用微觀方法研究油田長(zhǎng)8油層特低滲透砂巖油藏的巖石應(yīng)力敏感性

李光耀 胡洪彬 王健(長(zhǎng)慶油田第三采油廠吳起作業(yè)區(qū)717699)

油氣儲(chǔ)層上部的巖層荷載由巖石骨架和孔隙內(nèi)的流體共同承受，在油氣開采過程中，地下的流體被開采出去，儲(chǔ)層的空隙壓力也就隨之降低，巖石骨架承受的巖層荷載也就更大，長(zhǎng)期下去就會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層發(fā)生彈塑性形變，儲(chǔ)層物性變化上表現(xiàn)為滲透率持續(xù)降低，這一現(xiàn)象被稱為巖石應(yīng)力敏感性。這方面的研究也很多，有學(xué)者認(rèn)為巖石應(yīng)力敏感性只與巖石的硬度有關(guān)，也有學(xué)者將影響因素分成內(nèi)外因素，認(rèn)為巖石應(yīng)力敏感性是多種因素綜合影響的結(jié)果。本文以鄂爾多斯盆地的某油田長(zhǎng)6儲(chǔ)層為例，以微觀實(shí)驗(yàn)方法分析其巖石應(yīng)力敏感性。

一、長(zhǎng)8油層特征概述

第一，物性特征。對(duì)該油田巖心物性進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，孔隙度在7.2%-17.3%之間，滲透率在3.384×10-3um2-0.105×10-3um2之間，平均滲透率為0.605×10-3um2，與相鄰區(qū)塊進(jìn)行比較厚得出該長(zhǎng)8油層屬于特低滲透、低孔儲(chǔ)層。

第二，巖石學(xué)特征。該長(zhǎng)8油層的巖石以中-細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石砂巖為主，顆粒中等大小，結(jié)構(gòu)成熟度高，以次棱狀為主。長(zhǎng)石的含量最高，為54.2%，石英和巖屑的含量分別為28.4%和8.4%，另外還有9%的填隙物。

第三，裂縫特征。對(duì)長(zhǎng)8油層的巖心和巖石薄片進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)以斜交層面的構(gòu)造縫和成巖破裂縫為主，未填充，有助于提高儲(chǔ)層的滲流能力。該油層的成巖作用強(qiáng)烈，在強(qiáng)烈的成巖作用和后期的構(gòu)造擠壓作用下，構(gòu)造縫和破裂縫發(fā)育。

二、微觀方法的巖石應(yīng)力敏感性研究

1.實(shí)驗(yàn)方法

本文采用的微觀實(shí)驗(yàn)方法就是巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，采集圓柱形的巖心，兩個(gè)孔隙型巖心，4個(gè)裂縫型巖心，分析巖心滲流能力的變化規(guī)律，以此來(lái)評(píng)價(jià)巖石的應(yīng)力敏感性。由于本油田的長(zhǎng)8油層的孔隙度、裂縫發(fā)育較差，我們?cè)O(shè)定了1、2.5、5、7.5、10、15、20MPa有效應(yīng)力，測(cè)定巖心的滲流能力變化情況。

2.孔隙應(yīng)力敏感性

將采集到的2個(gè)孔隙型巖心進(jìn)行微觀實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其滲透率對(duì)有效應(yīng)力變化的敏感程度較低，隨著有效應(yīng)力的增加，巖心滲透率緩慢降低，如圖1所示。從圖中可以明顯看出，在有效應(yīng)力剛開始增加階段(2.5—10MPa)，滲透率下降快；在有效應(yīng)力增加的后期階段(10-20MPa)，巖心的滲透率下降緩慢。當(dāng)有效應(yīng)力增加到一定程度后，繼續(xù)增加有效應(yīng)力，巖心的滲透率不變，說明此時(shí)有效應(yīng)力對(duì)滲透率的影響已達(dá)到極限。實(shí)驗(yàn)中施加給兩個(gè)巖心的有效應(yīng)力從2.5MPa逐漸增加到20MPa，滲透率分別下降了34.2%和28.5%，屬于中等偏弱到弱的應(yīng)力敏感性。而且，這兩個(gè)孔隙型巖心滲透率的變化規(guī)律表現(xiàn)為，前期階段滲透率下降快，后期下降慢，而且，卸載時(shí)的滲透率低于加載時(shí)的滲透率，表明滲透率的變化具有滯后性。

圖1 長(zhǎng)8油層孔隙型巖心應(yīng)力敏感性曲線

特低滲透油層的孔隙應(yīng)力敏感性表現(xiàn)為上述結(jié)果是因?yàn)閼?yīng)力狀態(tài)改變導(dǎo)致骨架顆粒和孔喉結(jié)構(gòu)之間的原始關(guān)系發(fā)生了變化，導(dǎo)致滲流通道也發(fā)生了變化。當(dāng)特低滲透率的砂巖受到擠壓時(shí)，首先受到壓迫的是喉道而不是孔隙，故而有效應(yīng)力剛開始增加時(shí)，巖石滲透率迅速下降，隨著有效應(yīng)力的增加，尚未閉合的喉道逐漸減少，此時(shí)的滲透率下降速度逐漸變小。

3.裂縫應(yīng)力敏感性

對(duì)采集的4個(gè)裂縫型巖心進(jìn)行微觀實(shí)驗(yàn)，通過人工造縫的方式來(lái)測(cè)定其應(yīng)力敏感性，發(fā)現(xiàn)裂縫的應(yīng)力敏感性較強(qiáng)。隨著有效應(yīng)力的增加，裂縫型巖石的滲透率迅速降低，到7.5MPa以后，滲透率下降速度放緩，而從2.5-20MPa有效應(yīng)力中，4個(gè)樣本的巖石滲透率分別下降86.5%、98.2%、99.3%、98.4%，且這四個(gè)裂縫型巖心幾乎都不具備裂縫滲流能力。然后再對(duì)比卸載和加載曲線，發(fā)現(xiàn)卸載后的滲透率恢復(fù)率在27.5%以下，這說明長(zhǎng)8油層的裂縫應(yīng)力敏感性強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出孔隙應(yīng)力敏感性，巖石一旦遭到破壞，就很難在短時(shí)間內(nèi)得到恢復(fù)。

隨著油田開采深度和廣度的延伸，被采出的油氣越來(lái)越多，而油層的孔隙壓力下降，巖石骨架承受的有效應(yīng)力增加，孔隙結(jié)構(gòu)隨著有效應(yīng)力的變化而發(fā)生一定的變化，進(jìn)而導(dǎo)致油層滲透率的降低，影響油田的產(chǎn)能。而特低滲透率油層的巖石應(yīng)力敏感性強(qiáng)，隨著開采的加深，應(yīng)力敏感性加大，油層的開采難度也逐漸增大。

結(jié)束語(yǔ)

特低滲透砂巖油層的巖石應(yīng)力敏感性強(qiáng)，滲透率恢復(fù)低，應(yīng)注重其損傷機(jī)理、損傷模型等的研究，找出滲透率恢復(fù)率低的原因，并據(jù)此制定有效開采保護(hù)措施，避免對(duì)油層產(chǎn)生無(wú)法恢復(fù)的損害。

[1]齊亞東，戰(zhàn)劍飛，李曉明，等.特低滲透砂巖儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)[J].科技導(dǎo)報(bào)，2012,30(3)：49-52.

[2]廖紀(jì)佳，唐洪明，朱筱敏，等.用微觀方法研究西峰油田長(zhǎng)8油層特低滲透砂巖油藏的巖石應(yīng)力敏感性[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012,36(2)：27-33.