《红河油田长8储层应力敏感性研究》.pdf

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第17卷第3期重庆科技学院学报(自然科学版)2015年6月红河油田长8储层应力敏感性研究李嘉瑞陈付虎姚昌宇沈妍斐(1．中石化华北分公司工程技术研究院，郑州450006；2．中石化华北分公司勘探开发研究院，郑州450006)摘要：红河油田属于发育天然裂缝的低孔低渗致密油藏，衰竭式开发使得该油田存在应力敏感伤害的可能。通过几口井长8储层岩心的室内应力敏感实验，在对行业标准中关于应力敏感实验评价方法提出改进措施的基础上，定量评价基质岩心与裂缝岩心的应力敏感损害程度。运用数值模拟软件分析应力敏感对单井生产动态的影响，模拟结果表明应力敏感是前期产量递减和含水率上升的影响因素之一。通过不同生产制度下应力敏感的伤害程度分析，提出降低应力敏感伤害的建议。关键词：红河油田；低渗储层；应力敏感；数值模拟中图分类号：P618文献标识码：A文章编号：1673—1980(2015)03—0052—04如何高效开发低渗透油田是近年来石油工作者显低于不考虑应力敏感的各项生产指标，应力敏感的研究重点和难点。鄂尔多斯盆地南部的红河油田是前期产量递减快的重要影响因素之一，并通过数储层低渗致密，在油藏衰竭式开发过程中，随着地层值模拟等技术手段对生产制度进行了优化。压力的不断降低，储层岩石所承受的有效应力不断1应力敏感的伤害机理增加，造成岩石骨架颗粒变形和岩石中微裂缝的闭合，从而导致储层岩石渗透率、孔隙度以及岩石的压(1)裂缝性储层的应力敏感伤害。天然裂缝在缩系数等发生变化⋯。应力作用下，会发生一定程度上的闭合现象(图1对长8储层岩心进行室内应力敏感实验，提出(a))。新的评价方法并对3口井的实验数据重新做定量评(2)岩石弹塑性变形的应力敏感伤害。随着岩价，认为裂缝发育区的应力敏感性强于基质区，尤其石弹塑性变形的发生，孔隙空间会呈指数趋势降低，表现在有效应力增加的初期。利用Eclipse数值模这将降低岩石的渗透率。对于低渗油田来说，孑L隙拟软件，考虑储层应力敏感开展数值模拟研究J。中一些细小的喉道将变得更小，形成严重的贾敏效模拟结果表明考虑应力敏感性的各项生产指标都明应(图1(b))。图1应力敏感的伤害机理示意图收稿日期：2014—09—12基金项目：中石化科研攻关项目“鄂南致密砂岩油田水平井高效开发关键技术”(P12130)作者简介：李嘉瑞(1987一)，男，河南濮阳人，硕士，助理工程师，研究方向为压裂酸化。·52· 李嘉瑞，等；红河油田长8储层应力敏感性研究(3)黏土矿物的应力敏感伤害机理。Bernabe实验按照(SY／T5358—2002储层敏感性流动实和Berryman等人的研究结果认为：黏土矿物相验评价方法》，用氮气做驱替介质，测试气相压敏。根比于岩石，压缩性更大，更容易在孔隙压力降低的过据压裂施工停泵压力，推测红河油田长8层闭合压力程中膨胀；而分散状的黏土矿物附着物，极有可能随在40MPa以下。考虑生产流压较低，气相测试压力着流体的流动及孔隙压力的降低而产生运移，堵塞取3．0，5．0，10．0，15．0，20．0，25．0，30．0，35．0，40．0喉道(图1(c))。MPa。升压后测渗透率，随即测前一压力点的降压恢复渗透率，依次降压测试恢复渗透率，实验结果见图2岩心应力敏感实验2。从图2可以看出，红河373井和红河50井的岩心，2．1基质岩心的应力敏感实验在有效应力降低的初期，渗透率伤害可以恢复，而红选取3口井长8层均不发育微裂缝的岩心进行河49井难以恢复。分析认为红河49井岩心以塑性基质储层应力敏感性分析。变形为主，红河373井与红河50井以弹性变形为主。O．10、呈量0．09呈苫宝0．080槲褂0．07薄蝴o．06斑抛集o．05j有效应力／MPa有效应力／MPa国内应力敏感的主流评价指标有应力敏感系数以下的测点无实际的工程应用价值。法和渗透率损害率法J：应力敏感系数法能够定性在设计基质地层的应力敏感实验时，可根据地的分析有效应力对渗透率的影响；渗透率损害率法层承受的实际有效应力来确定实验围压的变化范能定量描述在实验最大有效应力与最小有效应力下围。根据现有的实验数据，拟合这3口井在最大有的渗透率值的变化率，该方法为行业评价标准(SY效应力下的渗透率值(见图3)。标准)。表1岩心气测压敏SY标准评价结果井号渗透率损害率，％红河37366．79红河4955．97红河5040．92按照红河油田长8储层的岩石力学实验结果，图3渗透率与有效应力拟合曲线平均垂向主应力梯度为0．025MPa／m，2000m埋深的地层上覆岩石压力为50．0MPa。红河油田的平30．0—50．0MPa符合实际地层有效应力的变均地层压力系数为0．919，储层埋深2000m的地层化范围，上覆压力不变，孔隙压力从原始地层压力降压力为l8．4MPa。为0。因此以30．0，50．0MPa为基准，计算红河373岩石承受的有效应力等于围压(模拟上覆岩石井的渗透率损害率为20．1％，红河49井的渗透率压力)减去孔隙压力，然而2000m地层所承受的有损害程度为12．9％，红河50井的渗透率损害程度效应力范围应该是31．6～50．0MPa。按照SY标准为5．7％。围压从0MPa增加到50．0MPa，评价结果一般为中2．2裂缝岩心的应力敏感实验偏强或更强，即表示低渗透地层存在强应力敏感j。红河油田在开发过程中表现出局部地区裂缝发实际上对埋深2000m左右的储层而言，30．0MPa育的特征，但所取岩心均无裂缝。因此为研究发育．53． 李嘉瑞，等；红河油田长8储层应力敏感性研究4332211天然裂缝岩心的应力敏感，将岩石加压起裂，人为制为研究应力敏感对单井产量的影响，选择应力∞∞∞∞∞∞如O造裂缝。实验岩心取自镇探1井长8储层。敏感较强的红河373井实验数据开展应力敏感对产量的影响研究。根据红河373井的地质资料与压裂施工情况，建立直井压裂后的均质单井理论地质昌模型。6：根据该井实际生产情况，以4m／d的产量进行镁蒯配产，分别模拟考虑应力敏感与不考虑应力敏感条件下单井生产5a的生产动态。储层厚度参考红河373井测井解释结果，有效厚度15m，射孔5m后压Ol02O304050裂形成缝长200131的双翼缝，模拟结果见图5。有效应力／MPa图4镇探1井裂缝性岩心应力敏感实验结果红河油田因垂向应力较强，难以形成天然水平_口裂缝，多发育高角度的垂直裂缝，此时促使裂缝闭合曼咖的主要应力为水平最小主应力。根据岩石力学实验黑}L结果及地应力研究结果，平均水平最小主应力方向为北东171．6。，水平最小主应力梯度为0．0154～0．0170MPa／m范围内，平均为0．0161MPa／m。镇探1井埋深21741TI，孔隙压力为20．0MPa，水平最小主应力为35．0MPa。通过垂向应力梯度和地层压力梯度确定有效应力的变化范围为15．0～35．0MPa。根据实验结果分析，镇探1井裂缝性岩心的渗透率从4．500×10一m降到0．079×10～m，渗透率损害点率高达97．8％，且伤害几乎不可逆。*．}L3考虑基质应力敏感的油藏数值模拟通过Rocktab关键词，将岩石的压缩模拟为压生产时间，d力的函数，岩石的渗透率随着网格块压力的降低而(b)产水l{fl线降低。这种压缩可假设为不可逆或可逆2种情况。图5考虑应力敏感与不考虑应力敏感模拟结果对比输入Eclipse中的上覆压力是关于深度的函数，假设上覆岩层不随时间而发生变化，上覆压力比流体压从图5中可看出随着生产的进行，地层压力的力大。这种情况下可用渗透率和孔隙流体压力的关下降，应力敏感伤害显现。考虑应力敏感条件下，气系来表示岩石的压缩性，见表2。井稳产期缩短，13产水量增加。红河373井的渗透率损害率为20．1％，生产1800d的累计产量比无表2红河373井渗透率系数随地层压力的变化表应力敏感时少了10％，含水率明显升高。通过适当关井恢复地层压力，保证井底压力，防止出现较严重的应力敏感伤害。根据应力敏感的特点，制定不同的间歇式关井生产制度，寻求降低伤害的方法。图6(a)中的开关井周期为关井30d后，开井生产30d；图6(b)中的关井周期为关井10d后，开井生产60d。2种间歇式关井预测结果表明，开关井周期越短，关井时间越长，则稳产时间越长；而开关井周期越长，关井时间越短，稳产时间相应变注：k0为原始地层压力所对应的渗透率值，k0=O．047×10．’m；1为某地层压力所对应的气测渗透率值(经应力敏感性实验测定转换)。短，但采油速度相对较快。实际生产中，应根据应力·54· 李嘉瑞，等；红河油田长8储层应力敏感性研究443322llO443322llO敏感性的强弱、应5力敏O感5伤O害5的0可5逆0程度5、O地层压力5O50505O505结语恢复速度以及是否能够达到较快的生产速度这几个因素综合制定开关井制度。(1)分别讨论了基质岩心和裂缝性岩心的应力敏感评价思路。根据不同地层的埋深、地层压力、最小主应力，设计应力敏感实验，评价地层应力敏感程度。(2)天然裂缝发育储层更容易出现强应力敏感三珂圈{性特征。在有效应力增加初期，渗透率即出现较大矮艟、的损害，符合实际开发中裂缝发育区早期产量高，递匝减迅速的特征。(3)基质地层的应力敏感性不强。通过数值模O5o01O0ol500生产时间／d拟结果分析，适当关井保持地层压力的手段可行性(a)关30d，开3Od与连续生产对比l}I1线较高。(4)可根据实验中岩心渗透率伤害强弱程度及f可逆性，决定是否采用关井恢复地层压力的措施以_。及如何优化开关井制度。曼咖翅参考文献觚[1]宋传真，郑荣臣．致密低渗气藏储层应力敏感性及其对单井产能的影响[J]．大庆石油地质与开发，2006(6)：47—49．生产时间，d[2]代平．低渗透应力敏感油藏实验及数值模拟研究[D]．(b)关10d，开60d与连续生产对比曲线成都：西南石油大学，2006：35—46．图6不同间歇式关井与连续生产的日产油量对比[3]BernabeY．TheEffectivePressureLawforPermeabilityinChelmsfordGraniteandBarreGranite『J]．Int1．J．Rock4考虑应力敏感伤害的生产制度建议Mech．，MinSci．&Geomech．Abstr，1986，23(3)：267—(1)实验结果表明天然裂缝对应力的敏感性275．强，容易在应力作用下闭合导致渗透率大幅度下降。『4]BernabeY．TheEffectivePressureLawforPermeabilityduringPorePressureandConfiningPressureCyclingof对于裂缝性油藏的开采而言，应该严格注意动液面的高度，控制井底流压，保持地层压力，避免造成不SeveralCrystallineRocks[J]．J．Geophys．Res，1987，92(B1)：649—657．可逆的应力敏感伤害。模拟结果表明，控制开关井[5]BerrymanJG．EffectiveStressforTransportPropertiesof次数可在一定程度上减少应力敏感对地层的伤害，InhomogeneousPorousRock[J]．J．Geophys．Res，1992，开关井制度可根据地层敏感伤害程度、生产速度等97(B12)：409—417．因素综合决定。[6]李传亮．储层岩石的应力敏感性评价方法[J]．大庆石(2)对于实验中出现的伤害较为严重且不可逆油地质与开发，2006，25(1)：40—42．的岩心，即随着有效应力的减小仍无法恢复原有渗[7]李传亮．低渗透储层不存在强应力敏感[J]．石油钻采透率(图2中红河49井)的岩心以塑性变形或结构工艺，2005，27(4)：61—63．性损坏为主。对于此类地层，采取关井恢复地层压[8]李闽，陈昊．低渗砂岩储层岩石应力敏感实验与理论研力措施时已经发生不可逆伤害，地层恢复效果差，故究[J]．钻采工艺，2006，29(4)：91—93．不推荐这类井使用关井保压措施。(下转第84页)·55· 卢志翔：网络学习系统个性化实时推荐策略研究BalabanoviCM，ShohamY．Fab：Content—Based，Collab—(3)：85—88．orativeRecommnendation[J]．Communicationsofthe李景，孟连生．构建知识本体方法体系的比较研究ACM，1997，40(3)：66～72．[J]．现代图书情报技术，2004(7)：17—22．冯翱，刘斌，卢增祥，等．OpenBookmark：基于Agent的许云，樊孝忠，张锋．基于知网的语义相关度计算[J]．信息过滤系统[J]．清华大学学报(自然科学版)，2001北京理工大学学报，2005，25(5)：411—414．ResearchontheReal—-timeRecommendingStrategiesforPersonalizedOnlineStudyLUZhixiang(InformationEngineeringCollegeofNanningUniversity，Nanning530200，China)Abstract：Theunlimitedresourceonlineprovideuserswithvaliousoptionsandinitialedstudy，butitalsorequiresuserstospeedupacquirementofpersonalresource．Thisarticleproducesareal—timerecommendingmodelandcomputingbasedontheanalysisofcurrentpersonalrecommendtechnologiesaswellasconsiderationofstudypro—gressionandsemanticrelevance．Thearticlealsodiscussedmodelconstruction，learnerconstruction，semanticrele—vanceandcomputinganddesignedaframeworkandprocessforpersonalizedrecommendingforoptimumresulttoof-ferasolutionpromotingtheefficiencyofonlinestudy，inhopeofcontributingtothepersonalizedonlinestudyre—search．Keywords：personalizedrecommendation；real—timerecommendation；recommendationstrategy(上接第55页)StudyofStressSensitivityofChang8ReservoirinHongheOilfieldLIJiaruiCHENFuhuYAOChangyuSHENyn咖(1．SinopecNorthChinaCompanyResearchInstituteofEngineeringTechnology，Zhengzhou450006，China；2．SinopecNorthChinaCompanyResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment，Zhengzhou450006，China)Abstract：Hongheoilfieldbelongstolowporosityandlowpermeabilitytightreservoirwithnaturalfracture；hereex—iststhepossibilityofstresssensitivitydamageduetodepletiondevelopment．Thecoresandfracturedcoresstresssensitivitydegreewasevaluatedaccordingtoseveralwellsreservoircoresofinteriorstresssensitivityexperiments，basedontheimprovedevaluationmethodofindustrystresssensitivityexperimentstandard．Numericalsimulationsoftwarewasusedtoanalyzetheeffectofstresssensitivityonthesinglewellproductionperformance；thesimulationresultsshowthatthestresssensitivityisoneofthefactorsthataffecttheearlyyielddecreasingandwatercutrising．Throughanalysisofdamagedegreeofsensitivityunderdifferentproductionsystem，itputforwardasuggestionthatcouldreducethestresssensitivitydamage．Keywords：Hongheoilfield；lowpermeabilityreservoir；stresssensitivity；numericalsimulation·84·