致密儲層應(yīng)力敏感性及對油田開發(fā)的影響研究

劉永峰

（川慶鉆探長慶井下，陜西省 西安市710021）

一、致密儲層應(yīng)力敏感性

當(dāng)前國內(nèi)外對低滲透層的滲透率應(yīng)力的敏感性進(jìn)行了大量的研究，但大部分以低效應(yīng)力為基準(zhǔn)點(diǎn)研究壓敏效應(yīng)。而其所得到的應(yīng)力敏感具有很高的傷害程度，從而導(dǎo)致在實(shí)際的石油開采過程中，其應(yīng)力狀態(tài)由原始的地應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)榱司仓心酀{的靜電水壓的狀態(tài)。而黨相應(yīng)的巖心上的地應(yīng)力得到釋放后，巖心的孔候結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應(yīng)的變化，若是室內(nèi)試驗(yàn)的條件難以與底層的實(shí)際應(yīng)力水平相接近，那么試驗(yàn)所取得的應(yīng)力敏感的傷害也難以反映底層下的真實(shí)狀況。

具體的實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)巖心實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)的低有效應(yīng)力所取得的結(jié)果難以有效反映壓敏效應(yīng)所引發(fā)的孔喉結(jié)構(gòu)的變化。具體的應(yīng)力分析應(yīng)以室內(nèi)的試驗(yàn)為基礎(chǔ)，以有效應(yīng)力達(dá)到原始存儲層的有效應(yīng)力為起點(diǎn)進(jìn)行致密油藏的應(yīng)力敏感性研究。并可基于試驗(yàn)狀況對敏感機(jī)理以及壓敏效應(yīng)的開發(fā)產(chǎn)生了影響。有效應(yīng)力的增加在初始時具有較快的滲透率，而以15MPa為一個階段點(diǎn)，滲透率的下降速度變得較為緩慢。而當(dāng)應(yīng)力達(dá)到了25MPa時，具有很大的傷害程度。這是由于由原始應(yīng)力狀態(tài)下取出的巖心，由于上部覆蓋巖層壓力的消失釋放了巖心的骨架應(yīng)力。這樣的應(yīng)力狀態(tài)以及大小變化將導(dǎo)致巖心空隙產(chǎn)生相應(yīng)的變化。有部分的小喉道以及微裂縫將開啟或是增大、從而在低有效應(yīng)力進(jìn)行壓敏性評價過程之間中隨著有效應(yīng)力的增加額增加。在實(shí)際的恢復(fù)過程中，相應(yīng)滲透力的變化不能體現(xiàn)儲層滲透率的應(yīng)力的敏感程度，由此，應(yīng)以低有效應(yīng)力為基礎(chǔ)點(diǎn)評價滲透應(yīng)力的敏感程度，從而能反映出真實(shí)儲層的狀況。為了能真實(shí)有效反映出儲層的敏感程度，從而應(yīng)以原始儲層的有效應(yīng)力為起點(diǎn)機(jī)型儲層滲透率敏感性的評價。

根據(jù)具體的試驗(yàn)結(jié)果，滲透率與有效應(yīng)力呈現(xiàn)了二次多項(xiàng)式的關(guān)系，模擬試驗(yàn)的結(jié)果表明，所有與曲線的相關(guān)系數(shù)都大于0199，說明該式能較好地反映出2應(yīng)力的敏感規(guī)律，當(dāng)有效的應(yīng)力由25MPa恢復(fù)到了15MPa時，相應(yīng)的儲層的言行發(fā)生了彈塑性形變，并且儲層相應(yīng)的孔喉結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了變化，由此可見，致密儲層壓敏造成的傷害是永久性的，而且是不可逆的傷害。

二、應(yīng)力敏感機(jī)理

低滲透致密性的巖石在產(chǎn)生滲透應(yīng)力敏感的根本原因處于盈利狀態(tài)的改變導(dǎo)致了承載股價顆粒以及孔喉結(jié)構(gòu)之間的原本關(guān)系產(chǎn)生了變化，從而引發(fā)了滲流通道的變化。巖石的孔隙包括孔隙體以及喉道體兩個部分，根據(jù)孔喉變形的理論了解到，致密巖石受壓后，首先被壓縮的部分是喉道，從而巖石的滲透率主要收到喉道的影響。

1、微觀孔喉

為了更加直觀形象說明孔喉結(jié)構(gòu)對儲層滲透率應(yīng)力的敏感性影響，由此可對低滲透致密性的巖心通過環(huán)境掃描電鏡分析，檢測所得溫度為22℃,濕度為40%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，儲層孔隙之間以粒間的孔隙為主，具有較少的填隙物含量。從而其孔壁較為平滑，空隙呈現(xiàn)多種形式，有多邊形喝橢圓形等，具有較強(qiáng)的抗壓能力，受到盈利的影響相對較小。其喉道呈現(xiàn)片狀以及反拱狀的結(jié)構(gòu)，喉道表面多存在粘土搭橋以及綠泥石分布，當(dāng)相應(yīng)的有效應(yīng)力增加時，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)容易受到壓縮，從而降低了滲透率。

2、恒速壓汞測試喉道

根據(jù)具體的實(shí)踐可看出，滲透率相對較小的巖心，其喉道半徑分布的范圍較小，其分布接近于正態(tài)分布體系，其峰值的喉道半徑較小(015μm左右)，而對相應(yīng)致密儲層的滲透造成影響的主要是半徑小于1μm的喉道，滲透率相對較大的巖心，喉道半徑的分布范圍較大，峰值的喉道半徑也隨之增大。并且隨著滲透率的不斷增加，大于1μm喉道也將逐漸增多，超過3μm的喉道也具有一定的分布。當(dāng)相應(yīng)的底層壓力降低時，相對較小的喉道具有敏感的變化，小喉道所占據(jù)的半徑比例越大。其喉道減小或是閉合的數(shù)量也將增加，由此，滲透率下降的幅度也隨之增大。底層壓力的逐漸降低，造成了骨架顆粒的不斷壓實(shí)，尚未閉合的喉道數(shù)量將逐漸減小，且未閉合的渠道大多為不容易閉合的喉道，由此將減小滲透率降低的趨勢。

四、應(yīng)力敏感對開發(fā)效果的影響

致密油藏的實(shí)際開發(fā)過程中，隨著底層壓力的逐漸下降，儲層的巖石產(chǎn)生了彈塑性的變形，從而引發(fā)了壓敏效應(yīng)的產(chǎn)生。而當(dāng)油藏儲層的滲透率產(chǎn)生變化將對油氣井產(chǎn)出的效能產(chǎn)生影響，為了提高油氣井的產(chǎn)能，還應(yīng)有效降低井底的流壓。在一定程度上引發(fā)了井底附近壓降，不斷擴(kuò)大漏斗，從而導(dǎo)致壓敏所產(chǎn)生的影響力和傷害不斷增加，抑制了油田產(chǎn)量的提高。由此，為了保證油藏井保持合理的井底流壓，有效提高油田的產(chǎn)能以及最終的采收率，應(yīng)通過相應(yīng)的計(jì)算實(shí)現(xiàn)流壓的控制。根據(jù)實(shí)踐的結(jié)果，應(yīng)力的敏感對油井的開發(fā)效果產(chǎn)生了一定的影響，從而應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況確定適宜的井底流壓。

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