不同儲層應力敏感性評價,為什麼低滲透層應力敏感性強

2021-03-03 21:55:52 字數 4686 閱讀 7828

1樓:中地數媒

(1)砂岩儲層

實驗樣品主要以四川盆地西部侏羅系蓬三和上三疊統須四砂岩為研究物件,實驗結果如圖6-1至圖6-4所示,無論是基塊巖樣還是裂縫巖樣,滲透率都隨有效應力的增加而降低,但降低幅度存在差異。常規近緻密儲層滲透率隨應力增加而下降緩慢,緻密儲層則有很大幅度的滲透率下降。同為常規、近緻密儲層,帶裂縫巖樣要比基塊巖樣的應力敏感性強。

蓬萊鎮組巖樣埋藏較淺,原有效應力為6.9~13.8mpa,應力增加過程實際上是模擬壓實作用。

當地層壓力降低時,基塊滲透率基本恆定,帶縫時則滲透率明顯降低(圖6-2)。須四段儲層埋深大,原有效地應力約為3700psi,有效應力減小過程(當σi<25.5mpa時)是消除彈性變形階段,這一階段滲透率隨應力增加而劇烈下降,越過該點之後則趨於緩慢(圖6-3、圖6-4)。

圖6-1 蓬萊鎮組儲層基塊巖樣應力敏感性

(據萬仁溥,2000)

圖6-2 蓬萊鎮組儲層裂縫巖樣應力敏感性

(據萬仁溥,2000)

圖6-3 須四段儲層基塊巖樣應力敏感性

(據萬仁溥,2000)

圖6-4 須四段儲層裂縫巖樣應力敏感性

(據萬仁溥,2000)

實驗測試表明,模擬地層有效應力條件時,基塊巖樣常規至近緻密儲層的滲透率為常規值的4/5~1/3,而緻密儲層則為常規值的1/5~1/20,孔隙度值的變化相對較小,校正到原地層條件下,常規儲層孔隙度降低10%左右,緻密砂岩可降低10%~25%。

圖6-5是根據圖6-1和圖6-4資料的計算結果,可以看出常規儲層基塊應力敏感程度總體為弱,應力敏感係數小於0.4;緻密、超緻密砂岩基塊(t3x4)的應力敏感性為強,應力敏感係數大於0.68;裂縫性巖塊應力敏感性可達極強程度,但隨著裂縫性巖滲透率增加,其應力敏感性有所減弱,有變為中等的趨勢。

在有效應力作用下,作為油氣通道的裂隙及微孔喉趨向於閉合的趨勢強,從而引起儲層滲透率大幅度下降。油田實際生產也表明裂縫性油藏對地層壓力的變化極為敏感,油層的枯竭而引起外部有效應力的增加,使天然裂縫容易受到擠壓,其滲透率比基質降低的更快。如二連盆地巴21井在生產過程中,當地層壓力下降3mpa時,有效滲透率降低就接近50%。

裂縫性緻密砂岩地層極強的應力敏感性還容易誘發鑽井中出現井噴井漏:當正壓差增大,有效應力減小,裂縫的縫寬增大,從而導致井漏。可見保持地層壓力對裂縫性油田的開發異常重要。

不同組系裂縫的滲透能力在不同開發階段會發生變化。一般來說,投入開發後,隨著流體的採出,流體壓力下降,裂縫開度隨之變小,在圍壓不變的情況下,原始滲透率和滲流速度越大的裂縫,開採後流體下降的速度和開度變小的程度越大,那些與現代應力場最大主壓應力方向垂直或斜交的裂縫原始開度、滲透性雖差,但流體壓力下降速度和開度變小速度也相對小,在開發過程中,這些裂縫所起的作用將相對增大,在一定開發階段有可能成為對滲流起主導作用的裂縫。

圖6-5 砂岩儲層巖樣滲透率和應力敏感係數關係圖

尹尚先(2006)通過大量實驗表明,岩心的滲透率隨有效壓力的變化而變化的程度大於孔隙度的變化,裂縫性岩心差別最大,孔隙性岩心差別相對要小。裂縫性岩心滲透率敏感性明顯大於孔隙性岩心(圖6-6);另外低滲透儲層由於其孔道細微,孔隙體積略有下降都將造成滲透率的急劇降低。

當有效壓力降低時,岩心的滲透率和孔隙度有所恢復,但不能恢復到原始資料。岩心的滲透率和孔隙度隨有效壓力的下降而增加的程度不同:岩心的滲透率的恢復性很差,即使有效應力降低到初始值,大多岩心樣品滲透率的恢復值也僅有初始值的10%~30%;而孔隙度的恢復值相對要高。

裂縫性岩心滲透率隨有效應力降低的恢復率也明顯小於孔隙性岩心滲透率恢復率(圖6-7)。

圖6-6 川西公山廟構造涼高山組裂縫性油藏基質巖塊應力敏感性

(據尹尚先,2006)

圖6-7 川西公山廟構造沙溪廟組裂縫性油藏裂隙巖塊應力敏感性

(據尹尚先,2006)

隨著對應力敏感性認識的加深,人們一直試圖得到應力敏感程度與岩石自身性質的關係,甚至想根據岩石性質來**儲層的應力敏感性。大量的探索性研究已取得不少的成果,然而由於岩石自身的礦物組成不同、沉積環境迥異、壓實程度差異較大等多種因素的影響,目前尚未得到滿意的結果。康毅力等(2005)通過疏鬆砂岩和膠結砂岩儲層應力敏感程度與岩石自身性質的關係研究,取得的一定認識,認為在疏鬆砂岩和膠結砂岩儲層中,孔隙幾何形狀是滲透率應力敏感性的基本控制因素,滲透率隨有效應力的變化率與岩石種類之間有直接的函式關係。

疏鬆砂岩儲層

疏鬆砂岩中,物性最好的儲層(具有最大孔隙的砂岩)隨應力增大會出現最明顯的滲透率損失,物性較差的儲層表現為應力敏感性弱;顆粒分選越好,顆粒越粗,應力敏感性就越強;顆粒大小與滲透率的應力敏感性之間不存在相關性;因為顆粒分選、歪度和孔隙大小與沉積環境直接相關,疏鬆砂岩的沉積環境是其應力敏感性強弱的關鍵因素。

膠結砂岩儲層

膠結砂岩中,物性最差的儲層隨應力增大會出現最明顯的滲透率損失;孔隙近似為管狀的砂岩樣品表現為應力敏感性較弱;孔隙系統特徵是沉積後作用(特別是顆粒壓實和孔隙型別)的結果;固結砂岩沉積環境和沉積後作用對儲層應力區域的區域性形成和滲透率分佈是十分重要的。

康毅力等(2005)還通過研究不同滲透率的裂縫巖樣的應力敏感性情況(所選巖樣的基塊滲透率小於0.01md,所以測得的滲透率完全由裂縫貢獻),得到如下結論(圖6-8):裂縫巖樣滲透率的總體變化是隨有效應力的增加迅速降低,體現為有效應力增加時,裂縫面間的接觸由點到線、再到面的過程;初始滲透率越低的巖樣其滲透率降低得越快;初始滲透率高的巖樣在最終有效應力點(50mpa)的剩餘滲透率也高。

他們分析認為應力敏感性的差異在於:初始滲透率高的巖樣的裂縫面間有足夠的空間讓較大的堅硬顆粒充填其中,在有效應力的增加時這些顆粒支撐著裂縫面,抵抗來自外界的應力,使得裂縫還能維持一定滲透率;而初始滲透率低的巖樣裂縫寬度窄,顆粒少見充填,即使有顆粒充填也屬於易變形的地層微粒,在有效應力增加時不能起到支撐作用,相反地,更可能堵塞裂縫的狹窄處,導致滲透率迅速降低。

圖6-8 歸一化滲透率與有效應力之間的關係

(據康毅力,2005)

(2)碳酸鹽儲層

實驗巖樣取自川東北地區飛仙關組碳酸鹽巖儲層,巖性主要為鮞粒白雲岩。選取孔隙型和裂縫-孔隙型巖樣共20塊,孔隙型巖樣的滲透率範圍在(2.19~840)×10-3μm2之間,孔隙度在11.

82%~18.40%之間,屬於高孔高滲型別。裂縫-孔隙型巖樣中裂縫為天然裂縫。

圖6-9、圖6-10表明同類儲層巖樣其實驗曲線的趨勢是一致的。對於孔隙型巖樣來說,當有效應力增加時,滲透率呈下降趨勢,但總的降低幅度小,降低的趨勢較為平緩,卸壓後,滲透率恢復程度高(圖6-11)。對於裂縫-孔隙雙重介質的巖樣,當有效應力剛開始增加時,滲透率先是急劇降低(圖6-12曲線a段),隨著有效應力的繼續增加,滲透率降低的趨勢變為平緩(圖6-12曲線b段),且總的降幅大,卸壓後,滲透率回升的幅度很小。

圖6-9 孔隙型樣應力與滲透率關係曲線

(據何健,2005)

圖6-10 裂縫-孔隙型樣應力與滲透率關係曲線

(據何健,2005)

圖6-11 孔隙型儲層巖樣典型曲線

(據何健,2005)

圖6-12 裂縫-孔隙型儲層巖樣典型曲線

(據何健,2005)

統計所有巖樣的實驗資料可知,孔隙型巖樣應力敏感係數ss的平均值為0.072,敏感程度弱;而裂縫-孔隙型的巖樣ss平均值為0.525,敏感程度中等偏強。

圖6-13繪製了所有實驗巖樣的氣測滲透率與應力敏感係數ss的關係,容易看出,裂縫-孔隙型巖樣的ss普遍比孔隙型的大,即裂縫-孔隙型巖樣應力敏感程度要比孔隙型的強。

圖6-13 巖樣滲透率和應力敏感係數的關係圖

(據何健,2005)

兩類儲層巖樣所表現出來的滲透率變化特性及應力敏感程度上的差異,主要是由於各自的儲滲空間,孔縫特徵的不同所引起的。碳酸鹽巖顆粒主要由方解石、白雲石等礦物組成,在外力的作用下,顆粒本體不容易發生變形。對於孔隙型巖樣,其儲滲空間主要為孔隙,當有效應力增加時,由於結構緻密,其能夠發生形變的孔隙空間小,顆粒之間的膠結和支撐牢固,因而孔隙體積變化小,滲透率降低的幅度小。

對於裂縫-孔隙雙重介質的巖樣,其儲滲空間為裂縫和孔隙,飛仙關組儲層裂縫主要是構造縫和溶蝕縫,充填程度較低,相對孔隙而言,裂縫具有較大的變形空間,且容易發生形變,即裂縫對應力的敏感程度強於孔隙,當有效應力增加時,裂縫首先被壓縮閉合,裂縫寬度的微小變化就會引起滲透率急劇的變化。

(3)含水飽和度對應力敏感性影響

遊利軍(2004)分別對緻密砂岩的幹巖樣和含水巖樣進行應力敏感性實驗,含水巖樣應力敏感性實驗前後應分別測量巖樣的重量,以確保實驗過程中含水飽和度基本保持恆定。評價方法和標準依據應力敏感性係數法。評價結果表明(表6-2、6-3),緻密砂岩含水巖樣和緻密砂岩幹巖樣一樣具有較強的應力敏感性;幹巖樣應力敏感係數為0.

25左右,而含水巖樣應力敏感係數基本都大於0.5,應力敏感係數增加了2倍,說明水的存在加劇了巖樣的應力敏感程度;同組巖樣(物性相近)含水飽和度越高應力敏感性越強,這是由於隨著巖樣含水飽和度的增大,氣體滲流的實際通道減小,或者因為水的存在使岩石在應力作用下發生了物理化學變化,降低了岩石的抗壓強度,因此巖樣的應力敏感程度增強:幹巖樣在3mpa測量的滲透率大約是40~50mpa下含水飽和度為45%時滲透率的10~3000倍。

表6-2 幹巖樣的應力敏感性

(據遊利軍,2004)

表6-3 不同含水飽和度的巖樣滲透率

(據遊利軍,2004)

為什麼低滲透層應力敏感性強

2樓:匿名使用者

應力敏感,是指隨地層有效應力的變化,地層滲透率隨之改變。

原因:油藏開採以前,地層中存在上覆岩石壓力與骨架應力和孔隙流體壓力的平衡,隨著流體的採出,岩石骨架承受的淨上覆應力變大,骨架收縮,從而地層滲透率變大。(這裡不知道解釋的對不對。。)

低滲透應力敏感性強,是由於地層滲透率本身就很低,由於應力敏感性而造成的滲透率變化就相對顯著。

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