低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性和石油開(kāi)發(fā)相關(guān)性

孫麗麗

摘 要：采用變圍壓應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)方法，具體實(shí)測(cè)了某低滲油藏儲(chǔ)集層巖樣不同有效壓力下的滲透率，根據(jù)實(shí)測(cè)的結(jié)果總結(jié)了儲(chǔ)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(chǔ)層應(yīng)力敏感性和石油開(kāi)發(fā)相關(guān)性。結(jié)果表明該低滲油藏儲(chǔ)集層應(yīng)力敏感性數(shù)據(jù)，在考慮儲(chǔ)集層應(yīng)力敏感性的條件下，油藏產(chǎn)量降低，并且隨著敏感性的增強(qiáng)，降低的幅度越來(lái)越小。

關(guān)鍵詞：低滲透儲(chǔ)層；應(yīng)力敏感；石油開(kāi)發(fā)；產(chǎn)量；相關(guān)性

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

本文主要是通過(guò)變圍壓力實(shí)驗(yàn)，探討低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性和石油開(kāi)發(fā)相關(guān)性，從而為石油開(kāi)采提供可參考的依據(jù)。

1 低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)研究

在實(shí)際的石油開(kāi)發(fā)中，有效壓力主要為上覆巖石的壓力減去孔隙內(nèi)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(guān)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(dāng)前滲透率為k，單位為mD。應(yīng)力敏感系數(shù)為s，單位為mD。

1.1 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)中煤油用作驅(qū)替，也就是動(dòng)力液，通過(guò)平流泵進(jìn)入到中間容器中，將推動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)，能夠讓容器在活塞的作用下移動(dòng)到另一邊，壓縮容器中的工作液能夠直接進(jìn)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(cè)量出流體流出巖心所需要的時(shí)間。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用圍壓模擬巖石所承受的有效應(yīng)力，為了更加精準(zhǔn)的反應(yīng)出地下巖石應(yīng)力的變化情況，采用圍壓保持不變，改變流體的壓力通過(guò)對(duì)不同的滲透率的砂巖進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)中圍壓穩(wěn)定在20MPa，溫度保持在20℃。實(shí)驗(yàn)中流體的壓力通過(guò)回壓閥來(lái)進(jìn)行控制。保持圍壓不便，同時(shí)降低進(jìn)出口的壓力和回壓，測(cè)定每一次降壓后的滲透率。保持圍壓不變，增加進(jìn)出口的壓力和回壓，測(cè)量滲透率。表1為本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)試的巖心基本參數(shù)。

2 應(yīng)力敏感性的影響因素

不同有效應(yīng)力下滲透率的變化情況。可以看出隨著有效應(yīng)力的增加，滲透率逐漸呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，但減小的程度逐漸趨于平穩(wěn)。如（1）號(hào)巖石有效應(yīng)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(shuō)有效應(yīng)力下降20%，滲透率要下降60%左右。主要原因是隨著有效應(yīng)力的增加，巖石中一些閉合的壓力導(dǎo)致孔隙閉合，進(jìn)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(duì)滲透率的影響也會(huì)逐漸的降低。隨著流體壓力的恢復(fù)，滲透率很難再恢復(fù)到以前的水平，說(shuō)明了巖石的孔隙結(jié)構(gòu)具有很大的可塑性，一旦破壞了原有的流通渠道，將會(huì)很難恢復(fù)。

3 低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性與石油開(kāi)發(fā)的相關(guān)性研究

3.1 應(yīng)力敏感性對(duì)生產(chǎn)壓差的影響

假設(shè)一均質(zhì)油藏的儲(chǔ)層參數(shù)為：原油的黏度為μ0=30.mPa·s，滲透率K為5×10-3μm2，儲(chǔ)層的厚度為10m，產(chǎn)液量為8m3/d。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，應(yīng)力敏感性對(duì)生產(chǎn)井的壓降產(chǎn)生影響，應(yīng)力敏感系數(shù)越高，生產(chǎn)的壓差越高，兩者之間呈現(xiàn)良好的指數(shù)關(guān)系。

3.2 不同韻律下應(yīng)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(xì)，反韻律與之相反，加入注采比為0.8，假設(shè)不考慮應(yīng)力敏感性影響下的產(chǎn)量，研究應(yīng)力敏感性與不同的滲透率之間的關(guān)系。應(yīng)力敏感性對(duì)正韻律和反韻律的影響基本上一致。對(duì)于滲透率較高的儲(chǔ)層，隨著壓力下降的初始階段，滲透率較高的儲(chǔ)層產(chǎn)量呈現(xiàn)快速的下降趨勢(shì)，在后期的平穩(wěn)期內(nèi)相對(duì)比較平緩。對(duì)于滲透率比較低的儲(chǔ)層下降的趨勢(shì)比較平緩，到了滲透率中等的儲(chǔ)層，所受到的影響處在高滲透率儲(chǔ)層和低滲透率儲(chǔ)層之間。應(yīng)力敏感性對(duì)層內(nèi)非均質(zhì)性造成了一定的影響，大對(duì)整個(gè)儲(chǔ)層的產(chǎn)量造成了不良的影響，在石油的開(kāi)發(fā)過(guò)程中要盡量減小應(yīng)力敏感性。

3.3 不同非均質(zhì)條件下應(yīng)力敏感性研究

在油藏工程中，儲(chǔ)層的非均質(zhì)特征主要采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、洛倫茲方法等進(jìn)行描述、在描述非均質(zhì)時(shí)，洛倫茲曲線法具有定量性和直觀性，并且適應(yīng)性較好。通過(guò)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(shù)各個(gè)小層的滲透率。

假設(shè)注采比為0.8，隨著石油的開(kāi)發(fā)，地層壓力逐漸降低，受到應(yīng)力敏感性的影響，不同非均質(zhì)儲(chǔ)層的產(chǎn)量也呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

可以看出在石油開(kāi)采的初始階段，儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng)，受到應(yīng)力敏感性的影響越大，產(chǎn)量下降的趨勢(shì)也逐漸的快速，在后期階段在低滲透儲(chǔ)層，隨著動(dòng)用程度的增加，產(chǎn)量也也有所增加。開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)量在各個(gè)非均質(zhì)儲(chǔ)層下降程度越來(lái)越靠近。加入開(kāi)采的時(shí)間為20天，那么產(chǎn)量下降幅度為40%。

3.4 不同滲透率下應(yīng)力敏感性研究

設(shè)儲(chǔ)層的滲透率變異系數(shù)為0.6，通過(guò)對(duì)比研究不同滲透率下的儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感性。可以看出，在相同滲透率變異系數(shù)的條件下，隨著滲透率的逐漸增加，應(yīng)力敏感性逐漸增加，而產(chǎn)量下降的趨勢(shì)也逐漸的增加。

4 結(jié)論

通過(guò)變圍壓實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)巖石不同滲透率下有效應(yīng)力的分析發(fā)現(xiàn)，巖石滲透率與有效應(yīng)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(yīng)力對(duì)滲透率的傷害是永久性的。通過(guò)對(duì)應(yīng)力敏感性與生產(chǎn)壓差、不同非均質(zhì)的影響研究，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量相同的條件下，應(yīng)力敏感性與生產(chǎn)壓差之間呈指數(shù)關(guān)系。在石油開(kāi)采的初始階段，儲(chǔ)層的非均質(zhì)性越強(qiáng)，受到應(yīng)力敏感性影響越大。相同的變異系數(shù)下，低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生較大的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]代平.低滲透應(yīng)力敏感油藏實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[D].西南石油大學(xué)，2006.

[2]孫健.低滲透油藏?cái)?shù)值模擬方法研究[D].西安石油大學(xué)，2016.