储层应力敏感性评价模型及其影响因素.pdf

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1、中国西部科技2014年6月第13卷第06期总第299期27储层应力敏感性评价模型及其影响因素杨_琴毒刘忠华谢嘉匡晋梅侯家丹(重庆科技学院石油与天然气工程学院，重庆沙坪坝401331)摘要：本文针对致密砂岩储层具有较强应力敏感性的特点，在前人研究的基础上，阐述了应力敏感性与有效应力的关系，总结了前人研究得出的储层应力敏感性的主要评价模型，并深入分析了应力敏感性的主要影响因素。认为致密砂岩储层存在应力敏感性，并且此敏感性与内因(如岩石压缩系数、地层温度、地层压力、岩石组份等)、外因(如工作液性质、加压时间等)有着密不可分的关系。在开发过程中应该充分结合储层特点和开发需要，综合考虑内因和

2、外因对其的影响，从而更好地指导致密储层油气的勘探开发。关键词：有效应力；应力敏感性；渗透率；变形介质DOI：10．3969／j．issn．1671—6396．2014．06．0111引言Oef=Pc—aP——(式1)我国的可采天然气资源中，埋藏深度超过3500m的低式1中：口为有效应力；p为围压，MPa；口为等效渗透致密气占总量的58I39％【1]。2011年，我国致密气产量孔隙压力系数；p为孔隙压力，MPa。达256×100m，约占全国天然气总产量的1／4，已成为我国如果将应力敏感程度看作因变量的话，那么有效应力就天然气勘探开发中重要的领域]。2020年，我国天然气总产为其自变量

3、。所以说，应力敏感效应对储层的影响主要表现量有望达到2300×10m3，其中常规天然气1100×10m，在有效应力对储层渗透率的影响上。致密气800×10m3【。致密气的产量占我国天然气产量的比3应力敏感性的主要评价模型重越来越大，为缓解我国能源消费的需求和维护国家能源的3．1指数形式评价模型安全战略都起到重要作用。1986年Pedrosa等提出指数形式评价模型如下[9】．致密气藏的开发普遍受到储层应力敏感性的影响。FaRK=ae—～(式2)和Davist】通过砂岩流动实验发现渗透率随有效应力的增加式中：为渗透率，×10。um；o-为有效应力，MPa；而降低，揭示了渗透率受储层应力

4、敏感效应的影响，其效应直、b为拟合系数，量纲为1。接影响油气井的产能。所以，研究应力敏感效应下的致密气从式2可以看出，b值越大，储层应力敏感性越强。渗流理论就显得尤为重要。本文在前人研究的基础上综述了3．2二次三项式评价模型应力敏感性与有效应力的关系和应力敏感性的主要评价模2002年范学平等提出二次三项式评价模型为【0】：型，并分析了致密砂岩储层应力敏感性评价模型的主要影响K／Ko=1AD+C2AO'+c3——(式3)因素。式中：为渗透率，×10。!-tm；Ko为初始渗透率，×2应力敏感性与有效应力的关系10um；A为有效应力变化，取围压与孔隙压力之差，应力敏感是指渗透率随有效应力

5、的变化而变化，并且，MPa；C1、C2、C3为拟合系数，量纲为1。应力敏感性越强，流固耦合作用越大。这种现象是具有两面从式3可以看出：应力敏感性主要由C1值决定；C1值越性的【5]：有效应力的增大，一方面，导致储层的弹塑性变形，大应力敏感性越强。增大了地层的弹性驱油能力，这对提高油气井的产量是有利3．3三次四项式评价模型的；另一方面，有效应力增大会使地层的孔隙被压缩，导致2000年张守良等提出三次四项式评价模型为【“】：岩石渗透率降低，从而影响气井产能，这对致密气的采出是K=ax3+bxz+cx+——(式4)非常不利的。在考虑应力敏感效应对气井产能的影响时，一式中：为渗透率，×10

6、。t．1m；a、b、c、d为拟合系般考虑其不利的因素。数，量纲为1；为岩样破坏比。1923年，Terzaghi[6J在含水饱和土壤力学特征研究基础从式4可以看出：a值和b值起主要影响作用；其值越上提出了有效应力原理，即有效应力等于上覆压力减去孔隙大储层应力敏感性越强。压力。而1942年，Boit[在研究三轴压缩力学问题的时候，3．4幂律式评价模型发现低渗透多孔介质(如岩石)不适合应用Terzaghi的原理，1986年Bemabe等提出幂律式评价模型为[】：随后提出修正后的有效应力原理，即在原来的基础上加入了K／：0．9897e。等效孔隙压力系数，有效应力等F上覆岩层压力减去等效孔隙

7、压力。其中，等效孔隙压力等于孔隙压力与等效孔隙压力口：oo569J(~)~。一瓦系数之积，等效孔隙压力系数介于0和1之间。式中：为渗透率，×10～lam2；Ko为初始渗透率，×10um；o为有效应力，MPa；为孔隙度，％；口为拟有效应力计算公式如下】：28开发应用合系数，量纲为1。4．1．3含水饱和度从式5可以看出：n值随√／增大呈幂律关系降低；含水饱和度越高，储层应力敏感性越强。傅春梅等【”、a值越小应力敏感性越弱。李孟涛等I2】指出，水的存在降低了渗透率，导致了应