储集层岩石的压缩系数公式——回应王厉强博士

体积法测量的岩石压缩系数普遍偏高,是由于岩心与封套之间的微间隙所致。弹性模量法克服了微间隙的负面影响,测量的结果比较合理。岩石的压缩是因为骨架的压缩所致。岩石孔隙压力降低,骨架应力增加,因而骨架被压缩,并带动孔隙一起被压缩。骨架不会因为孔隙压力的降低而膨胀。当孔隙度为0时,孔隙体积的压缩系数当然为0.     

储层岩石的压缩问题

岩石的应力敏感与岩石的压缩性密切相关。为了搞清岩石的应力敏感程度,深入分析了岩石的压缩问题。岩石孔隙体积的压缩是因为骨架体积的压缩所致,因此孔隙压缩系数与孔隙度和骨架性质有关。因存在系统误差,体积法测量的孔隙压缩系数数值偏高,且存在逻辑反转现象。弹性模量法消除了系统误差,测量结果符合科学逻辑。岩石孔隙、骨架和外观体积的压缩系数定义的压力不同,不能互相替代。孔隙度为0时,孔隙压缩系数为0,骨架压缩系数和外观体积压缩系数皆不为0,且骨架压缩系数等于外观体积压缩系数。岩石的应力敏感指数可由岩石的孔隙压缩系数求出。由于致密岩石的孔隙压缩系数极低,因此,低渗透储层的应力敏感程度极弱,生产过程可将其忽略。     

岩石孔隙体积压缩系数实验研究

岩石孔隙体积压缩系数一直是油藏工作者研究的热点问题。从岩石压缩过程与压缩系数的概念出发,通过压缩过程机理分析了实验过程中岩石压缩系数变化规律,研究了影响岩石孔隙体积压缩系数变化的因素。研究结果表明,岩石表观孔隙体积对岩石孔隙体积压缩系数影响较小,岩石的变形方式与应力状态对岩石体积压缩系数影响较大。研究成果对油藏工程研究有一定的现实意义。     

储层岩石的应力敏感问题——答罗瑞兰女士

储层岩石的应力敏感程度与岩石的压缩系数存在密切的关系。压缩性强的岩石,应力敏感程度就强。岩石的压缩性又与孔隙度存在密切的关系,孔隙度高,岩石就易于压缩。但是,实验过程却因为微间隙的原因,测量到了逻辑反转的结果,孔隙度低,压缩性就强,应力敏感程度就高。本文通过理论分析,彻底扭转了实验过程中出现的这一逻辑反转现象。     

页岩应力敏感实验与机理

为了研究页岩渗透率的应力敏感现象及其机理,从毛细管、平板裂缝和双重孔隙介质的渗透率应力敏感机理出发,得到了多孔介质渗透率应力敏感系数的通用表达式,并结合下志留统龙马溪组、下寒武统牛蹄塘组页岩岩心的覆压孔渗联测实验,分析了页岩应力敏感的机理。实验结果表明:渗透率应力敏感系数为孔渗幂指数与孔隙压缩系数的乘积,孔渗幂指数表示孔隙的几何特征,孔隙压缩系数反映岩石力学参数和孔隙形状的影响。页岩岩心微裂缝较发育,微裂缝尺度与孔隙尺度相当的岩心孔渗幂指数小于3,微裂缝尺度远大于孔隙尺度岩心的孔渗幂指数大于3;与砂岩相比,实验所用页岩具有较低的孔渗幂指数,但孔隙压缩系数较高,因此页岩的应力敏感较强。     

考虑岩石压缩系数应力敏感的能量补充时间

AR低渗透油田的岩石压缩系数应力敏感显著。但是,目前没有同时考虑启动压力梯度和岩石压缩系数应力敏感的能量补充时机的油藏工程计算方法。因此,文中通过室内物理实验研究了AR油田的岩石压缩系数应力敏感特征,将岩石压缩系数随着地层压力变化和地层压力分布差异而不同的特性考虑在内,建立了一种新的低渗透油田的能量补充时机计算方法。研究表明:当不同岩心的压缩系数应力敏感程度相同时,初始岩石压缩系数越大,弹性驱开发过程中的平均岩石压缩系数越大,因此地层压力消耗速度越慢,弹性驱采收率越高,需要补充能量的时间越晚;当不同岩心的初始压缩系数相同时,应力敏感程度越严重,压力消耗越快,弹性驱开发过程的平均压力越低,导致弹性驱采收率越低,需要补充能量的时间越早。AR油田在考虑岩石压缩系数应力敏感影响时的能量补充时间为83 d,较不考虑岩石压缩系数应力敏感时补充能量的时间大幅度提前。     

超低渗透砂岩储层应力敏感性实验

采用全自动岩心驱替系统,应用双重有效应力理论对鄂尔多斯盆三叠系超低渗露头全直径岩心进行应力敏感性评价。实验结果表明：在使用变内压定围压方法进行实验时,由于压力传感器和压差传感器在较大压力变化范围内存在零点漂移问题,会导致完全错误的实验结果,进一步通过变围压定内压的方法对超低渗渗透储层进行了应力敏感性评价。研究结果表明,岩石被压缩的过程可分为微裂缝闭合阶段与岩石受压缩阶段两个阶段。前一阶段由于微裂缝闭合,渗透率快速下降,降幅达20%左右;微裂缝闭合之后,岩心继续被压缩,渗透率下降变缓,降幅为5%左右,即在地层有效应力条件下,超低渗透储层应力敏感性很弱,应力敏感性对低渗储层的产量影响不大。     

利用数字岩心抽象孔隙模型计算孔隙体积压缩系数

将真实孔隙简化抽象为长椭球孔、扁椭球孔和球形孔3种类型,基于细观力学理论建立数字岩心的三维抽象孔隙模型;结合Eshelby等效介质理论考虑不同类型孔隙微观结构变形的本构关系,在单孔、多孔和混合孔隙弹性变形条件下研究孔隙结构特征对孔隙体积压缩系数的影响。研究表明,数字岩心的孔隙体积压缩系数与孔隙度、孔隙纵横比以及不同类型孔隙体积占比有关:①长椭球孔孔隙压缩系数与孔隙纵横比正相关,扁椭球孔孔隙压缩系数与孔隙纵横比负相关。②孔隙纵横比满足高斯分布且纵横比均值相同,长椭球孔、扁椭球孔纵横比分布越集中孔隙压缩系数越大,相同应力条件下变形量越大。③孔隙压缩系数随孔隙度增大而增大。④孔隙度一定,扁椭球孔、球形孔越多岩石越容易发生变形,孔隙压缩系数越大;长椭球孔越多岩石越不容易变形,孔隙压缩系数越小。通过10种典型数字岩心样品孔隙体积压缩系数计算结果检验,数字岩心真实孔隙体积压缩系数解析计算方法可用于数字岩心样品的孔隙体积压缩系数计算。图12表1参23     

再论储集层岩石的压缩问题——对《储集层岩石的压缩问题》一文的不同看法

针对目前对岩石压缩系数研究的诸多争论,在细致深入分析的基础上,重新推导建立了岩石压缩系数的新关系式,克服了李传亮教授所建立关系式的不合理现象。通过对比分析证明该关系式是正确的,李传亮教授所建立关系式在物理意义及数量关系上都是不正确的。指出,体积法测量的孔隙压缩系数数值偏高,存在逻辑反转现象,但与微间隙和封套存在塑性变形关系不大,主要是因反映到规律层面的数据处理统计不合理所致。     

饱和水砂岩加压实验的声速分析

本文通过理论分析和岩心加压头验,给出了岩石颗粒、胶结物、孔隙流体及其含量、压缩系数、岩石体积密度与岩石纵横波速度之间的关系式,和利用体变模量计算孔隙度的关系式。岩心加压实验,不仅可以确定宏观压缩系数,而且还可以明显地观测到声波时差的相对值随压力变化的不同类型。文章给出了用声波时差确定砂岩孔隙度的综合图版。     

岩石应力敏感指数与压缩系数之间的关系式

油藏岩石的渗透率随应力变化的性质为岩石的应力敏感性。岩石的应力敏感程度与岩石的压缩系数之间存在密切的关系。岩石的压缩性强, 岩石的应力敏感程度就高。文中建立了岩石应力敏感指数与压缩系数之间的理论关系式。根据该公式, 油藏岩石的压缩系数很小, 应力程度极其微弱, 生产过程中可将其忽略。     

实测岩石孔隙压缩系数偏高原因再分析——与李传亮教授商榷

对实测岩石孔隙压缩系数偏高的原因进行分析后认为,文献[1]提出孔隙压缩系数偏大的原因是受岩心表皮效应影响的这种认识并不全面,这种现象应在实验测试中的确存在,但这并非是导致实验结果偏大的主要原因,孔隙压缩系数计算公式对低孔隙度岩样的孔隙体积敏感性才是主要原因。在综合分析岩石所受应力的基础上,进一步提出了新的岩石孔隙压缩系数的校正式,该式克服了文献[1]提出的校正式的缺陷,可以较好地反映孔隙压缩系数随孔隙度的变化关系。上述研究成果,对于正确认识实验测试中异常值产生的原因,作适宜的校正以及油藏工程计算中的正确取值,有重要的意义。     

注采过程中岩石压缩系数、孔隙度及渗透率的变化规律

目前我国许多油气藏进行了保压开采措施及对部分衰竭油气藏进行储气库改造措施, 油气藏流体反复注采,使得孔隙内外压差不断变化, 导致岩石压缩系数、孔隙度、渗透率发生着不断的变化。对于岩石物性参数随压力下降的变化规律已有统一认识, 但对于地层压力循环升降过程中岩石物性参数的变化规律研究还较少。研究过程中采用实际人造岩心, 从实验角度经过反复升降围压实验对岩石压缩系数、孔隙度及渗透率进行了测试。研究表明, 岩石物性参数随压力的变化而变化; 岩石孔隙度不同, 其他参数变化规律不同; 渗透率随压力循环升降存在滞后效应。     

冷冻与常规岩心油水相对渗透率实验对比

利用室内非稳态法研究近似油藏条件下的冷冻岩心油水相对渗透率,并与常规岩心油水相对渗透率做了对比分析,结果表明:同一含水饱和度下冷冻岩心所对应的水相渗透率要高于常规岩心对应的水相渗透率,常规岩心见水时间普遍早于冷冻岩心并且含水上升较快,冷冻岩心的无水采收率和最终采收率都高于常规岩心;冷冻岩心经过洗油处理后其润湿性发生了变化,洗油时许多固体颗粒被洗出,增大了孔隙内表面积,使剩余油饱和度有所增加。建议在条件允许的范围内选用冷冻岩心测定油水相对渗透率。     

特高渗疏松砂岩人造岩心的制作及评价

由于疏松砂岩胶结程度低、结构疏松、强度小,现场取心成本昂贵且难以成型,不适用于室内实验,因此提出制作特高渗疏松岩心代替部分储层岩心。为评价人造岩心的可靠性及代表性,从岩样的粒度组成、矿物成分、孔隙度、渗透率、胶结方式、胶结指数、孔隙结构、压缩系数、力学性质以及渗流特性等方面进行了研究。结果表明,压制压力越小、胶结物含量越少、水驱强度越大,岩石强度越低,岩石越疏松越容易破坏。岩心屈服应力随压制压力的减小呈幂函数降低,随胶结剂含量的减小呈对数降低,随水驱强度的增加呈对数减小。制备具有一定强度的特高渗疏松岩心至少需要压制压力4 MPa,胶结剂含量在5%左右。研制的疏松岩心在各方面与储层岩心相似,可代替储层岩心进行相关实验,同时为特高渗疏松岩心的研究提供借鉴。     

不同注入条件下地层酸蚀蚓孔扩展规律

在碳酸盐岩酸化中,地层条件下酸液流动引起的蚓孔扩展情况与实验室条件下的不同,因此有必要对地层条件下的蚓孔扩展规律进行研究.应用1种二维双重尺度连续模型并耦合1个压缩区模型进行了研究,结果表明:与实验室条件相比,地层条件下的蚓孔扩展速度较慢;定压条件下,地层流体的压缩系数越小,蚓孔扩展速度越慢,反之亦然;定流量条件下,地层流体的压缩系数越小,入口压力下降越慢,出口压力上升越快,反之亦然;由于压缩区和施工条件的影响,地层条件下的蚓孔长度存在最大值;建立表皮系数模型,通过实例分析发现,蚓孔未突破污染区域之前,定流量条件下的蚓孔扩展速度和表皮系数下降速度均大于定压条件下的结果,蚓孔突破污染区域之后,二者几乎没有差异,且注酸量存在最优值.     

岩石孔隙度地下压缩校正方法

岩石孔隙度的地下压缩校正对于石油地质储量的计算有着重要的意义。在岩石孔隙压缩理论研究的基础上，根据压缩系数的概念，通过严格的数学推导，提出了三种孔隙度地下压缩校正方法，并利用油田实际覆压下的岩石孔隙度压缩实验资料进行了分析验证。结果表明，三种方法对于全区砂岩孔隙度的地下压缩校正是可行的，并具有普遍应用价值。