基于应力敏感的致密油藏孔隙结构及油水两相渗流特征.pdf
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1、 收稿日期:改回日期:基金项目:国家科技重大专项“低渗致密砂岩储层体系表征及评价新方法”()中国石油重点开发项目“低渗透油藏效益开发专项工程研究”()作者简介:王长权()男副教授 年毕业于重庆石油高等专科学校油气集输技术专业 年毕业于西南石油大学油气田开发工程专业获博士学位现从事油气藏渗流机理及提高采收率技术等方面的研究工作:/基于应力敏感的致密油藏孔隙结构及油水两相渗流特征王长权田中敬王晨晨陈 亮王国庆(长江大学油气钻采工程湖北省重点实验室湖北 武汉 中国石油冀东油田分公司河北 唐山 长江大学非常规油气湖北省协同创新中心湖北 武汉 中国石油新疆油田分公司新疆 克拉玛依)摘要:针对致密油藏应力
2、敏感性强引起流体渗流能力变差和产能降低的问题选取冀东油田某致密储层岩心进行全直径岩心驱替实验和原位 扫描实验研究应力敏感作用下的致密油藏孔隙结构及油水两相渗流特征 研究表明:随净应力的增加应力敏感性增强岩心的喉道和较大孔隙受到压缩而发生变形部分超微细小孔隙甚至闭合油相相对渗透率下降速度和水相相对渗透率上升速度均增大两相渗透率曲线逐渐下移束缚水饱和度和残余油饱和度均增大共渗点右移两相渗流区逐渐变小水驱油效率降低说明油井见水后含水率大幅增加油水同产期较短水驱突破快水驱油效率下降主要依靠补充地层能量降低应力敏感对油水两相渗流规律及采收率的影响 研究成果对致密油藏开发技术方案的制订具有重要指导意义关键
3、词:致密油藏应力敏感孔隙结构油水两相渗流相对渗透率驱油效率冀东油田中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):.特 种 油 气 藏第 卷 .:引 言应力敏感是致密储层的重要特征之一是影响油藏开发效果的重要因素 油气藏投入开发前流体压力、岩石骨架应力与上覆岩层压力处于平衡状态此时储层的渗透率为原始渗透率 油气藏投入开发后由于储层内部流体的产出引起地层压力下降导致应力状态发生变化从而对储层造成不可逆伤害影响储层的物性参数、渗流参数及开发效果 尤其是致密储层受非均质性强、孔喉小、油水两相共渗区小等因素影响其应力敏感性相对较强导致油水两相渗流规律受应力变化影响较大 致密储层岩心本身孔喉小受应力敏感作
4、用后孔喉变化量也小常规小岩心柱的油水两相渗流规律实验受岩心尺度影响在应力敏感作用下油水两相相对渗透率实验误差较大采用全直径岩心可有效提高实验精度 因此采用 原位扫描技术与全直径岩心驱替技术相结合的方法以同一块岩心为研究对象利用 扫描装置研究致密储层岩石孔隙结构特征受应力敏感的影响规律同时利用全直径岩心驱替装置开展全直径岩心应力敏感影响下的油水两相渗流规律实验不仅可以实现从孔隙结构特征入手明确应力敏感作用下的油水两相渗流规律的效果还可以有效解决因致密储层孔隙度低、孔隙体积小以及应力敏感作用下的孔隙体积减小程度小造成的计量精度不足的问题为致密砂岩储层两相渗流规律研究提供方法同时也为致密油藏有效开发
5、和开发技术政策研究提供依据 实验部分 材料与仪器实验岩心选取冀东某典型致密储层全直径天然岩心直径为 长度为 孔隙度为 空气渗透率为 验证对比岩心选用 块标准小柱体岩心其直径为 长度分别为 、平均孔隙度为 平均空气渗透率为 实验用水采用复配模拟水常温下黏度为 矿化度为 /水型为 型 实验用油采用复配模拟油常温下黏度为 实验设备:全直径岩心夹持器和中间容器海安石油科研仪器有限公司高压驱替泵美国 公司和海安石油科研仪器有限公司 型微纳米 分析仪 公司赛多利斯 电子分析天平赛多利斯科学仪器(北京)有限公司 实验方法应力敏感性实验和应力敏感下油水两相相对渗透率实验流程如图 所示(图中红色为油绿色为水)具
6、体步骤如下:全直径岩心经清洗、烘干后切割端面测定其渗透率和孔隙度等物性参数岩心端面部分再钻取 直径的小岩心柱全直径岩心按图 流程放置于岩心夹持器中加载围压至 常温下抽真空加压 饱和地层水后以恒压 进行地层水驱替实验此时出口端为常压测定不同围压(、)下的单相水渗透率再逐渐降低围压(、)重复进行水驱实验绘制应力敏感性曲线的升压和降压曲线小岩心柱放置于 专用夹持器中夹持器放置于 导架上用围压泵逐级加载至与应力敏感实验相同的围压打开 射线源进行扫描形成数字化岩心再采用球棒法对岩心孔隙分布进行分析将完成应力敏感实验的全直径岩心取出放于烘干箱内烘干和恢复恢复时间不少于 以保证岩心恢复到初始状态将烘干后的全
7、直径岩心放置于夹心夹持器中加围压至 常温下抽真空加压 饱和地层水后以恒压 进行地层水水驱实验测定单相水渗透率对比岩心恢复状态正常后进行模拟油驱水实验直至出口端不再出水后老化 对老化后的岩心进行恒压 水驱油实验分别测定水驱产油量、产水量和流量等根据标准/岩石中两相流体相对渗透 第 期王长权等:基于应力敏感的致密油藏孔隙结构及油水两相渗流特征 率测定方法中 方法处理数据形成油水两相相对渗透率曲线重复开展不同净应力作用下的水驱油相对渗透率曲线的测定对比分析不同净应力作用下的水驱油油水两相相对渗透率的特征为排除实验过程中温度变化对实验结果的影响实验均在常温条件下进行 另外将 块对比岩心开展净应力为 下
8、的油水两相相对渗透率测试验证全直径岩心油水两相相对渗透率结果的有效性其实验过程参照标准/岩石中两相流体相对渗透率测定方法进行图 应力敏感性实验及应力敏感作用下的油水两相相对渗透率实验流程 实验结果与分析 储层应力敏感性特征将不同净应力作用下的单相水渗透率结果进行处理并绘制渗透率比值与净应力的关系曲线(图)结果表明:净应力增大过程中油藏岩心渗透率随净应力的增加而逐渐减小净应力由 增至 渗透率降低 净应力增至 时渗透率降低 增至 以后再继续增加净应力渗透率减小幅度开始变缓当净应力达到 时渗透率降低为初始渗透率的 达到中等偏强应力敏感程度净应力减小过程中油藏岩心渗透率随净应力的减小而逐渐增大但增大的
9、幅度很小净应力由 降至 渗透率增加了 当净应力降至 时 渗 透 率 恢 复 到 原 渗 透 率 的 说明该岩心具有典型的中等偏强应力敏感性且在油藏条件下难以恢复从实验结果分析可知:应力敏感主要导致孔隙大小的变化净应力的增加导致孔隙大小或孔隙结构发生变化造成孔隙内部流体流动空间变小渗流阻力增加 根据微观渗流机理观点渗透率与孔隙大小存在平方的关系说明微小的孔隙变化将会引起渗透率的急剧下降图 应力敏感性实验结果 应力敏感作用下的孔隙结构特征为明确应力敏感性对岩石孔隙大小的影响进一步明确应力敏感对储层中油水两相渗流规律的影响通过开展在线驱替 原位扫描测定不同应力作用下的孔隙结构特征变化规律从孔隙结构特
10、征角度分析和明确流体在微观孔隙结构中的赋存状态及流动特征对岩心进行微米 扫描得到在不同应力下的三维灰度图像(图)在此基础上对灰度图像进行区域选取和降噪处理构建三维数字岩心并提取相应的孔隙网络模型(图 图中蓝色部分为孔隙)图、图像大小为 精度为 结果表明:随净应力的增加可见孔隙逐 特 种 油 气 藏第 卷渐变小部分原可见小孔隙逐渐消失说明随净应力的增加孔隙被严重挤压孔隙体积逐渐缩小可渗流孔隙逐渐减少或渗流通道变小严重阻碍流体流动a0MPa?b10MPa?c20MPa?d30MPa?图 不同应力下的岩心三维灰度图像 a?0MPab10MPa?c20MPa?d30MPa?图 三维数字岩心提取的不同应
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