低滲透儲層應力敏感性和石油開發(fā)相關性

孫麗麗

摘 要：采用變圍壓應力敏感實驗方法，具體實測了某低滲油藏儲集層巖樣不同有效壓力下的滲透率，根據實測的結果總結了儲層滲透率隨油藏壓力的變化規(guī)律以及影響因素，探討低滲透儲層應力敏感性和石油開發(fā)相關性。結果表明該低滲油藏儲集層應力敏感性數據，在考慮儲集層應力敏感性的條件下，油藏產量降低，并且隨著敏感性的增強，降低的幅度越來越小。

關鍵詞：低滲透儲層；應力敏感；石油開發(fā)；產量；相關性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.074

本文主要是通過變圍壓力實驗，探討低滲透儲層應力敏感性和石油開發(fā)相關性，從而為石油開采提供可參考的依據。

1 低滲透儲層應力敏感性實驗研究

在實際的石油開發(fā)中，有效壓力主要為上覆巖石的壓力減去孔隙內流體的壓力，公式表示為：

式子中有效壓力為單位為MPa，上覆巖石壓力為，單位為MPa，p為地層壓力，單位為MPa。

隨著有效壓力的變化滲透率也發(fā)生改變，因此兩者之前的關系可以乘冪表示：

式子中有效壓力為，單位為MPa；為初始有效壓力，單位為MPa；為巖石初始滲透率，單位為mD；當前滲透率為k，單位為mD。應力敏感系數為s，單位為mD。

1.1 實驗流程

實驗中煤油用作驅替，也就是動力液，通過平流泵進入到中間容器中，將推動活塞的運動，能夠讓容器在活塞的作用下移動到另一邊，壓縮容器中的工作液能夠直接進入到巖心的夾持器中，工作液在壓力差的作用下也能夠滲透到低滲透巖心中，等到流體穩(wěn)定后測量出流體流出巖心所需要的時間。

1.2 實驗方法

實驗過程中采用圍壓模擬巖石所承受的有效應力，為了更加精準的反應出地下巖石應力的變化情況，采用圍壓保持不變，改變流體的壓力通過對不同的滲透率的砂巖進行檢測。實驗中圍壓穩(wěn)定在20MPa，溫度保持在20℃。實驗中流體的壓力通過回壓閥來進行控制。保持圍壓不便，同時降低進出口的壓力和回壓，測定每一次降壓后的滲透率。保持圍壓不變，增加進出口的壓力和回壓，測量滲透率。表1為本次實驗所測試的巖心基本參數。

2 應力敏感性的影響因素

不同有效應力下滲透率的變化情況。可以看出隨著有效應力的增加，滲透率逐漸呈現遞減的趨勢，但減小的程度逐漸趨于平穩(wěn)。如（1）號巖石有效應力從4.8MPa增肌到7.2MPa，滲透率從0.16（10-3μm下降到0.09（10-3μm，也就是說有效應力下降20%，滲透率要下降60%左右。主要原因是隨著有效應力的增加，巖石中一些閉合的壓力導致孔隙閉合，進而降低了巖石的滲透能力，后期巖石的喉道逐漸減少，因此對滲透率的影響也會逐漸的降低。隨著流體壓力的恢復，滲透率很難再恢復到以前的水平，說明了巖石的孔隙結構具有很大的可塑性，一旦破壞了原有的流通渠道，將會很難恢復。

3 低滲透儲層應力敏感性與石油開發(fā)的相關性研究

3.1 應力敏感性對生產壓差的影響

假設一均質油藏的儲層參數為：原油的黏度為μ0=30.mPa·s，滲透率K為5×10-3μm2，儲層的厚度為10m，產液量為8m3/d。經過實驗研究結果顯示，應力敏感性對生產井的壓降產生影響，應力敏感系數越高，生產的壓差越高，兩者之間呈現良好的指數關系。

3.2 不同韻律下應力敏感性研究

正韻律也就是油層從下到上巖石顆粒由粗變細，反韻律與之相反，加入注采比為0.8，假設不考慮應力敏感性影響下的產量，研究應力敏感性與不同的滲透率之間的關系。應力敏感性對正韻律和反韻律的影響基本上一致。對于滲透率較高的儲層，隨著壓力下降的初始階段，滲透率較高的儲層產量呈現快速的下降趨勢，在后期的平穩(wěn)期內相對比較平緩。對于滲透率比較低的儲層下降的趨勢比較平緩，到了滲透率中等的儲層，所受到的影響處在高滲透率儲層和低滲透率儲層之間。應力敏感性對層內非均質性造成了一定的影響，大對整個儲層的產量造成了不良的影響，在石油的開發(fā)過程中要盡量減小應力敏感性。

3.3 不同非均質條件下應力敏感性研究

在油藏工程中，儲層的非均質特征主要采用統(tǒng)計學方法、洛倫茲方法等進行描述、在描述非均質時，洛倫茲曲線法具有定量性和直觀性，并且適應性較好。通過在滲透率為20×10-3μm2的條件下，利用洛倫茲曲線法分析不同滲透率變異系數各個小層的滲透率。

假設注采比為0.8，隨著石油的開發(fā)，地層壓力逐漸降低，受到應力敏感性的影響，不同非均質儲層的產量也呈現下降的趨勢。

可以看出在石油開采的初始階段，儲層非均質性越強，受到應力敏感性的影響越大，產量下降的趨勢也逐漸的快速，在后期階段在低滲透儲層，隨著動用程度的增加，產量也也有所增加。開發(fā)時間的延長，產量在各個非均質儲層下降程度越來越靠近。加入開采的時間為20天，那么產量下降幅度為40%。

3.4 不同滲透率下應力敏感性研究

設儲層的滲透率變異系數為0.6，通過對比研究不同滲透率下的儲層的應力敏感性。可以看出，在相同滲透率變異系數的條件下，隨著滲透率的逐漸增加，應力敏感性逐漸增加，而產量下降的趨勢也逐漸的增加。

4 結論

通過變圍壓實驗，通過對巖石不同滲透率下有效應力的分析發(fā)現，巖石滲透率與有效應力之間呈反比，在初期下降比較迅速，在后期比較平穩(wěn)，且有效應力對滲透率的傷害是永久性的。通過對應力敏感性與生產壓差、不同非均質的影響研究，發(fā)現產量相同的條件下，應力敏感性與生產壓差之間呈指數關系。在石油開采的初始階段，儲層的非均質性越強，受到應力敏感性影響越大。相同的變異系數下，低滲透儲層應力敏感性對產量產生較大的影響。

參考文獻：

[1]代平.低滲透應力敏感油藏實驗及數值模擬研究[D].西南石油大學，2006.

[2]孫健.低滲透油藏數值模擬方法研究[D].西安石油大學，2016.