超高压气藏裂缝应力敏感性实验方法

超高压气藏中裂缝是主要的渗流通道,不同分布形态的裂缝在气藏开发过程中应力作用是完全不同的,应单独进行评价。根据不同形态裂缝的受力特征,建立径向覆压和轴向覆压两种加载方式的裂缝应力敏感性实验方法,径向覆压用于模拟水平裂缝和低角度裂缝在开发过程中的应力敏感性变化,轴向覆压用于模拟垂直裂缝和高角度裂缝,同时依据气体高压物性特征,对气测渗透率的计算方法加以改进。研究表明:采用径向覆压和轴向覆压两种加载方式是研究超高压气藏裂缝应力敏感性的有效方法;对于超高压气藏垂直裂缝岩心没有应力敏感性,而水平裂缝岩心应力敏感性最大,高角度裂缝岩心应力敏感性介于两者之间。     

泥岩裂缝性储层应力敏感性实验研究

为准确评价泥岩裂缝性储层在不同压力条件下的应力敏感性,在理论研究基础上,对基质渗透率非常低的天然泥岩进行人工造缝,模拟地下泥岩裂缝状态,采用氮气作为流动介质通过高温覆压孔渗测定仪实验测量不同外压条件下造缝后泥岩岩心渗透率变化规律。实验结果表明：泥岩裂缝的渗透率随外压和内压增大呈非线性函数关系变化。外压敏感指数远大于内压敏感指数。不论是外压还是内压作用,都呈现出加载过程中的敏感指数大于卸载过程中的敏感指数。     

微裂缝超低渗储层的应力敏感实验研究

为了评价应力敏感对微裂缝超低渗透储层渗流的影响,采用微波炉加热方法,制备热应力微裂缝超低渗岩心(钻井取心很难取到微裂缝岩心),近似模拟实际成岩、沉积过程中形成的微裂缝;通过微裂缝岩心的应力敏感性室内实验,进行应力敏感性评价。结果表明:制造的微裂缝能够近似地模拟地层在成岩、沉积过程中形成的微裂缝;微裂缝岩心的渗透率应力敏感滞后程度不明显,应力卸载后渗透率恢复程度高,不存在强应力敏感;对岩石进行应力敏感性评价时,应以地层压力条件下的渗透率为初值,否则会夸大岩石的应力敏感性;在微裂缝低渗透岩心中,随着微裂缝所占导流能力的增加,微裂缝岩心的渗透率滞后恢复程度越高;应力敏感性对微裂缝超低渗储层的产能影响很小。     

确定低渗岩心渗透率随有效覆压变化关系的新方法

低渗储层岩心在有效上覆压力增大的过程中会表现出较强的应力敏感性.提出了一种定义应力敏感系数的新方法,通过室内物理模拟实验,分析得到了应力敏感系数与初始渗透率的关系式.结果表明,用该方法定义的应力敏感系数不受实验中所测数据点个数的影响,并且与实验岩心所受的最大围压无关;用二重乘幂函数式可表征出任意初始渗透率随有效覆压变化的关系,能方便地确定地层条件下储层渗透率,并能对油气井产能作出正确评价.应用该方法可以计算非均质油气储层开发过程中任意渗透率的变化动态,为建立低渗变形介质油气藏渗流模型及进行数值模拟奠定了基础.     

确定低渗岩心渗透率随有效覆压变化关系的新方法

低渗储层岩心在有效上覆压力增大的过程中会表现出较强的应力敏感性。提出了一种定义应力敏感系数的新方法,通过室内物理模拟实验,分析得到了应力敏感系数与初始渗透率的关系式。结果表明,用该方法定义的应力敏感系数不受实验中所测数据点个数的影响,并且与实验岩心所受的最大围压无关;用二重乘幂函数式可表征出任意初始渗透率随有效覆压变化的关系,能方便地确定地层条件下储层渗透率,并能对油气井产能作出正确评价。应用该方法可以计算非均质油气储层开发过程中任意渗透率的变化动态,为建立低渗变形介质油气藏渗流模型及进行数值模拟奠定了基础。     

致密气藏的应力敏感性及其对气井单井产能的影响

为了研究致密气藏的应力敏感特征,同时评价其对致密气藏气井单井产能的影响,利用定围压变流压的方法进行了含束缚水致密气藏岩心的室内应力敏感性测试实验。结果表明:随着开采过程中岩心内孔隙流体压力的降低,岩心的孔隙度和渗透率均不断下降。随着孔隙度的降低,孔隙度应力敏感性也逐渐减弱;随着渗透率的降低,渗透率应力敏感性也逐渐减弱;致密气藏岩心的渗透率的应力敏感性要强于其孔隙度的应力敏感性。在实验基础上建立了考虑致密气藏岩心渗透率和孔隙度应力敏感性的气井产能方程,并进行了实例验证。     

裂缝发育程度对低孔隙度岩石渗流特性的影响

低孔隙度岩石中的裂缝对储层渗透率具有重要影响，但裂缝的存在导致岩心代表性样品选取和高精度岩石物理参数测量困难。为研究裂缝对低孔隙度岩石渗透率的影响，本文通过高精度CT扫描实验构建了低孔隙度岩石的三维数字岩心模型，采用添加平板裂缝的方法构建了不同裂缝参数的低孔隙度岩石数字岩心，并利用格子玻尔兹曼（LBM）方法计算了不同裂缝参数数字岩心模型的渗流场分布和绝对渗透率。结果表明，尽管低孔隙度岩石的数字岩心模型基质渗透率低，但裂缝的存在对岩石渗透率有一定程度的提高。然而，裂缝发育程度对渗透率影响规律不同：当单条裂缝孔隙度在0-0.4 %时，裂缝对模型渗透率影响不明显；当单条裂缝孔隙度大于0.4 %时，裂缝对模型渗透率具有显著影响；模型渗透率随裂缝开度增大而增大，随裂缝倾角增大而减小，随裂缝数量增加而增大。另外，裂缝与基质存在耦合作用，与裂缝相连的孔隙中流体流速明显提高，显示裂缝对基质孔隙的强连通作用。本研究结果对含裂缝的低孔隙度储层渗透率精确计算及储层压裂后的油气产能评价有指导意义。     

应力敏感对致密压裂气井生产的影响

以苏里格气田为例,通过室内实验、气井生产动态分析、气藏数值模拟方法,综合研究了基质和人工压裂裂缝的应力敏感性对致密压裂气井生产造成的影响.研究表明:充填/加砂裂缝具有较强的应力敏感性,气井压裂裂缝的有效缝长和导流能力在生产早期(一年左右)会下降50%以上;随着气井配产提高,应力敏感对生产的影响增强,最大能使气井的最终采气量降低18%,这其中压裂裂缝的应力敏感性起着重要作用.     

测试条件对低渗气藏岩心应力敏感性的影响

研究三轴应力测试时,分别改变岩心出口端回压、轴向应力大小及围压加载速度,分析其对低渗气藏岩心渗透率应力敏感性测试结果的影响。实验结果表明:低渗气藏岩心无因次渗透率与净围压之间符合指数函数关系,随净围压增大,无因次渗透率逐渐减小;随出口端回压的增大,孔隙压力增大,气体滑脱效应逐渐减弱,测得的应力敏感性越强,且渗透率越低或净围压越大,气体滑脱影响越明显;随轴向应力的增大,低渗气藏岩心应力敏感性越来越弱;围压加载越快,岩石应力敏感系数越大,测得的应力敏感性越强,但增加幅度变小。通常实验加载速度远远大于现场实际,要获得真实低渗气藏应力敏感性,应选择合理的加载速度或根据实际加载速度对应力敏感系数进行修正。     

特低渗透砂岩有效应力系数测定

针对变围压应力敏感性实验结果不能直接用于储层应力敏感性评价,研究了一种对变围压应力敏感性实验进行修正的方法。通过实验测定岩心有效应力系数,分别进行变围压、变内压的应力敏感性实验,分析不同有效应力对油井产能的影响。得出以下结论:实验岩心的有效应力系数介于0.39和0.57之间;基于Terzaghi有效应力会夸大应力敏感程度,基于本体有效应力会削弱应力敏感程度,经本文测定的有效应力系数修正的有效应力评价应力敏感为中等偏弱,对产能的影响结果与变内压实验测试结果非常接近;在生产压差为10 MPa时油井产量下降6.91%,生产压差为20MPa时油井产量下降14.77%。因此,建议在应力敏感性评价及对产能影响分析时采用有效应力系数修正的变围压实验结果。     

考虑压力拱效应的应力敏感实验

 低渗储层一般具有较强的应力敏感性,目前进行应力敏感实验研究时,均假设上覆压力不变。事实上,油气开采时,上覆岩层中会产生压力拱效应,作用于储层的上覆压力减少,从而影响应力敏感实验结果。以压力拱理论为基础,计算了苏里格气田不同形状储层的压力拱比,确立了苏里格气田气藏开采时的上覆压力和有效应力表达式,首次将该理论应用于应力敏感实验。得到了苏里格气田不同形状储层以及不同渗透率级别条件下的应力敏感特征。结果表明,苏里格近椭圆柱体储层和近饼形储层的压力拱比分别为0.12和0.28,与常规应力敏感实验相比,考虑压力拱效应时,测试渗透率高于常规实验渗透率,应力敏感程度降低。流体压力降低25MPa,初始渗透率≤0.1mD的低渗致密储层,压力拱比分别为0.12和0.28时,对应的渗透率分别为常规应力敏感实验渗透率的1.2和1.5倍;初始渗透率在10~50mD,压力拱比分别为0.12和0.28时,对应的渗透率分别为常规实验渗透率的1.01和1.02倍。低渗透储层受压力拱的影响程度大于高渗储层。     

低渗气藏多次应力敏感测试及应用

低渗透气田在我国已开发气藏中占有相当大比例,应力敏感性对气田开发的影响已逐渐引起人们重视。针对目前大多数低渗透气田应力敏感测试仍然采用定内压变围压测试方式所存在的与实际气田开发过程中内压变化上覆压力恒定的变化规律不一致的问题,研究提出了变内压定围压测试方法,采用该方式测试低渗透岩芯在净上覆压力六升六降过程中应力敏感性,并应用测试的应力敏感曲线对低渗透气井试井特征及单井生产动态进行研究。结果表明：变内压定围压测试方法更接近于气田实际压力变化过程;（不）考虑应力敏感试井分析两者在试井特征曲线第II阶段相差较大,五开五关试井分析表明渗透率应力敏感效应的存在对气藏的开发是不利的;应力敏感对单井模拟井底流压影响很大,考虑应力敏感时,气井生产压差明显增大。因此,在低渗透气田开发过程中,必须注意应力敏感对气田开发的影响。     

油气田开发过程中的压力拱效应

 与矿山开采类似,油气开采时,储层和上覆岩层中会产生不均匀变形,从而在上覆岩层中形成压力拱。本文对油气开采时,储层和上覆岩层的变形特征进行了总结,利用现场实例说明了压力拱效应在油气开发过程中的存在性,同时对压力拱的表征参数以及计算方法进行了总结。提出了如果低渗和致密储层忽略压力拱效应,将会夸大应力敏感对储层开发特征的影响,同时导致该类储层开发策略的错误制定。对于该类储层,压力拱将会使得上覆岩层的部分重量传递到外围岩层中,有效地防止储层进一步变形,部分消除应力敏感的影响。压力拱将随着压降漏斗半径的增加而不断地向外扩展,可以增大压降漏斗内外裂缝的导流能力,从而提高油气井的产量和采收率,因此压力拱比较大的低渗致密储层可以适当放大生产压差。     

流纹岩类火山岩储层物性特征研究

火山岩油气藏储层岩石类型特殊、孔隙结构复杂,在开发过程中其储层物性将会对采出程度产生一定的影响,利用火山岩气田升深2-1井的流纹岩岩心、测井资料,通过对流纹岩岩石物性参数随净上覆岩层压力变化的实验研究,对实验结果进行处理分析,得出了一些有益的结论:该流纹岩岩石孔隙度随净上覆岩层压力呈多项式(三项式)函数变化关系、渗透率与净上覆岩层压力之间的关系满足幂指数关系、储层岩石的压缩系数与净上覆岩层压力之间的关系满足指数关系、岩石密度和孔隙度之间具有很好的线性关系。从而更进一步认识了该流纹岩储层的物性特征,为该特殊岩石气藏的合理开发提供了有利的基础资料。     

考虑介质变形和启动压力梯度的低渗压裂气井产能分析

低渗储层孔吼狭窄,储层物性差,基本无自然产能,需压裂才能经济开发。存在启动压力梯度并且由于有效应力改变有介质变形现象;针对低渗气藏物性特征,基于稳定渗流理论,利用保角变换原理,推导出考虑启动压力梯度和应力敏感效应以及人工压裂缝的气藏垂直井产能计算模型;分析不同应力敏感系数和启动压力梯度以及人工裂缝长度对气井产能影响。该研究对低渗气藏垂直压裂井合理产能确定有一定指导意义。     

火山岩气藏开发现状综述

根据国内外火山岩气藏勘探开发的成功实例,分析总结了一般火山岩气藏的地质特征和开发特征,即火山岩气藏岩石类型繁多和岩性复杂、孔隙结构复杂、储集空间类型特殊多样、孔隙度小、渗透率低并且孔隙度和渗透率差异大、储层非均质性严重、含气面积和有效厚度变化大、气水分布复杂、双重介质储层。着重分析了升平气田火山岩储层的地质特征和该火山岩气藏开发特点。指出了产量稳定、地层压力下降小,气井产量大小与裂缝关系等火山岩气藏一般开采特征。提出了火山岩气藏增产措施和储层保护措施。     

渭北长3裂缝性致密储层渗流特征及产能研究

为了研究基质与天然裂缝系统的渗流特征及其对产能的影响,以渭北油田长₃典型裂缝性致密储层为研究对象,通过核磁共振和室内测试综合实验,测定了储层渗流启动压力梯度的大小,基质和裂缝岩芯孔隙结构随围压的变化规律,基质和裂缝岩芯孔隙度随有效应力的变化规律及应力敏感系数,建立并验证了考虑启动压力梯度、基质与裂缝应力敏感差异的多级压裂水平井产能模型,分析了启动压力梯度、基质和裂缝应力敏感性对产能的影响规律。结果表明,拟启动压力梯度随着岩芯流度的降低而不断增加;裂缝岩芯的孔隙度应力敏感及渗透率敏感性均强于基质岩芯;基质应力敏感性对产能的影响更显著。因此,渭北长₃裂缝性致密储层的有效开发,应该考虑降低基质应力敏感性和启动压力梯度的影响。     

采用两种实验方法进行气藏岩芯应力敏感研究

目前实验室测定岩芯应力敏感性通常采用变外压恒内压方式测试,该测试方法与气田实际开发过程中上覆岩层压力不变,流体压力变小的实际情况不符合,提出了变内压恒外压测试方法,采用苏里格低渗岩芯在地层温度条件下进行变内压恒外压测试和变外压恒内压测试。研究表明：变内压恒外压测试比变外压恒内压测试应力敏感性更弱,随多次应力敏感次数增加,应力敏感性变弱,甚至趋于一个极限。为气井动态分析提供了实验依据,对研究低渗气藏相对高、中、低渗岩芯在多次升降压过程中的应力敏感特征有重要意义。     

考虑应力敏感性的低渗气藏压裂气井产能模型

 渗透气藏孔喉致密存在应力敏感性,而且气井投产前普遍进行压裂,因此建立考虑应力敏感性的气井产能模型具有一定的意义。选用塔里木低渗透气藏的岩心开展应力敏感性实验,实验表明低渗透气藏存在较强的应力敏感性,渗透率越低,应力敏感性系数越大,应力敏感性越强。将压裂气井的渗流区域划分为裂缝两端的径向流和裂缝两边的线性流推导了考虑应力敏感性的压裂气井产能模型。应力敏感对压裂气井产能有较大影响,应力敏感性越强的气藏,产能损失率越高,随着井底流压的降低,应力敏感性引起的产能损失增加。压裂是改善受应力敏感性影响的低渗气藏气井产能的有效途径。