不同閉合壓力下測試時間對巖心導流能力的影響

劉 享 ，伊向藝 ，2，王彥龍 ，李 丹 ，李 沁

（1. 成都理工大學能源學院，四川成都 610059；2. 成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室）

不同閉合壓力下測試時間對巖心導流能力的影響

劉 享1，伊向藝1，2，王彥龍1，李 丹1，李 沁1

（1. 成都理工大學能源學院，四川成都 610059；2. 成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室）

利用擬三軸巖心夾持器對劈裂巖心進行加壓，考察了測試時間對裂縫導流能力的影響。實驗表明：隨著測試時間的增加，巖心導流能力逐漸降低，60 min之前下降速度較快，60 min之后下降較慢。加壓前期，曲線擬合的誤差相對較大，隨著加壓時間的延長，誤差逐漸減小。利用擬合公式對加壓后期的導流能力進行預測，從而減少實驗的工作量。當裂縫處于閉合階段時，巖石受到壓縮，與儲層的實際情況相符，此階段實驗結果可用于對儲層進行導流能力評價，更真實地反映油藏條件下裂縫導流能力與應力之間的關系。

加壓時間；閉合壓力；導流能力；裂縫寬度

實驗室對導流能力的測量大部分以研究閉合壓力對導流能力的影響，很少研究在某一閉合壓力下，測試時間對裂縫導流能力的影響。通過改變圍壓進行導流能力實驗，每一個圍壓的改變需要一段時間達到相對穩定[1–3]。測試裂縫導流能力的閉合時間越短，實驗效率越高，但實驗數據的準確性較低。因此，在測定裂縫導流能力的過程中，多長閉合時間所獲得的實驗數據更準確對于研究裂縫短期導流能力具有重要的參考作用。

1 實驗步驟

實驗選取6塊巖心，巖心參數見表1。巖心全部來自塔河油田碎屑巖儲層，巖石主要以細粒結構為主，砂巖以中粗粒砂狀結構為主，平均粒徑 0.12～0.31 mm；膠結物中含有方解石，巖心中石英含量達到90%以上。

表1實驗巖心基礎數據

實驗步驟為: ①對巖心進行縱向人工造縫，清除斷面上的破碎顆粒，將兩部分用膠帶固定，放入巖心夾持器中；②圍壓設為4 MPa；向巖心中注入配好的標準鹽水，直到巖心另一端出水時開始計時，測定其實際流量；③每隔30 min測定出口的實際流量；④改變圍壓重復前三步，測定其它巖心的圍壓分別為5 MPa，10 MPa，15 MPa，20 MPa，25 MPa。

2 實驗結果及分析

導流能力隨閉合時間的變化用導流能力下降率表示[4]， 導流能力下降率 = （初始導流能力－任意時刻導流能力）÷ 累計閉合時間。

實驗結果（圖1）表明：①隨著時間的增加，導流能力逐漸降低；②在加壓初期，導流能力下降較快，下降率10%～22%；③60 min之后，導流能力下降速度減慢。

對巖心實驗數據進行處理，發現冪函數很好地擬合實驗曲線（表2），擬合表達式為：

式中：C為裂縫導流能力，10–3μm2·cm/min；T為裂縫閉合時間，min；a，b為系數。

由圖2可以看出，閉合壓力與b值有一定的相關性；通過擬合，得到b值與閉合壓力的關系為：

圖1 導流能力下降率與閉合時間關系

表2 不同巖心實驗擬合參數統計

圖2 b值與閉合壓力的關系曲線

由圖3可看出，雙對數坐標中，a值與初始導流能力有很好的線性關系；通過擬合，a值和初始導流能力在雙對數坐標中呈線性關系，由此可得到：

圖3 a與初始導流能力的關系曲線

利用擬合的導流能力公式，計算不同閉合時間下的裂縫導流能力；利用擬合公式求得15 MPa圍壓下導流能力隨閉合時間的變化，對比計算值與實測的裂縫導流能力。由圖4可看出，加壓前期曲線擬合的誤差相對較大；隨著加壓時間的延長，誤差逐漸減小。利用擬合公式對加壓后期的導流能力進行預測，從而減少實驗工作量。

圖4 導流能力實測值與計算值對比

3 裂縫寬度預測

式中：Kf為裂縫滲透率，10–3μm2；W為裂縫寬度，μm；D為裂縫間距，cm；

裂縫導流能力與裂縫寬度關系為：

把實驗得到裂縫導流能力和加壓時間進行回歸得到冪指數關系代入公式（4）和（5）：得到裂縫寬度與加壓時間的關系：

前人研究得到的裂縫寬度與滲透率的關系為[5]:

由圖5可看出，60 min之前裂縫寬度減小速度較快，60 min之后減小速度逐漸變緩，它與導流能力隨時間的變化具有相同規律。本文引用平行板模型將裂縫假設成理想的平行板模型，沒有考慮實際裂縫兩表面的粗糙程度的影響。在實際裂縫中，裂縫表面的形態十分復雜，多組裂縫之間互相交錯，裂縫的延伸方向變化不定等，會對裂縫內流體的流動會產生極大的影響。因此，本文利用該模型預測的裂縫寬度只能作為一個參考，實際應用中則需要進一步考慮各種因素。

圖5 不同巖心裂縫寬度隨加壓時間變化預測

4 結論

（1）裂縫導流能力隨加壓時間的延長而減小，以60 min為拐點，60 min之前導流能力下降較快，60 min之后下降緩慢。

（2）加壓前期曲線擬合的誤差相對較大，隨著加壓時間的延長，誤差會逐漸減小。因此，可以利用擬合的公式對加壓后期的導流能力進行預測，從而減少實驗的工作量。

（3）當裂縫處于閉合階段時，巖石受到壓縮，與儲層的實際情況相符，此階段的實驗結果可用于對儲層進行導流能力評價，更真實地反映油藏條件下裂縫導流能力與應力之間的關系。效應力作用時間的響應[J]. 鉆采工藝，2007，30（3）：105–107.

[2] 高艷霞. 川西致密儲層巖石力學特性及裂縫應力敏感性研究[D]. 四川成都：成都理工大學，2008.

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TE357

A

1673–8217（2017）06–0119–03

2017–04–18

劉享，碩士研究生，1991年出生，2015年畢業于成都理工大學能源學院石油工程專業，現為成都理工大學碩士研究生，研究方向為儲層保護與儲層改造。基金項目：國家自然科學青年基金“碳酸鹽巖儲層酸巖反應表面形態與演化”（51504200）。

張 凡

[1] 王業眾，康毅力，張浩，等. 碳酸鹽巖應力敏感性對有