低渗透油田开发与压敏效应
2015年17期 91
低渗透油田开发与压敏效应
胡东伟 侯正孝 刘坤鹏 康志春
长庆油田分公司第十采油厂，甘肃 庆阳 745600
摘要：研究表明，在低渗透开发油田中存在着压敏胶应。在地层压力的逐渐下降中油藏压力也会进而下降，导致了对地层不可避免的伤害，最终导致的渗透率损失对油田开发造成了巨大伤害，因为压敏效应的存在，使得井壁附近地层的渗透率只占供液边界处渗透率值的45 %左右。笔者在经过试验后发现渗透率越小，压力敏感性就越强，反之渗透率越大，压力敏感性越弱的结论。
关键词：油田开发；低渗透性；压敏效应；地层 中图分类号：TE348 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)17-0091-01
1 前言
对于低渗油藏的压敏性前人已做过大量研究，但是我们通过和中、高渗油藏具有的基质渗透率低、非均质强、裂缝发于的特点进行研究，在室内模拟了上述特点对低渗储层压敏性的影响。
2 渗透率的压力敏感特征
我们在室内条件下，用气测法测定了渗透率，采用了环
压模拟有效压力[2]
。
岩石渗透率随压力的变化而变化,在效压力Δp 的增大逐渐减小的过程中，随着p 的增大, 渗透率的下降幅度逐渐减小。在相同的有效压力下, 砾岩比砂岩的渗透率下降的幅度要大得多。在有效压力为14MPa 时，砾岩渗透率比原始渗透率减小了85%～90%, 而砂岩则减少10%～20%。由于孔隙和候道变形的理论可知，砂岩受压缩时，先被压缩的是喉道而不是孔隙。在岩石没有压力下，岩石中的孔隙与喉道并存，但是当加压时，首先岩石中的喉道先闭合，而孔隙几乎不闭合。所以有效压力加大时，没有闭合的喉道数越来越少，导致岩石受压后压缩量减小，继而渗透率下降的局势逐渐减缓。
3 压敏所造成的伤害
经过参照实验我们得到了以下的特征与规律；岩石在受到一定压力后，渗透率会随着压力降低，岩石在恢复卸压后, 岩石渗透率有一定程度的恢复,但未恢复到初始值，所以我们发现岩渗透率不可恢复量约为3.8%。而砾岩与细砂岩有相同的压敏特征, 只不过含砾砂岩的岩石渗透率不可恢复量约为6%, 而砾岩则为12%。
细砂岩的颗粒均匀，分选性好，岩石的孔隙空间以孔隙为主、喉道为辅。实验时，施加外界压力时，喉道先闭合，再次加压使颗粒弹性变形，但是当撤除压力时，仍有一些喉道不能张开，所以渗透率不能恢复到初始值。
砾岩中富含丰富的泥质，其颗粒粒度不均匀，导致分选性极差。所以, 岩石中孔隙空间以微细喉道为主。当受压时颗粒间泥质产生塑性形变, 泥质被挤向四周, 从而将堵塞孔道, 再加上喉道发生闭合，所以在外界的压力下，渗透率下降较多。再继续加压时, 越来越多的颗粒开始直接接触, 发生一些弹性形变。当卸压时,弹性形变可以恢复, 但发生了塑性变形的泥质及微细喉道均不可能重新恢复到原态, 使渗透率的可恢复量也较小, 岩石渗透率的压敏伤害程度较大。含砾砂岩的压敏伤害程度值在砂岩与砾岩之间。
4 试验仪器与方法
试验所采用的仪器是由有岩心夹持器和计量系统组成。气源主要为N2，由2个岩心夹持器依次做高渗或低渗还有裂缝岩心试验，从入口端的Teledyne 气体流量计和出口端的皂沫流量计检测气体流量。
试验方法如下；按照SY/T5336--1996岩心常规分析方法进行了覆压下岩石渗透率测定，依据SY/T6385--1999覆压下岩心孔隙度和渗透率测定方法处理岩心的测试数据。渗透率对低渗储层压敏性也产生一定的影响，如果选四块渗透率不同的砂岩岩心，经过洗油、烘干后，分别采用N2 作为流动介质来进行压力敏感试验。
在渗透率保持不变的情况下反映出不同压力条件下岩心渗透率损失后的残留状态，发现渗透率保持率越大。说明
了岩心渗透率损失越小，反之则越大的规律。岩心在有效压力加载和卸载过程中，渗透率保持率也有所差异，有效压力为1.38MPa 时的渗透率作为基准渗透率，即此时的渗透率保持率为100%。对于不同的岩心，在一定有效压力的条件下，随着渗透率的减小，渗透率保持率在逐步降低。所以我们不难发现，随着岩心渗透率的降低，渗透率保持率也在降低；而对于同一岩心，随着减小有效压力，渗透率保持率在逐步升高。表明了在有效压力的卸载过程中，渗透率逐步恢复，渗透率较小的岩心渗透率恢复率较大。
5 低渗透油田的开发与低敏效应
在低渗透油田开发的过程中，不可避免的问题就是由于油藏压力的降低所诱发的渗透率的压力敏感性伤害是不能避免的，所以造成的渗透率损失对开发油田的影响要有足够的重视。流体在流过多孔介质时，每经过一个喉道都有较大的压力损耗。换句话说，喉道越细，流动阻力就越大，随之压力损失也越大。开发储层的过程中，会产生压力降，即生产压差。低渗油田的喉道异常细小，渗流阻力很大，压力降也更为突出，所以地层压力的急剧降低会使压力敏感性伤害更严重。井底附近地层的压力下降很大，渗透率降低也较大，所以敏感性伤害也最为严重。
如果提高油井产能将大幅度降低井底流压，有一方面可提高产量；另一方面会使井底附近地层的压力大幅度降低。所以，控制好井底流压，保持一定的生产压差，才会降低敏感性伤害，才能获得高产能的油井。将地层压力控制在一个合理范围下，就能获得一个高产能和高收采率的油井。根据实验我们得到了关系式如下：
公式中，Ki 为岩心初始渗透率, ×10-3μm2 ；K 为岩心当前渗透率, ×10-3μm2 ；Δp 为有效压差, MPa ；Δp
i 为初始有效压差,MPa ；a 、c 为实验系数[3]
。
6 结论
在油田开发的过程中由于油藏压力的下降而诱发的渗透率的压力敏感性伤害是不可避免的。压敏效应的存在严重影响了低渗油田的开发。因压敏效应的发生，井壁附近地层渗透率值只占供液边界处渗透率值的45 %左右。当地层压力下降5MPa 时产量下降可达13 %左右。高油井产能将大幅度降低井底流压，有一方面可提高产量；另一方面会使井底附近地层的压力大幅度降低。所以，控制好井底流压，保持一定的生产压差，才会降低敏感性伤害，才能获得高产能的油井。
参考文献
[1]陈敏. 国内外低渗透油田开发技术现状[J]. 中国石油和化工标准与质量,2012,01:155.
[2]朱绍鹏,李茂,劳业春,刘双琪,叶苗. 考虑压敏效应的油藏数值模拟研究[J]. 吐哈油气,2012,04:361-363.
[3]孙磉礅. 油藏物性对低渗储层压敏性影响的试验研究[J].
石油天然气学报,2013,03:118-121+167.