储层应力敏感性评价实验方法与评价指标探讨

应力敏感性评价参数是设计储层保护方案、确定合理工作制度的重要依据.前人对评价实验方法、渗透率与有效应力的关系做了许多探索,但在实验方法、数据处理及评价指标方面仍存在较大争议.利用四川盆地中部致密砂岩气层、油层及松辽盆地低渗透砂岩油层共计70块岩样的应力敏感性实验数据,分析了应力敏感性系数与不同初始条件下渗透率损害率的关系,探讨了不同评价方法的优缺点.结果表明,应力敏感性系数与渗透率损害率相关性强,应力敏感性系数可用于进行不同区块储层的应力敏感程度对比.推荐使用应力敏感性系数来度量储层的应力敏感程度.     

储层损害的岩石力学——化学耦合作用研究进展

以往研究储层的应力敏感性损害多是从纯力学角度出发，针对油气藏和工程作业的实际情况，提出重视力学-化学耦合作用对储层渗透率的影响。总结了压溶作用机理，明确了压溶作用最终导致裂缝闭合、岩石渗透率下降并具有不可逆性。压溶作用机理的基本模式为水薄膜模式、岛状沟道构造模式、格莱茨模式。压溶作用的主要影响因素包括温度、压力、矿物溶解性、流体化学性质、流体饱和度。水化学作用对恒定围压下裂缝渗透率变化起着主导作用，必须重视水化学效应对力学效应的影响。在钻井完井过程中应尽量保持压差恒定，防止应力敏感损害储层，并尽量避免滤液侵入油气层，特别是在高温高压环境下压溶作用导致渗透率下降的幅度更大。力学-化学耦合作用还弱化岩石结构面的连接，扩大裂缝宽度，使岩体强度急剧下降，导致发生诱发性井漏。研究岩石力学-水化学耦合作用对于保护储层、优化裂缝性油气藏具有重要的现实意义。     

致密砂岩天然气扩散能力研究

致密砂岩储层岩性致密,自生粘土矿物类型丰富且含量高,造成致密砂岩储层晶间微孔发育,岩石比表面积巨大,实验测得平均比表面积为2.13 m~2/g.在储层发育的纳微尺度空间内,天然气分子在其中的赋存状态以吸附为主,一旦微孔介质中天然气浓度发生变化,克努森数大于10时,吸附天然气将解吸、扩散、运移.实验室测定致密砂岩天然气扩散系数平均为6.86×10~(-5)m~2/s,通过模拟典型致密砂岩气井生产周期内天然气扩散量,证实扩散是致密砂岩天然气重要产出方式之一.     

致密砂岩微观孔隙结构参数对有效应力变化的响应

致密砂岩气层孔喉细小，开发过程中孔隙压力下降导致储层孔喉体积压缩，使得气层渗透率快速降低，储层损害问题十分严重。鉴于常规毛细管压力测试不能反映开发中有效应力增加时储层岩石孔隙结构的变化情况，故引入有效应力单面进汞毛细管压力测试对原地应力条件致密砂岩孔喉分布规律进行研究。测定有效应力为5 MPa、15 MPa和25 MPa的单面进汞毛细管压力参数，并与相应常规四面进汞样毛细管压力曲线参数对比，结果表明同一汞饱和度条件下单面进汞毛细管压力高于四面进汞，毛细管压力曲线表现为向右向上发生偏移，且随有效应力增加曲线的偏移程度增大。与四面进汞相比较，单面进汞排驱压力和饱和度中值压力增加，最大进汞饱和度降低，孔喉分布单面进汞孔喉偏粗部分体积比例减少、偏细部分体积比例增加，孔隙度及渗透率值大大降低。对具有应力敏感特征的致密砂岩气层的开发而言，储层评价和储层保护技术方案设计应考虑原地有效应力条件下的孔隙结构参数。     

致密砂岩气藏多尺度效应及生产机理

致密砂岩储层具有裂缝发育、基块致密的特点，通常需要水力压裂才能做到经济开采。储层储渗空间具有强烈的尺度性，按空间尺度分为致密基块孔喉尺度、天然裂缝尺度、水力裂缝尺度以及宏观气井尺度。致密砂岩气的产出是经过致密基块-天然裂缝-水力裂缝-井筒的跨尺度、多种传质等复杂过程，气体流动包括扩散和渗流，并分别用Fick定律和达西定律来进行描述。文章指出了气体在储层不同空间尺度中的流动具有时间尺度性，在裂缝中流动较快，在孔隙和喉道中流动较慢，而微孔中扩散更慢。无量纲导流能力关联了气体不同尺度下的传递过程，只有水力裂缝尺度和天然裂缝尺度的无量纲导流能力合理搭配，渗流能力达到一致，致密气才能经济高效采出。生产实例表明，致密砂岩气藏压裂后气井早期高产，一段时间后供气明显不足，压力急剧降低，稳产困难，表明致密砂岩气藏生产过程非常复杂。     

致密砂岩气藏超低含水饱和度形成地质过程及实验模拟研究

对致密砂岩气藏含水饱和度的认识直接影响气藏储量评价及开发决策。密闭取心和测井解释表明鄂尔多斯盆地北部上古生界致密砂岩气藏存在超低含水饱和度现象,气藏初始含水饱和度值范围低于束缚水饱和度范围。认为致密砂岩气藏超低含水饱和度形成于其独特的成藏过程,成藏过程中的生烃排液作用对超低含水饱和度的形成具有决定性影响,并通过室内对比实验作了验证。泥岩盖层的封隔作用、致密砂岩气藏气水过渡带内相对渗透率变化及持续生烃增压作用使得致密砂岩气藏超低含水饱和度最终得以保存     

多尺度科学及其在油气田开发中的应用研究

在简述多尺度科学的主要研究内容、方法及现状的基础上,从多尺度科学角度出发,提出了油气藏即是一个复杂的多尺度系统,油气产出是一个跨时间和空间尺度的复杂过程,是在微观孔喉、微裂缝至宏观裂缝、水力裂缝等渗流通道中的一系列串联耦合过程的观点.油气田开发中多尺度问题主要包括油气藏多尺度描述、多尺度数据整合以及多尺度模拟.以致密砂岩气藏为例,探讨了非常规天然气开发中的多尺度现象及其对气藏开发的影响及对策.指出致密砂岩气藏多尺度结构由基块孔喉、天然裂缝和水力裂缝组成,基块供气不足和储层损害是制约气井产能的关键因素.基于多尺度传质理论大幅度提高传质效率,强调加强钻井、完井和增产改造等全过程储层保护、采用最大储层接触面积(MRC)技术是开发非常规油气资源的有效途径.     

鄂尔多斯盆地大牛地气田致密砂岩气层应力敏感性综合研究

致密砂岩气藏开发过程中有效应力增加所带来的渗透率应力敏感损害是导致气井产量快速递减的根本原因,故对应力敏感性损害机理研究能够为气层保护工作提供合理依据。在考虑岩石组分、裂缝、温度、含水饱和度和施压次数等因素的同时,对大牛地气田致密砂岩应力敏感性进行了评价,指出随岩屑含量增加和温度升高,致密砂岩应力敏感性增强,温度与有效应力联合作用使致密砂岩应力敏感性更强,水的存在对致密砂岩应力敏感性具强化作用;重复施压过程造成致密砂岩渗透率不断降低,裂缝岩样的渗透率应力敏感程度远大于基块;采用屏蔽暂堵储层保护工作液技术能够减轻致密砂岩气层的应力敏感性损害。     

致密砂岩气藏开发传质过程的时间尺度研究

致密砂岩储层在空间上具有强烈的尺度性,包括致密基块孔喉尺度、天然裂缝尺度、水力缝尺度以及宏观气井尺度,这种多尺度结构对气藏流体在储层空间分布和流动中起控制作用。致密砂岩气藏开发传质过程包括基块孔喉尺度的解吸、扩散和渗流,还有天然裂缝和水力裂缝尺度的渗流。气体在不同空间尺度中的流动具有时间效应,在裂缝中流动较快,在孔隙和喉道中流动较慢,而微孔中的扩散更慢,且易受外界环境变化的影响。基于4种尺度下气体的传质过程,推导了各个尺度下不同传质过程的特征时间计算公式,得到了对应空间尺度下的时间尺度范围,结果表明,基块中的扩散和渗流过程在时间尺度上分别为101~1010s和100~106s,而天然裂缝和人工裂缝中在时间尺度上为10-2~101s。指出致密砂岩气藏开发要注意储层保护与改造并举,采用特殊结构井、多层合采井和钻加密井等技术。     

储层应力敏感性对异常高压低渗气藏气井产能影响研究

在渗流力学基础上建立了考虑应力敏感性的三维气、水两相流数值模型,编写了相应的数值模拟软件。在此基础上进行的模拟计算表明,应力敏感性对气井稳产能力具有显著影响,可导致气井所需生产压差明显增大,在应力敏感情况下进行开采,气井对地层能量的利用率将会大大降低。而异常高压气藏由于原始地层压力高,有效应力变化范围大且下限低,储层岩石具有更强的应力敏感性。因此。在进行异常高压、低渗气藏开发的生产动态预测时应充分考虑储层应力敏感性的影响,使编制的开发方案能更加准确地指导该类气藏的开发。