裂縫型碳酸鹽巖儲層滲透率應(yīng)力敏感性分析

李成良 邵洪志（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318）

裂縫型碳酸鹽巖儲層滲透率應(yīng)力敏感性分析

李成良 邵洪志（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318）

儲層巖石滲透率受應(yīng)力變化而減小的現(xiàn)象稱為儲層巖石的應(yīng)力敏感性。研究巖石應(yīng)力敏感性對于使用合理開采方案,保持油氣井產(chǎn)能以及儲層物性的實(shí)驗(yàn)室分析都具有重要意義。以前研究多關(guān)注于孔隙型儲層的應(yīng)力敏感性,缺少對裂縫型碳酸鹽儲層的應(yīng)力敏感性研究[1]。本文針對碳酸鹽巖儲層裂縫的研究，選取不同寬度人工縫巖樣,進(jìn)行應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究。通過在相同的壓力梯度下，測量不同裂縫巖心的滲透率變化，得到裂縫寬度對滲透率應(yīng)力敏感性的影響。

碳酸鹽巖；裂縫；滲透率；應(yīng)力敏感性

1 實(shí)驗(yàn)原理和過程

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

首先制備具有不同裂縫寬度的巖心若干。制作裂縫模擬材料要選擇具有一定抗折性的固體薄片，該薄片在巖心制備過程中可以嵌入巖石骨架中，在巖心制備成功后可以用化學(xué)方法使該薄片生成水、氣體或者其他不與巖石反應(yīng)不滯留在巖石中的物質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)采用的不同厚度的鋁箔片，在巖心制備過程中嵌入到巖心骨架中，制備完成后用NaOH溶液，溶解鋁箔片，在巖心中形不同寬度的裂縫[6]。

設(shè)定一定的壓力梯度，在此壓力梯度下，測量不同裂縫寬度的巖心在每個壓力下的滲透率，同過公式計算和作表分析每個巖心的應(yīng)力敏感性。最后綜合分析裂縫寬度對碳酸鹽巖滲透率應(yīng)力敏感性的影響[2]。

1.2 實(shí)驗(yàn)的樣品制備

實(shí)驗(yàn)巖心樣品材料選自礦場現(xiàn)場的碳酸鹽巖，將現(xiàn)場的碳酸鹽巖粉碎成粉末備用，用鋁箔片在巖心制備過程中嵌入巖心骨架中，帶巖心成型后，用NaOH溶液溶蝕掉鋁箔片，在巖心中形成中空模擬裂縫[3]。

選取直徑為2mm，厚度分別為5μm、10μm15μm的鋁箔片各兩個，用來制備六個巖心。將碳酸鹽巖粉末和環(huán)氧樹脂充分混合攪拌均勻后放入巖心壓制模具中，模具為直徑2.5cm，長度10cm，然后向模具中加入準(zhǔn)備好的一個鋁箔片，用10MPa的壓力壓制好巖心，其余五個巖心也用同樣的壓力壓制。將壓制的好的巖心放入70℃的恒溫箱烘干。將制備好的巖心放到70℃的4%NaOH溶液中，起初鋁箔片與NaOH反應(yīng)生成氣泡，待沒有氣泡后，鋁箔片全被溶蝕，在巖心骨架中形成不同級別的裂縫。由此制作成三組有不同級別裂縫的巖心。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)制取長為10cm，直徑為2.5cm，不同裂縫寬度的巖心6個，分別編號為巖樣1、2、3、4、5、6，將巖樣1放入在巖芯夾持器中。

(2)將巖芯夾持器與環(huán)壓跟蹤泵相連，通過環(huán)壓跟蹤泵給巖芯夾持器加5MPa環(huán)壓。

(3)用SCMS-Ⅱ型滲透率儀，測量此環(huán)壓下的滲透率值。

(4)再分別用環(huán)壓跟蹤泵給巖芯夾持器加壓到10MPa、20MPa、30MPa、40MPa重復(fù)步驟（3）。

(5)處理數(shù)據(jù)，利用公式（1）[8]計算出不同裂縫寬度下應(yīng)力的敏感性系數(shù)Ss的變化見表1.2，分析評價應(yīng)力敏感程度。

式中；Ss為應(yīng)力敏感性系數(shù)；σ0、K0分別為初始測點(diǎn)的有效應(yīng)力（MPa）及其對應(yīng)滲透率（×10-3μm2）；σ、K為側(cè)得的有效應(yīng)力及其對應(yīng)的滲透率（×10-3μm2）。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖：

圖1.1 實(shí)驗(yàn)裝置連接圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2-1 不同應(yīng)力條件下的儲層巖石滲透率及其應(yīng)力敏感程度

注：巖樣1、2裂縫寬度為5μm，巖樣3、4裂縫寬度為10 μm，巖樣5、6裂縫寬度為15μm

由表2-1可知，儲層中的不同的裂縫寬度對有效應(yīng)力的敏感性是不一樣的[4]，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得它們之間的關(guān)系：S15μm＞S10μm＞S5μm，滲透率的應(yīng)力敏感性隨著裂縫寬度的增大而增大。

3 結(jié)語

（1）裂縫與碳酸鹽巖的應(yīng)力敏感性有一定的相關(guān)性，隨著裂縫的寬度增加碳酸鹽巖的應(yīng)力敏感性增加。

（2）裂縫碳酸鹽巖在有效應(yīng)力增加的過程中，在剛超過裂縫支撐力后，裂縫開始閉合，此時的滲透率急劇減小，隨著有效應(yīng)力持續(xù)增加，滲透率減小的幅度趨于平緩。

（3）裂縫對滲透率的壓力敏感性的影響較高，在實(shí)際碳酸鹽巖開發(fā)過程中要注重對裂縫寬度對滲透率的影響。

[1]李松,康毅力,李大奇,等.考慮孔洞溝通性的碳酸鹽巖儲層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究[C]//全國滲流力學(xué)學(xué)術(shù)大會.2011.

[2]李大奇,康毅力,游利軍.碳酸鹽巖儲層滲透率應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究[J].天然氣地球科學(xué),2014,25(3):409-413.

[3]黃陽.裂縫性碳酸鹽巖儲層的保護(hù)技術(shù)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012,33(13):139-140.

研究方向：油氣田開發(fā)

李成良（1993-）性別：男,民族：漢,籍貫：山東,學(xué)歷：碩士