致密砂巖儲(chǔ)層應(yīng)力敏感程度評(píng)價(jià)方法研究

致密砂巖儲(chǔ)層應(yīng)力敏感程度評(píng)價(jià)方法研究

隨著世界油氣需求的持續(xù)增加，傳統(tǒng)油氣量的降低，正常油氣量逐漸成為世界石油勘探的一個(gè)新亮點(diǎn)。致密油作為繼頁巖氣之后全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的新熱點(diǎn),已成為全球能源結(jié)構(gòu)中的重要角色針對(duì)上述問題,筆者提出采用等價(jià)液測(cè)滲透率作為應(yīng)力敏感評(píng)價(jià)的參數(shù),不僅避免了液測(cè)滲透率中存在的問題,而且消除了滑脫效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,對(duì)比分析了兩種評(píng)價(jià)方法中不同滲透率致密砂巖巖心的應(yīng)力敏感性損害程度,結(jié)合平面徑向流理論研究了致密砂巖油藏應(yīng)力敏感對(duì)產(chǎn)能的影響。1氣體分子的滑脫現(xiàn)象氣體在滲透率較低的多孔介質(zhì)中低速、單相滲流時(shí),氣體分子在壁面處速度非零的現(xiàn)象稱為氣體分子的滑脫現(xiàn)象式(1)中,k致密砂巖儲(chǔ)層孔喉尺寸為納米、亞微米級(jí),而標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氮?dú)獾钠骄肿幼杂沙虨?.38×102電壓敏感實(shí)驗(yàn)2.1儲(chǔ)層巖石有效應(yīng)力儲(chǔ)層巖石應(yīng)力敏感性是指巖石的孔隙度、滲透率等參數(shù)隨有效應(yīng)力增加而降低的性質(zhì)由文獻(xiàn)[18]可知,孔隙流體壓力改變時(shí),儲(chǔ)層巖石承受的有效應(yīng)力為式(2)中,σ為有效應(yīng)力,MPa,p2.2實(shí)驗(yàn)過程及圍壓實(shí)驗(yàn)巖心取自鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇油田長8致密儲(chǔ)層,參考石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5336—2006《巖心分析方法》對(duì)測(cè)試巖心進(jìn)行洗油、烘干處理,巖心的基礎(chǔ)參數(shù)如表1所示(表1中所示氣體滲透率與等價(jià)液測(cè)滲透率均為圍壓為2MPa時(shí)的測(cè)試結(jié)果)。實(shí)驗(yàn)所用流體為高純N與常規(guī)測(cè)試方法不同,本文采用不同應(yīng)力下的等價(jià)液測(cè)滲透率作為應(yīng)力敏感評(píng)價(jià)的依據(jù)。在每個(gè)圍壓進(jìn)行三個(gè)孔隙壓力下的氣體滲透率測(cè)試,按線性關(guān)系回歸得到氣體滲透率與平均孔隙壓力倒數(shù)之間的關(guān)系曲線,回歸線段與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)即為該應(yīng)力條件下巖心的等價(jià)液測(cè)滲透率。與常規(guī)測(cè)試方法中采用氣體滲透率評(píng)價(jià)儲(chǔ)層巖石應(yīng)力敏感性相比,該方法消除了滑脫效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)過程為:(1)將干燥巖心放入巖心夾持器,加載圍壓至2MPa;(2)通過氮?dú)馄可蠝p壓閥調(diào)節(jié)巖心夾持器上游壓力為0.6MPa,巖心夾持器下游與大氣聯(lián)通;(3)待流量穩(wěn)定后,記錄上游壓力、流量、時(shí)間及溫度,計(jì)算氣體滲透率;(4)將上游壓力升高至0.8MPa、1.0MPa,重復(fù)步驟(3),回歸得到圍壓為2MPa時(shí)巖心的等價(jià)液測(cè)滲透率;(5)逐漸增加圍壓,重復(fù)步驟(3)和(4),得到不同有效應(yīng)力下巖心的等價(jià)液測(cè)滲透率。2.3應(yīng)力對(duì)巖心滲透率的影響由上述實(shí)驗(yàn)得到不同有效應(yīng)力下巖心的氣體滲透率與等價(jià)液測(cè)滲透率,做歸一化滲透率(k圖2為采用等價(jià)液測(cè)滲透率評(píng)價(jià)應(yīng)力敏感時(shí),不同有效應(yīng)力下巖心單次滲透率損害率直方圖與累積滲透率損害率曲線。相同有效應(yīng)力下,巖心滲透率越低,滲透率損害率越大,應(yīng)力敏感強(qiáng)度越強(qiáng)。有效應(yīng)力增加到40MPa時(shí),1#樣品(k擬合儲(chǔ)層巖石滲透率(k式(3)中,k為不同有效應(yīng)力下巖心滲透率,mD;k數(shù)據(jù)擬合結(jié)果如表2所示,擬合相關(guān)系數(shù)平均值超98.65%,表明所建立的二次多項(xiàng)式經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式能較準(zhǔn)確地描述低滲透巖心滲透率變化與有效應(yīng)力的關(guān)系。3高度敏感對(duì)電池的影響油氣藏一旦投入開發(fā),儲(chǔ)層壓力下降,儲(chǔ)層巖石承受的有效應(yīng)力增加,必然出現(xiàn)應(yīng)力敏感現(xiàn)象3.1點(diǎn)到井壁的距離由平面徑向滲流理論可知,地層中任意一點(diǎn)壓力表達(dá)式為式(4)中,r為任一點(diǎn)到井壁的距離,m;p由Terzaghi結(jié)合所建立的冪函數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式,得到滲透率的近似分布公式為在r處任取一厚度為dr的微元體,結(jié)合達(dá)西公式得:式(7)中,Q為油井產(chǎn)量,cm將式(7)分離變量并積分得:平面徑向流時(shí)的產(chǎn)量為3.2儲(chǔ)層滲透率k以鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)涇油田長8致密砂巖儲(chǔ)層為例,假設(shè)圓形等厚水平均質(zhì)地層中心一口生產(chǎn)井,地層邊緣處有充足液源供給,供給邊緣半徑R將生產(chǎn)井的合理井底流壓控制為飽和壓力的2/3圖4描述了儲(chǔ)層滲透率k4應(yīng)力敏感程度隨深度和滲流速度變化的儲(chǔ)土儲(chǔ)儲(chǔ)產(chǎn)能計(jì)算公式(1)提出了一種新的儲(chǔ)層應(yīng)力敏感的評(píng)價(jià)方法,以等價(jià)測(cè)滲透率作為致密砂巖儲(chǔ)層應(yīng)力敏感的評(píng)價(jià)參數(shù),消除了氣體滑脫效應(yīng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,避免了常規(guī)評(píng)價(jià)方法導(dǎo)致應(yīng)力敏感程度被低估的問題。(2)隨有效應(yīng)力的增加,巖心滲透率呈先快速降低后緩慢降低的趨勢(shì),滲透率與有效應(yīng)力之間呈(3)在已知滲透率與有效應(yīng)力之間關(guān)系的基礎(chǔ)上,結(jié)合平面徑向流理論,推導(dǎo)了考慮應(yīng)力敏感的致密砂巖儲(chǔ)產(chǎn)能計(jì)算公式,分析了應(yīng)力敏感對(duì)產(chǎn)能的影響。與“壓降漏斗”類似,井壁