地层压力保持水平对低渗透油藏渗透率的影响.pdf

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第39卷第2期石油钻探技术Vo1．39NO．22O11年3月PEFROIEUMDRIILINGTECHNIQUESMar．，2Ol1●油气开采doi：10．3969／j．issn．1001—0890．2011．02．021地层压力保持水平对低渗透油藏渗透率的影响刘丽房会春顾辉亮(中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营257015)摘要：低渗透油藏岩性致密、渗流阻力大、压力传导能力差，地层压力下降会对渗透率造成部分不可逆伤害而影响油井产能。通过室内流动试验模拟地层压力的升降过程，基于原始地层压力下的油藏渗透率，研究了不同地层压力保持水平下渗透率的保留程度；借助压汞、核磁共振、岩石力学等试验手段，对地层压力升降过程中渗透率的变化机理进行了分析。认识到地层压力下降对渗透率的伤害程度取决于岩石的初始渗透率、地层压力初次回升时机和地层压力升降次数等三个主要因素；明确了岩石的弹塑性变形是导致孔喉平均半径减小、渗透率下降的根本原因，其中塑性变形是造成渗透率不能完全恢复的主因；提出了岩石初始渗透率越低，越应及早注水保持地层压力开采的观点。关键词：低渗透油气藏；渗透率；地层压力；孔隙喉道半径；岩石变形；弹性模量中图分类号：TE348文献标识码：A文章编号：1001-0890(2O11)02—0104～04TheImpactofFormationPressureMaintenanceonPermeabilityinLowPermeabilityReservoirsLiuLiFangHuichunGuHuiliang(GeologicalScientificResearchInstitute，ShengliOilfieldCompany，Sinopec，Dongying，Shandong，257015，China)Abstract：InIOWpermeabilityreservoirs，reservoirpressuredeclinewouldinduceirreversibledamagestofor—mationpermeabilityandreducewellproductivity．Permeabilityatdifferentreservoirpressurewasstudiedusingex—perimentalstudy．Throughmercury-injectiontest，nuclearmagneticresonancespectrometryanalysisandrockme—chanicstest，themechanismofpermeabilitychangeinreservoirpressurefluctuationwasanalyzed．Thedegreeofrockpermeabilityreductiondependsonitsinitialpermeability，pressurereboundtimeandcyclesofpressureupanddown．TheresultsdemonstratedthatthereductionofporethroatfromrockdeformationiSthekeyfactorofrockpermeabilityreduction．Permeabilitycan’tbecompletelyrecoveredduetoplasticdeformation．Sowesuggestthatthelowertheinitialrockpermeability，theearlierthewaterfloodingtime．Keywords：lowpermeabilityreservoir；permeability，formationpressure；porethroatradius；rockde—formation；moduleofelasticity生产实践表明，低渗透油田投产后，若能量补充不及时，地层压力大幅度下降，会引起油井产量的迅1试验方案设计速递减，以后即使采用注水、注气等方式恢复地层压1．1试验岩心力，油井产量也难以恢复l1伽。大部分国内外学者和研究人员都认为，地层压力的下降和上升，会造成岩试验岩心全部为取自胜利油田滨425井的柱塞石承受的净上覆压力的变化，使低渗透油藏岩石的样品，样品除油除盐并在低于65℃的温度下烘干，渗透率受到伤害而影响其产能_4。但前人的研究然后施加1．2MPa的净上覆压力测定地面条件下成果评价的都是地面渗透率随净上覆压力变化的规律，没有考虑地层压力下降对地层条件下渗透率的收稿日期：2OlO—O3—23；改回日期：2011-0卜18影响，不能有效指导低渗透油藏的水驱开发。为此，基金项目：中国石化胜利油田分公司项目“地层压力保持水平对低渗透油藏注水开发效果的影响研究”(编号：YKSO902)部分研究内容笔者采用胜利油田某低渗透油藏的天然岩心，通过作者简介：刘丽(1972～)，女，河南温县人。1995年毕业于石油大室内试验模拟地层压力的升降过程，分析了地层压学(华东)采油工程专业，2005年获中国石油大学(华东)油气井工程专力保持水平与渗透率之间的关系，为高效开发低渗业硕士学位，X-程师，主要从事油气层渗流机理的实验研究工作。透油藏提供了理论依据。联系方式：(0546)87】5380，liuli一1972@163．corfl 第39巷第!期刘丽等：地层压力保持水平对低渗透油藏渗透率的影响的空气渗透率为(1～5O)×10／xm，肉眼观察试验1OO岩心全部为基质孔隙岩心，无明显裂缝存在。O951．2试验流体090根据滨425井的地层水分析资料配制总矿化度0．85为16000mg／L的KC1溶液作为饱和介质，以保证0．80岩心不发生水敏；选择使用0．22m滤膜过滤后的075中性煤油作为测定不同地层压力保持水平下渗透率的流动介质。———高————————赢———5p／r，1．3试验压力和温度图l地层压力保持系数与渗透率保留系数的关系曲线Fig．1Therelationshipofpermeabityretentionfactor根据试验样品的埋藏深度(约2600m)及岩石withpressuremaintenancefactor密度(2．3kg／L)，计算得到施加的上覆压力为6O保持水平的下降，继续降低地层压力则渗透率的下MPa；由油井压力测试资料获得滨425井的原始地降幅度越来越小。层压力为32MPa；由于该试验主要考察地层压力变从图l还可观察到，岩心的空气渗透率越低曲化对岩心渗透率的影响，因此试验在常温下进行，试线的位置越靠下，即在相同的地层压力保持系数下，验温度保持在25℃。▲◆■●油藏岩石空气渗透率越低渗透率保留系数越小。这==一}l1．4试验方法1513一现象表明，对于低渗透油藏，岩石渗透率越低，地432745××××层压力下降对渗透率的伤害程度也越大。1)对柱塞样品抽真空饱和OOKOCO1溶液，用煤油驱替建立束缚水饱和度；mmmm2．1．2地层压力单次下降过程中渗透率的变化机理2)同时加上覆压力和孔隙压■力，分别加至60mPa利用压汞试验测得了7组不同渗透率级别的岩===和32MPa，测定束缚水饱和度下8的2油4相渗透率；&1l8心在地层压力下降前后岩石平均孔喉半径的变化规3)保持上覆压力60MPa不××变×，逐步改变孔隙OO0律，结果见图2。从图2可看出，地层压力下降导致压力，模拟地层压力的升降过程，测定不同孔隙压力岩石的平均孔喉半径减小。由于岩石的渗透率与平下的油相渗透率；～均孑L喉半径呈正相关[4]，因此，地层压力下降，平均4)以原始地层压力P．作为地层压力基值，定孔喉半径减小，使岩石的渗透率也呈现下降趋势，并义p／p．为地层压力保持系数，用来描述地层压力的且渗透率越低，地层压力下降所导致的平均孔喉半保持水平；以原始地层压力下的渗透率K．作为渗径的降低幅度越大，相应的渗透率降低幅度也越大。透率基值，定义K／K为渗透率保留系数，用来描述渗透率的伤害程度；绘制地层压力升降过程中的25p／p．一K／K关系曲线。2．0莹2试验结果分析1．52．1地层压力单次下降对渗透率的影响102．1．1地层压力单次下降过程中渗透率的变化规律0．5保持上覆压力不变，逐步降低岩心孔隙压力，使0I234567孔隙压力由原始地层压力单调降至50的原始地岩心号层压力，分别绘制了空气渗透率级别不同的7块岩岩心l丘=15x10；岩心2=50×10m；岩心3=1O0×10p．m。；岩64K,=200×10pm；岩心5=3Oo×1o一Ixm；心的p／p．K／K关系曲线，结果见图1。岩心6一35o×lOlam；岩心7一500x10IL11从图1可以观察到：虽然岩心的渗透率级别不图2地层压力下降前后平均孑L喉半径对比同，但渗透率都呈现出随地层压力下降而减小的趋Fig．2Meanporethroatradiusbeforeafterpressuredrop势。在地层压力保持水平较高的情况下，随着地层对于不同渗透率的低渗透岩心分别进行核磁共压力的降低，渗透率下降幅度较大，但随着地层压力振分析，得到了岩心的核磁共振，厂谱图，见图3。 ·J06·石油钻探技术从图3可看出，岩心渗透率越低，T谱图波峰对应地层压力保持系数由1．00单调降至0．9O时，渗透的T2值越小。由于T。值与岩心孔喉半径正相关，率保留系数随着地层压力的下降而下降，由1．O0降因此反映出渗透率越小，小孔喉越多的趋势。而相至为0．90；然后地层压力保持系数由0．90回升至对于大孔隙，地层压力下降小孔喉容易闭合，因此对1．O0，渗透率保留系数只能恢复到0．97。在地层压于低渗透油藏，渗透率越低，随地层压力下降平均孔力的二次升降过程中，当地层压力保持系数由1．00喉半径减小幅度越大，渗透率降低幅度越大，油藏受降至0．90时，渗透率保留系数沿着与初次回升相同伤害程度也越大。的轨迹由0．97降至0．90，继续降低地层压力至地层压力保持系数为0．5O，渗透率保留系数由0．9O—．_．143×10IlI11降至0．83，然后地层压力保持系数由0．5回升至—．卜_5．27×101．tm1．O()，渗透率保留系数只能恢复到0．90。40o00趟—●广_8．9l×10um馨2．2．2地层压力初次回升时机和升降次数对渗透咖30OO0—-．．12．4X10un1坦率的影响—’I16．4×lOurn20000—●一23．1×10一llITl0选择地层压力由下降开始初次回升时对应的地层压力保持系数来表示地层压力初次回升时机，对l0o00应的地层压力保持系数越大，地层压力初次回升时0机越早。保持地层压力升降次数相同，考虑了5种l0×l0l0X102lO×103lO×l010×l0l0×1O10×10’不同的地层压力初次回升时机，绘制了同一地层压弛豫时间／ms力保持水平下渗透率保留系数与地层压力回升时机图3岩心核磁共振测试谱图的关系曲线，见图5。由图5可看出，地层压力初次Fig．3NMRspectrumforcoreplugs回升时机越晚，相同地层压力保持水平下的渗透率保留系数越小，油藏受伤害程度越大。2．2地层压力多次升降对渗透率的影响2．2．1地层压力多次升降过程中渗透率的变化规律保持上覆压力不变，先将孔隙压力由原始地层压力P；降至某一压力P，再回升至原始地层压力P，然后再降低至更低压力P(P