多因素约束的低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差模型.pdf
《多因素约束的低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差模型.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多因素约束的低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差模型.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、收稿日期:修回日期:录用日期:作者简介:邱康(),高级工程师,现主要从事石油与天然气工程相关研究电话(T e l):;E m a i l:q i u k s h h y s i n o p e c c o m文章编号:()S D O I:/j c n k i j s j t u S 多因素约束的低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差模型邱康(中石化海洋石油工程有限公司,上海 )摘要:选择合理的地层测试生产压差时,一般需要考虑井下安全、管柱安全、施工效率等多方面因素对于低孔渗基质砂岩而言,还需要考虑尽可能地解除近井地带污染、减少应力敏感性和储层伤害等,以获得更高、更准确的产能数据针对上述要求,在研究基质
2、砂岩储层敏感性的基础上,分析了考虑应力敏感性后井周渗流场和应力场的变化,并从井壁稳定、侵入物返排、产能约束个方面建立了多因素约束的低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差模型现场应用结果表明,该模型能够较好地指导低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差的选择,可为测试压差的设计提供理论基础关键词:低孔渗;基质砂岩;测试生产压差;应力敏感性;井壁稳定;产能约束中图分类号:T E 文献标志码:AD r a w d o w nP r e s s u r eM o d e l o f L o wP o r o s i t ya n dP e r m e a b i l i t yM a t r i xS a n d s
3、t o n eG a sR e s e r v o i rT e s tw i t hM u l t i F a c t o rR e s t r i c t i o n sQ I UK a n g(S i n o p e cO f f s h o r eO i lE n g i n e e r i n gC o,L t d,S h a n g h a i ,C h i n a)A b s t r a c t:Wh e ns e l e c t i n g t h ed r a w d o w np r e s s u r ed u r i n gd r i l l s t e mt e s
4、t(D S T),i t i sg e n e r a l l yn e c e s s a r y t oc o n s i d e rv a r i o u s f a c t o r ss u c ha sd o w n h o l es a f e t y,p i p es t r i n gs a f e t y,c o n s t r u c t i o ne f f i c i e n c y,e t c F o r l o wp o r o s i t ya n dp e r m e a b i l i t ym a t r i xs a n d s t o n ef o r
5、m a t i o n,i t i sa l s on e c e s s a r yt oc o n s i d e rr e m o v i n gn e a r w e l lp o l l u t i o na sm u c ha sp o s s i b l e,r e d u c i n gs t r e s ss e n s i t i v i t ya n dr e s e r v o i rd a m a g e,e t c i no r d e rt oo b t a i nm o r ea c c u r a t ep r o d u c t i v i t yd a t
6、 a C o n s i d e r i n gt h er e q u i r e m e n t sa b o v e,a n db a s e do nt h es t u d yo ft h es e n s i t i v i t yo fm a t r i xs a n d s t o n er e s e r v o i r,i nt h i sp a p e r,c h a n g e so f t h ep e r m e a b i l i t yf i e l da n ds t r e s sf i e l da r ea n a l y z e da r o u n
7、dt h ew e l l a f t e r c o n s i d e r i n g t h e s t r e s s s e n s i t i v i t y,a n dam u l t i f a c t o rd r a w d o w np r e s s u r em o d e lo fl o w p o r o s i t ya n dp e r m e a b i l i t y m a t r i xs a n d s t o n eg a sr e s e r v o i rt e s ti se s t a b l i s h e df r o mt h r e
8、 ea s p e c t s,i n c l u d i n gw e l l b o r e s t a b i l i t y,i n v a s i o nb a c k f l o w,a n dp r o d u c t i v i t yr e s t r i c t i o n T h e f i e l da p p l i c a t i o nr e s u l t ss h o wt h a t t h i sm o d e l c a ng u i d e t h e s e l e c t i o no f d r a w d o w np r e s s u r
9、eo f l o wp o r o s i t ya n dp e r m e a b i l i t ym a t r i xs a n d s t o n eg a s r e s e r v o i r,a n dp r o v i d ea t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h ed e s i g no fD S Td r a w d o w np r e s s u r e K e yw o r d s:l o wp o r o s i t ya n dp e r m e a b i l i t y;m a t r i xs a n d
10、 s t o n e;d r i l l s t e mt e s t(D S T);d r a w d o w np r e s s u r e;s t r e s ss e n s i t i v i t y;w e l l s t a b i l i t y;p r o d u c t i v i t yr e s t r i c t i o n随着勘探开发的深入发展,低孔渗资源逐步成为国内油气开发新的主场受限于低孔渗储层的矿物含量、孔渗条件、孔隙结构等特殊性,在选择合理的测试压差范围时,除了需要常规孔渗条件下的井第 卷 增刊 年 月上 海 交 通 大 学 学 报J OUR NA LO
11、FS HAN GHA I J I AOT ON GUN I V E R S I T YV o l S u p O c t 增刊邱康,等:多因素约束的低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差模型 下安全、管柱安全、施工效率 ,还需要更加关注近井地带的污染接触、应力敏感性、储层伤害等同时,需要考虑不同压差对产能的影响,既不能压差过大,导致地层出砂或井壁垮塌,又需要保持一定压差,确保侵入地层的固相颗粒有效地返排同时,压差在满足测试制度要求的前提下,需要兼顾测试产能的影响本文在东海西湖凹陷低孔渗基质砂岩岩心微观特性、渗流特征等室内实验基础上,研究了基质砂岩储层敏感性,分析了考虑应力敏感性后井周渗流场和应力场的变
12、化,并从井壁稳定、侵入物返排、产能约束个方面建立了多因素约束的低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差模型低孔渗基质砂岩储层敏感性评价研究人员对低孔渗砂岩储层应力敏感性开展了大量的研究,虽然仍存在部分争议 ,但普遍的观点是低孔渗基质砂岩储层具有较为强烈的应力敏感性,岩石骨架类型、胶结、填充物等可能是影响应力敏感性的主控因素 本文室内实验样品来源于东海西湖凹陷花港组下段,以及平湖组的细砂岩和粉砂岩样品的渗透率范围为 m D(m D m),电镜扫描显示该部分孔渗砂岩样品较为致密,颗粒之间压实紧密,颗粒以凹凸接触为主,微裂缝不发育,但孔隙中填充物以伊利石、绿泥石等相对较软物质为主,如图所示在受净覆压时变形,渗
13、透率容易降低,这部分填充物的变形可能是不可逆渗透率损失的主要因素图某样本电镜扫描图F i g As a m p l eo f e l e c t r o nm i c r o s c o p es c a n n i n g本次研究共采用了 组低孔渗砂岩样品进行应力敏感性实验,参照石油行业标准S Y/T ,采用设备为中国石油大学(北京)的高温高压岩石三轴仪/瞬时脉冲渗透率仪(G C T S)从典型卸载试验曲线来看,如图所示,随着净围压升高,岩样的渗透率迅速降低,并趋于某个渗透率值;而当净围压降低时,渗透率开始回升,回升的速度要低于降低的速度,并且在初始净围压位置有明显的渗透率差值,表明该岩样渗
14、透率出现了不可恢复的损伤不同渗透率岩样在净围压升高(加载)或降低(卸载)时,渗透率的变化差异较大图 渗透率随净围压变化的变化规律(K m D)F i g V a r i a t i o no fp e r m e a b i l i t y w i t hn e tc o n f i n i n gp r e s s u r e(K m D)采用包括线性、指数、多项式、对数等多种函数 对实验数据进行拟合后发现,指数模型拟合精度最高,即K(p)Ke(pep)其中:K(p)、pep为试验采集数据;K为岩心气测渗透率;为应力敏感系数拟合精度见表,利用指数模型进行拟合表应力敏感系数及校正决定系数T a
15、 b S t r e s s s e n s i t i v i t yc o e f f i c i e n t a n dc o r r e c t i o nd e t e r m i n a t i o nc o e f f i c i e n t样品号井深/m原始渗透率/mD应力敏感系数校正决定系数A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 上海交通大学学报第 卷时,绝大多数样本校正决定系数大于或接近 ,总体拟合精度较高,说明应力敏感性指数模型能够很好地模拟东海西湖凹陷低孔渗储层应力敏感性考虑应力敏感性的低孔渗储层渗流及应力场不同于钻完井过程,测试
16、时,井底流压低于地层压力,地层流体流向井内,渗流产生附加应力场会引起井周应力场的变化对于低孔渗气井而言,井周围岩的渗透率会随着有效上覆岩层压力增加而降低,即应力敏感性,这种变化改变了井周的渗流场孔隙压力分布,会加剧压力“漏斗”目前,研究应力敏感性规律,通常有两种方法:一是利用流固耦合来描述应力场和渗流场的耦合;二是采用渗透率变异模数来近似模拟后一种方法比较便捷,实用性更强渗透率变异模数模型通常是建立在室内实验的基础上,现有多种模型来描述压敏规律,常用的包括指数模型、幂律模型、多项式模型及分段模型等 其中,指数模型被认为是渗透率变异模型中,最接近实验结果和现场实际的考虑应力敏感性后,定井底压力生
17、产时,渗流方程为rrrK(p)pr()边界prrwpw,prrepe式中:为天然气平均黏度,m P as;rw、re分别为井眼半径和泄流半径,m;pw、pe为井底流压、原始地层压力,MP a 求解该方程即可得到考虑应力敏感性后,近井的孔隙压力分布公式:pppel n(e(pepw)l n(r/re)l n(rw/re)()近井的孔隙压力分布如图所示,可以看出,应力敏感性越小,压力分布曲线会越接近线性D a r c y压力分布;相对于线性D a r c y流,考虑应力敏感性后,压差损耗在井壁附近更多,且应力敏感系数越大,近井区域的压力损耗就越大这种渗流压力变化,将会很大程度地改变井周的应力分布,
18、进而影响井壁的稳定对于测试过程,由于井底流压的降低,特别是对于低孔渗砂岩气藏,为了求取产能,井底流压一般较小,井周近井部分围岩不可避免地进入塑性状态,此时不能简单采用弹性模型来描述井周应力同时考虑到在非均匀地应力作用下,塑性区为椭圆形,求解比较困难,特别是考虑非达西渗流的情况下,可做如下简化:图考虑敏感性的近井孔隙压力分布(rw m,re m,pw MP a,pe MP a)F i g N e a r w e l l b o r ep o r ep r e s s u r ed i s t r i b u t i o nc o n s i d e r i n gs e n s i t i v
19、i t y(rw m,re m,pw MP a,pe MP a)()将非均匀地应力简化为均匀地应力,即(Hh)/,其中:、H、h分别均匀地应力、最大地应力、最小地应力,MP a()岩石进入塑性以后,孔隙度、渗透率并不变化此时考虑地层尺寸远远大于井筒的尺寸,可以将井周应力场模型简化为厚壁筒模型,平衡方程可以简化为 drdrrr()式中:r、分别为径向、切向应力,MP a 在理想弹塑性模型的假设下,塑性区每一点都满足摩尔库伦准则:rN(N)ppC N()式中:Nt a n(/);C为岩石的内黏聚力,MP a;为岩石的内摩擦角,();为有效应力系数将式()代入式(),可以得到drdrArrDrBpp
20、r()式中:AN;B(N);DC N根据边界条件rrw、rpw,积分可得井周塑性区的应力分布:PrC NN(N)rN rRpprNdrpwC NNrrwN PC NN(N)rN rRpprNdrNpwC NNrrwN(N)pp()在塑性区的外边界(rRP)上,增刊邱康,等:多因素约束的低孔渗基质砂岩气藏测试生产压差模型 PrC NN(N)rN RPRpprNdrpwC NNrrwN PC NN(N)rN RPRpprNdrNpwC NNrrwN(N)pp()假设岩石的孔隙度与渗透率不会因为岩石进入塑性后产生变化,在均匀地应力情况下,弹性区的径向应力和轴向应力可以表示为er RPrRPrpr(R
21、P)rrRPr pp(r)dr e r RPrRPrpr(RP)rrRPr pp(r)dr pp(r)()在弹性区的内边界上(rRP),切向应力与径向应力分别为erPr(RP)epp(RP)()在弹塑性边界上,切向应力与径向应力均相等,联合式()与式(),并左右相加后,可得pp(RP)C NN(N)RN PRPRpprNdr(N)pwC NNRRwN(N)pp()求解式()可以求得塑性半径RP,可以看出塑性半径的大小由岩石本身的强度特性、孔隙压力、地应力、井底压力等因素的共同决定将式()与式()联合后,亦可得到塑性区外边界,即弹性区内边界径向应力为PRPC N(N)pppp(RP)N()将式(
22、)代入式()中,即可以得到弹性区的径向应力与切向应力考虑应力敏感性的低孔渗储层测试压差模型对于低孔渗基质砂岩气藏,需要考虑不同压差对产能的影响,既不能压差过大,导致地层出砂或井壁垮塌,又需要保持一定压差,确保侵入地层的固相颗粒有效地返排同时,压差在满足测试制度要求的前提下,需要兼顾测试产能的影响在考虑出砂或井壁稳定时,由于测试过程井周弹塑性状态,可以选择塑性半径(RP)作为判断井壁是否稳定的判断条件假设RP为一定值,通过式(),即可以求出对应的井底流压pw,此时对应的测试压差为ppppw()在考虑测试压差对产能影响时,按照应力敏感为指数模型,在定井底压差的无限大边界条件下,考虑应力敏感性影响的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 因素 约束 低孔渗 基质 砂岩 测试 生产 模型
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。