围压依次为4 0 、3 5 、3 0 、2 5 0 、2 0 。0 、1 5 0 、 i 0 0 、8 0 、6 0 、4 0 和2 o ( m p a ) 。 每一压力点持续l h 后( 至稳定) 。测岩样气体渗透率，并计算孔隙 度值。 ( 2 ) 实验数据及分析 实验岩心的编号与基本参数见表2 一卜4 。表2 - i - 5 是岩心的覆压和渗透 率的实验数据表。表2 一卜6 是岩心的覆压与孔隙度的实验数据表。 表2 - 1 - 4 实验岩心编号与基本参数 图2 - 1 一1 1 图2 一卜1 8 是岩心覆压和渗透率的关系图。图2 一卜1 9 图 2 - 1 2 5 是岩心覆压与孔隙度的关系图。 图2 - 1 1 3 岩心2 _ 1 净覆压和渗透率的关系图 图2 - 1 - 1 4 岩心3 - 4 净覆压和渗透率的关系图 e h 图2 - 1 1 5 岩，b3 - 1 0 净覆压和渗透率的关系图 1 0 ， _ h 图2 - 卜1 6 岩心3 - 1 8 净覆压和渗透率的关系囤 ! 里至塑奎兰! 兰查! 堡主丝奎塑! 兰堡望垄迪皇望塾望銮些塑堡 2 瓮 o o q “ 荨r譬 j 苫 2 出 孬 群 绝 绢 g 璐、。 寸 g o o 一 葛 西 。n0 g o o g 甘 皑黜皑驰耙秘靶醛蹬驰稚皑瞍 倒 胡 捌 材 捌列捌捌捌 翅 翅捌捌 懂 出邕邕出出坦出出出坦出 蟊 索世索世 索 世索垃索进索 垃 巾 - b下 那 n 僻曙髹舒林峨水盅僻窑f媲胛瞪照蹙-l山琳 ! ! 必盔兰! 兰奎! 堡主垒奎 茎! 童堡鲨垄塑皇堕塾塑奎些塑堡 一 一 o n 搿 “ 装 一 垒 趟 鲤 瞍 锤 建 一 苫 g o 一 一 葛荨 “ 话 一 一 “ o 驰 矬趔皑靶掣趔驰皑 掣靶髓泌 褶 妇，曩捌 捌 捌翅 捌捌翅钮 胡蟠 茁 出蹬 坦出 出 坦出田 幽出邕茁 露 武垃索 垃 索世丧 世索世世 加 。 丫 如 n 嵌略簌舒俅峨枨采世遴竹出群舟。-山噼 图2 - 卜1 7 岩心8 - 3 净覆压和孔隙度的关系圈图2 - 1 - 1 8 岩心8 - 7 净覆压和孔隙度的关系图” - l i - l 2 i i - t - f - 图2 1 - 1 9 岩心2 - 1 净覆压和孔隙度的关系图 图2 _ 1 - 2 0 岩心3 - 4 净覆压和孔隙度的关系图 图2 卜2 1 岩心3 - 1 0 净覆压和孔隙度的关系图 图2 - 1 - 2 2 岩心3 - 1 6 净覆压和孔隙度的关系田l 1 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章低渗透油气藏孔渗变化规律 表2 一卜5 中实验数据说明岩心的渗透率随净覆压的增大变化比较均匀， 其图形上( 图2 一卜1 1 图2 一卜1 6 ) 没有液体敏感性曲线上明显的拐点。而 且渗透率变化的范围也比较小，一般而言，渗透率降幅最多为无压力时渗 透率值的一半( 除岩心8 - 3 ) ，说明渗透率随压力的变化不是很敏感。对于 孔隙度而言，当净覆压小于1 5 m p a 时，孔隙度与净覆压成指数关系；当净 覆压大于1 5 y p a 时，孔隙度与净覆压基本成直线关系。当净覆压从2 m p a 上 升到1 5 m p a 时，孔隙度降幅最大为3 1 4 ( 相对于2 m p a 时的孔隙度) ，降幅 最小为1 7 5 ，平均为2 6 3 5 。当净覆压从1 5 m p a 上升到4 0 m p a 时，孔隙 度降幅最大为1 1 8 ( 相对于1 5 m p a 时的孔隙度) ，降幅最小为0 5 5 6 ，平 均为0 7 7 3 5 。在整个实验过程中，即净覆压从2 m p a 上升到4 0 m p a ，孔隙 度降幅最大为4 2 ，孔隙度降幅最小为2 2 9 ，平均为3 3 8 。从图2 卜1 7 图2 一卜2 2 可以也看出孔隙度降幅并不明显，表明孔隙度对压力并不太敏感。 采用k = 瓯p 一和以及庐= a a e 妒( 净覆压小于1 5 m p a ) 和= 口。e 一”( 净 覆压大于1 5 m p a ) 的方程进行非线性回归得到的结果如表2 - 1 - 7 所示。 表2 - i - 7 气体敏感性实验回归系数表 在应力敏感实验中，卸压过程中测定的渗透率比加压过程中 9 1 4 定的渗 透率小，与液体应力敏感相似，一部分是由于加载过程中橡皮套与岩心间 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章低渗透油气藏孔渗变化规律 存在微孔隙的缘故，微孔隙的存在增加了流体的渗流通道，测得的渗透率 自然比卸压过程中要大。一部分是由于塑性变形所致。 在孔隙度计算公式中，由于借用了土壤力学的观点没有考虑岩石骨架 颗粒的变形，因此，结果是外观体积的变化比实际的要小( 也就是上式中 的分母变大) ，造成测定的孔隙度比实际的要小，也就是说测定的孔隙度 变化大于实际的下降值。 2 2 地层条件下应力敏感实验 与常规应力敏感实验不同的是，地层条件下应力敏感实验是在围压不 变的情况下，降低孔隙流体压力，测定在孔隙流体压力降低过程中渗透率 的改变值。地层条件下应力敏感实验在研究储层的应力敏感性上较常规应 力敏感实验更接近油藏的真实条件目前，开展地层条件下应力敏感实验 是应力敏感实验技术水平提高的表现。本实验采用中原文东岩心进行研究。 2 2 1 地层条件下液体应力敏感实验 ( 1 ) 实验条件及实验步骤 岩心应力敏感性实验：周期性改变内压，得到渗透率数据，其周期性 可模拟衰竭开采和注水补充能量过程，实验数据可反映渗透率损失和恢复 情况。使用中原文东块不同渗透率样品，岩心编号1 - 8 、5 - 6 、3 - 1 8 和3 9 ， 旨在找出渗透率变化规律。 实验流体：盐水：实验流量：小于o 2 5m l m i n ；实验温度：7 0 ；围 压：3 0 m p a 。 实验步骤： 缓慢同时降低进口和出口压力，使进口压力依次为2 8 0 、2 5 o 、2 2 0 、 1 9 0 、1 6 0 、1 3 0 、1 0 0 、6 0 、3 0 ( m p a ) ： 每一压力点持续3 0 m i n 后( 至稳定) ，测岩样液体渗透率； 缓慢同时增加进口压力和出口压力。使进口压力依次为3 0 、6 0 、 1 0 0 、1 3 ，0 、1 6 。0 、1 9 0 、2 2 0 、2 5 0 和2 8 ( i l 【p a ) ； 每一压力点持续3 0 m i n 后( 至稳定) ，测岩样液体渗透率。 ( 2 ) 实验数据及分析 表2 2 - 2 表2 2 5 为应力敏感性评价实验结果数据表，相应的应力敏 感曲线分别见图2 2 1 图2 2 4 。表中参数介绍如下： 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章低渗透渣气藏孔渗变化规律 渗透率损害系数按下式计算： 2 褊删( 2 - 2 - 1 ) 式中，k 广一第i 个净围压下的岩样渗透率，1 0 。”m 2 ； 蜀“第i + 1 个净围压下的岩样渗透率，1 0 - j 扛m 2 ： p 。第i 个净围压值，m p a ： p 。广_ 第i + 1 个净围压值，m p a 。 计算应力敏感性引起的渗透率损害率d 。公式如下； d ；毕x 1 0 0 ( 2 2 - 2 ) 式中，d - 。应力不断增加至最高点的过程中产生的渗透率损害最大值，： k 。第个应力点对应的岩样渗透率，10 1i l0 ； k ，广岩样渗透率的最小值1 0 。um 2 石油天然气行业标准s y 5 3 5 8 2 0 0 2 的应力敏感性评价和判断如表 2 2 1 。 表2 - 2 一t 应力敏感性评价指标 i 渗透率损害率d l 。_ 55 仉3 0 3 0 仉5 05 0 仉7 07 0 9 0 i损害程度无弱中辞偏弱中等偏强强极强 图2 - 2 - 1 a 岩心5 - 6 流体压力和渗透率的关系图 1 7 主里互垫盔兰! 兰奎! 堡主笙塞笙! 兰堡望垩垫皇壁塾望奎些塑堡 基础数据： 地区井号：文东岩样号：5 - 6岩样孔隙度，：1 6 8 长度，c m ：4 3 5 7直径，c m ：2 4 4 3 空气渗透率，1 03 u m 2 ：3 8 3 应力敏感性实验数据表 进口压力 出口压力液体视渗透率渗透率损害系数 渗透率损害率 序号 m p am ：p a 1 0 3 l x r n 2 m p a 1 l2 82 7 52 9 8 7 22 52 4 52 9 1 20 8 4 2 5 l 32 22 1 62 8 4 9o 7 24 6 2 41 91 8 52 7 9 60 6 26 3 9 51 61 5 52 7 5 8o 4 5 7 6 7 61 3 1 2 52 7 3 50 2 88 4 4 7l o9 52 7 1 9o 2 08 9 7 865 52 7 0 5 0 1 79 4 4 9 32 52 7 0 lo 0 59 5 7 1 065 52 7 0 30 0 29 5 l 1 11 09 52 7 1 10 1 09 2 4 1 2 1 3 1 2 5 2 7 2 3 0 1 58 8 4 1 3 1 6 1 5 5 2 7 3 90 2 08 3 0 1 41 91 8 52 7 6 20 2 87 5 3 1 52 22 1 52 8 0 40 5 16 1 3 1 62 52 4 52 8 5 90 6 5 4 2 9 1 72 82 7 52 9 3 0 8 31 9 1 e 一 留 麓 图2 - 2 一i b 岩心5 - 8 净覆压和渗透率的关系图 1 8 基础数据： 地区井号l 文东 岩样号：3 1 s 岩榉孔隙度，；1 9 0 长度。c m ：4 a 6 7 直径。c m ：2 4 4 9 空气渗透率t 0 。岫1 2 ：5 0 6 应力敏感性实验数据表 进口压力 出口压力液体视渗透率渗透率损害系数 渗透率损害率 序号 m p am p a1 0 4 u m 2 t f f a 1 l 2 82 7 53 6 8 8| 22 5 2 4 5 3 5 7 6 1 0 l3 0 4 32 2 2 1 53 4 8 00 8 9 5 6 4 41 9 1 8 5 3 4 2 8 o 5 07 0 5 51 6 1 5 53 4 0 0o 2 77 s 1 61 31 2 ，53 3 7 7o 2 3 8 4 3 71 0 9 5 3 36 4 o 1 38 7 9 36 5 5 3 3 4 9 o 1 59 1 9 93 2 53 3 3 6o 1 3 9 5 4 1 065 53 3 4 2 0 0 69 3 8 1 11 0 9 53 3 5 0o 0 s 9 1 6 1 21 31 2 53 3 5 7 0 0 78 9 8 1 3 1 6 1 5 53 3 7 30 1 6 8 5 4 1 4 1 9 1 8 5 3 3 9 3 0 2 080 0 1 52 2 2 1 53 43 2o 3 8 6 9 4 1 62 5 2 4 5 3 5 0 70 7 3 4 9 l 1 72 8 2 7 53 62 21 0 9 1 7 9 1 9 主鱼互鎏奎堂! 兰奎! 堡主堡奎 笙! 茎堡望鎏鎏墨塑塾望奎些塑堡 一暑 3 毛 一 佰 璐 图2 - 2 2 a 岩心3 1 8 流体压力和渗透率的关系图 图2 - 2 吨b 岩心3 1 8 净覆压和渗透率的关系图 基础数据； 地区井号：文东 岩样号；5 3岩样孔隙度，：1 4 9 长度，m ：4 4 6 7 直径，c m ：2 4 4 9 空气渗透率，l o 3 p m 2 ：2 6 5 应力敏感性实验数据表 进口压力 出口压力 液体视渗透率 渗透率损害系数 渗透率损害率 序号 g p a m p a i o u m 2m p a l2 8 2 7 51 5 2 sl 2 2 52 4 5 1 4 8 l1 0 23 0 6 32 2 2 1 51 4 3 7 0 9 95 9 4 41 91 8 51 4 1 4 0 5 57 4 9 51 6 1 5 51 4 0 00 3 38 ，4 1 61 31 2 51 3 ，9 lo 2 l 8 9 9 71 0 9 5 1 38 4 o 1 69 4 2 86 5 51 3 7 s0 1 5 98 4 932 51 3 7 2 0 1 41 0 2 l 1 065 51 3 7 4 0 ，0 51 0 0 8 l ll o 9 ，51 3 7 80 0 9 9 8 4 1 21 31 2 5 1 3 8 00 0 69 6 9 1 31 61 5 51 3 8 6 0 1 39 3 3 1 41 91 8 5 1 3 9 60 2 58 6 4 1 5 2 2 2 1 51 4 ，1 2o 3 87 5 9 1 62 5 2 4 5 1 4 4 9o 8 0 5 ，3 7 1 72 82 7 51 4 9 21 0 6 2 j 3 6 ! 里互塑查兰! 兰奎! 堡主笙苎 笙! 兰堡堡望迪皇壅塾鲨奎些塑堡 g t 2 鲁 憎 蹙 e j 一 肆 帕 羹 图2 2 3 a 岩心5 - 3 流体压力和渗透率的关系图 图2 2 3 b 岩心5 - 3 净覆压和渗透率的关系图 中国石油大学( 华东) 硕士论文 第2 章低渗透油气藏孔渗变化规律 基础数据： 地区井号：，岩样号；8 1 岩样孔隙度，；1 3 6 长度，c m ：3 8 9 0直径，c m ：2 4 7 0 空气渗透率，l o m 2 ：0 7 0 1 应力敏感性实验数据表 进口压力 出口压力液体视渗透率渗透率损害系数 渗透率损害率 序号 m p a m p a1 0 4 m 2 肝a 1 l2 8 2 7 5o 1 5 3， 22 52 4 5o 1 4 7 61 1 83 5 3 32 22 1 50 1 4 3 3 0 9 76 3 4 41 9 1 8 50 1 4 0 60 ，6 38 1 0 5 1 6 1 5 5o 1 3 9 20 3 39 0 2 61 31 2 50 1 3 7 9 o 3 l9 8 7 7l o9 50 ，1 3 70 2 2i o 5 865 50 1 3 6 5 0 1 2l o 8 932 50 1 3 6o 1 2n 1 1 l o65 50 1 3 6 1 0 0 21 1 0 5 l ll o9 5 0 1 3 6 5o 1 01 0 8 1 2 1 31 2 5 0 1 3 6 90 1 01 0 ，5 1 31 61 5 50 1 3 7 7 0 1 9 l o 0 1 41 91 8 5o 1 3 8 40 1 79 5 4 1 52 2 2 1 5 0 1 4 0 40 4 88 2 4 1 6 2 52 4 5 0 1 4 3 9o 8 35 9 5 1 72 82 7 50 1 4 8o 9 5 3 2 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章低渗透油气藏孔渗变化规律 o1 5 4 h 日01 5 2 ， ：”5 嚣01 4 8