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压敏效应对低渗透油田开发的影响

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效应 渗透 油田 开发 影响
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2001 年 7 月第 16 卷 第 4 期      西 安 石 油 学 院 学 报 (自 然 科 学 版 ) i′ N    2001V o l. 16 N o. 4收 稿 日 期 : 2000210205作 者 简 介 : 阮 敏 (19662) , 男 , 河 南 夏 邑 人 , 讲 师 , 硕 士 , 主 要 从 事 油 气 田 开 发 研 究 工 作 编 号 : 100125361 (2001) 0420040202压 敏 效 应 对 低 渗 透 油 田 开 发 的 影 响on en t (西 安 石 油 学 院 科 研 处 , 陕 西 西 安   710065)摘 要 : 认 为 低 渗 透 油 田 开 发 难 度 大 的 主 要 原 因 之 一 在 于 渗 透 率 较 低 . 为 弄 清 渗 透 率 与 压 力 的 关 系 ,以 实 验 为 基 础 , 利 用 油 田 天 然 岩 心 模 拟 油 田 开 发 过 程 , 研 究 压 力 的 变 化 对 岩 心 渗 透 率 的 影 响 ; 分 析了 渗 透 率 的 压 力 敏 感 性 特 征 以 及 低 渗 透 油 田 开 发 中 存 在 的 压 敏 效 应 . 指 出 随 着 开 发 过 程 的 进 行 , 地层 压 力 逐 渐 下 降 , 进 而 因 油 藏 压 力 的 降 低 所 诱 发 的 渗 透 率 的 压 力 敏 感 性 伤 害 将 不 可 避 免 , 最 终 导 致的 渗 透 率 损 失 对 低 渗 透 油 田 开 发 的 影 响 是 巨 大 的 . 研 究 表 明 因 压 敏 效 应 的 存 在 , 在 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 5M , 产 量 下 降 可 达 13% 左 右 词 : 低 渗 透 ; 压 敏 效 应 ; 油 田 开 发 ; 地 层 压 力中 图 分 类 号 : T   文 献 标 识 码 : 透 油 田 开 发 中 一 个 最 根 本 的 问 题 就 是 如 何提 高 低 渗 透 油 田 的 油 井 产 能 . 油 井 产 能 的 高 低 在 很大 程 度 上 受 岩 石 渗 透 率 的 直 接 影 响 渗 透 率 体 现 了 岩 石 的 综 合 导 流 能 力 , 它 的好 坏 决 定 了 流 体 的 渗 流 状 况 . 在 油 田 开 发 过 程 中 , 油藏 岩 石 内 压 力 是 不 断 变 化 的 , 即 随 着 开 发 过 程 的 进行 , 地 层 压 力 逐 渐 下 降 , 从 而 造 成 岩 石 有 效 压 力 (上覆 岩 石 压 力 与 岩 石 内 孔 隙 压 力 之 差 )增 加 . 由 于 有 效压 力 的 增 加 , 地 层 岩 石 受 到 压 缩 , 岩 石 中 的 微 小 孔 道闭 合 , 从 而 引 起 渗 透 率 的 降 低 , 而 渗 透 率 的 变 化 必 然会 影 响 地 下 渗 流 能 力 的 变 化 , 进 而 影 响 油 井 的 产 能 随 压 力 的 变 化 渗 透 率 发 生 变 化 的 现 象 称 渗透 率 的 压 力 敏 感 性 . 因 渗 透 率 的 压 力 敏 感 而 影 响 到油 田 的 开 发 称 为 压 敏 效 应 渗 透 率 的 压 力 敏 感 特 征111  压 敏 特 征 曲 线图 1 曲 线 表 示 在 不 同 有 效 压 力 $p 下 的 岩 心 渗透 率 K 与 有 效 压 力 的 关 系 . 该 曲 线 是 在 室 内 条 件 下测 得 的 . 所 用 岩 心 均 为 油 田 天 然 岩 心 , 渗 透 率 采 用 气测 法 测 定 , 有 效 压 力 采 用 环 压 模 拟 .(a)  砂 岩(b)  砾 岩图 1  K 与 $p 关 系 曲 线由 图 可 以 看 出 , 岩 石 渗 透 率 随 压 力 的 变 化 而 变化 , 具 有 压 力 敏 感 特 性 . 随 有 效 压 力 $p 的 增 大 ,渗 透 率 K 值 逐 渐 减 小 , 且 随 $p 的 增 大 , 渗 透 率 的 下降 幅 度 变 化 小 . 在 受 到 相 同 的 有 效 压 力 时 , 砾 岩 比 砂岩 的 渗 透 率 下 降 要 高 得 多 . 在 有 效 压 力 为 14M 砾 岩 渗 透 率 比 原 始 渗 透 率 减 小 了 85%~ 90% ,而 砂 岩 却 只 有 10%~ 20%. 曲 线 的 这 一 特 征 与 研 究 结 果 [1 ]相 一 致 隙 与 喉 道 变 形 理 论 可 知 , 砂 岩 受 压 缩 时 , 最先 被 压 缩 的 是 喉 道 , 而 非 孔 隙 . 在 岩 石 未 受 压 时 , 岩石 中 的 孔 隙 与 喉 道 并 存 . 当 加 压 时 , 岩 石 中 的 喉 道 首先 闭 合 , 而 孔 隙 基 本 不 闭 合 , 随 有 效 压 力 加 大 , 未 闭合 的 喉 道 数 越 来 越 少 , 且 多 为 不 易 闭 合 的 喉 道 , 致 使岩 石 受 压 后 压 缩 量 减 小 , 所 以 渗 透 率 下 降 趋 势 逐 渐减 缓 细 砂 岩 、 含 砾 砂 岩 和 砾 岩 的 压 敏 特 征图 2 为 细 砂 岩 受 力 恢 复 前 后 的 渗 透 率 随 压 力 变化 关 系 曲 线 , 图 中 纵 坐 标 为 岩 石 受 力 前 后 的 渗 透 率变 化 率 . 曲 线 显 示 : ① 岩 石 受 压 后 , 其 渗 透 率 发 生 了变 化 (随 压 力 的 增 加 而 降 低 ) ; ② 岩 石 在 卸 压 恢 复 后 ,岩 石 渗 透 率 有 一 定 程 度 的 恢 复 , 但 未 恢 复 到 初 始 值 ;③ 岩 石 渗 透 率 不 可 恢 复 量 约 为 3. 8%  细 砂 岩 压 敏 特 征 曲 线含 砾 砂 岩 和 砾 岩 具 有 与 细 砂 岩 相 同 的 压 敏 特征 , 其 渗 透 率 随 压 力 的 增 加 而 降 低 , 岩 石 卸 压 恢 复 都不 能 恢 复 到 初 始 值 . 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% 渗 透 率 的 因 素 主 要 是 岩 石 颗 粒 粒 度 、 分 选性 以 及 岩 石 中 泥 质 含 量 的 多 少 [2 ]. 对 细 砂 岩 来 说 , 其颗 粒 粒 度 均 匀 , 分 选 性 好 , 所 以 岩 石 中 孔 隙 空 间 的 长宽 比 接 近 于 1∶ 1 的 孔 隙 为 主 , 而 喉 道 次 之 . 在 受 到外 加 压 力 时 , 首 先 喉 道 闭 合 , 继 续 加 压 , 则 主 要 是 颗粒 受 压 弹 性 变 形 . 当 撤 除 压 力 时 , 岩 石 主 要 是 弹 性 恢复 , 但 仍 有 一 些 喉 道 不 能 张 开 , 导 致 渗 透 率 最 终 不 能恢 复 到 初 始 值 . 对 砾 岩 来 说 , 其 富 含 泥 质 , 且 颗 粒 粒度 不 均 匀 , 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 堵 塞 孔 道 , 再 加 上 喉 道 的 闭 合 , 故在 外 压 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 则 不 可 能 重 新 恢 复 到 原 态 , 造 成 渗 透 率 不可 恢 复 量 较 多 . 对 含 砾 砂 岩 则 介 于 砂 、 砾 岩 之 间 压 敏 效 应 对 低 渗 透 油 田 开 发 的 影 响由 于 低 渗 透 油 田 自 身 特 有 的 低 渗 透 率 、 低 孔 隙度 、 喉 道 细 小 等 不 利 的 储 层 条 件 , 使 得 低 渗 透 油 田 开发 投 入 大 、 开 采 难 度 大 、 产 能 低 、 效 益 差 . 若 开 采 方 式选 择 不 当 、 开 发 不 合 理 等 都 会 对 低 渗 透 油 田 开 发 造成 较 大 的 影 响 . 开 发 过 程 中 因 油 藏 压 力 的 降 低 所 诱发 的 渗 透 率 的 压 力 敏 感 性 伤 害 将 不 可 避 免 , 从 而 造成 的 渗 透 率 损 失 对 低 渗 透 油 田 开 发 的 影 响 是 较 为 重要 的 , 应 引 起 足 够 的 重 视 效 应 的 存 在 给 合 理 开 发 低 渗 透 油 田 提 出 了条 件 , 要 求 在 开 发 低 渗 透 油 田 时 更 应 注 意 选 择 合 理的 生 产 压 差 、 合 理 的 注 水 时 机 , 控 制 好 井 底 流 压 , 密切 注 意 地 层 压 力 的 下 降 并 保 持 合 理 的 地 层 压 力 效 应 引 起 的 渗 透 率 分 布 (图 3) 表 明 : 因 压敏 效 应 的 存 在 , 在 地 层 中 由 于 压 力 分 布 不 同 , 距 离 油井 不 同 半 径 处 的 渗 透 率 值 差 别 较 大 , 距 离 油 井 越 近的 地 方 , 渗 透 率 值 越 小 ; 越 远 的 地 方 , 渗 透 率 值 越 大 壁 附 近 渗 透 率 值 只 占 供 液 边 界 处 渗 透 率 值 的45% , 即 渗 透 率 值 在 井 壁 附 近 下 降 了 55% 是 因 压 敏 效 应 引 起 的 产 量 变 化 曲 线 . 由 图图 3  压 敏 效 应 引 起 的 渗 透 率 分 布 图图 4  压 敏 效 应 引 起 的 产 量 变 化 曲 线(下 转 第 45 页 )—14—阮 敏 等 : 压 敏 效 应 对 低 渗 透 油 田 开 发 的 影 响油 层 厚 度 590. 9m 303 层 , 平 均 单 井 28. 1m 14 层 ;增 加 动 用 储 量 240. 2× 104 t, 平 均 单 井 11. 4× 104 t;增 加 可 采 储 量 38. 2× 104 t, 平 均 单 井 1. 82× 104 t. 从对 比 情 况 看 , 达 到 了 方 案 设 计 要 求   侧 钻 井 分 类 效 果 表类 型 井 数 口 投 产 厚 度 (m 层 )初 期 产 状液 t 油 t 含 水 % 液 面 底 型 6 71. 2 42 143. 6 52. 0 64 1 301挖 掘 储 层剩 余 油 型主 断 层 7 100. 4 51 113. 4 89. 3 21 1 404平 面 3 41. 7 21 136. 7 26. 1 81 1 471层 间 1 10. 5 5 39. 6 10. 7 73 1 037小 计 11 152. 6 77 289. 7 126. 1 56 1 389挖 掘 构 造 剩 余 油 型 4 69. 6 35 136. 0 43. 4 68 843合 计 21 293. 4 154 569. 3 221. 5 61 1 31321 口 井 共 投 产 油 层 198. 5m 92 层 , 平 均 单 井9. 5m 4 层 ; 投 产 干 层 69. 6m 46 层 , 平 均 单 井 射 开3. 3m 2 层 ; 射 开 水 淹 层 25. 3m 16 层 , 平 均 单 井 1. 2m 1 层 ; 投 产 初 期 日 产 液 569. 3t, 油 221. 5t, 含 水61% , 平 均 动 液 面 1 313m , 平 均 单 井 日 产 液 27. 1t,日 产 油 10. 6t, 比 油 田 平 均 单 井 产 油 量 2. 7t 增 加 了7. 9t, 达 到 了 较 好 的 增 产 效 果 结   论(1) 老 井 侧 钻 技 术 是 高 含 水 期 严 重 非 均 质 油 藏挖 潜 剩 余 油 的 重 要 手 段 , 而 且 具 有 较 好 的 经 济 可 行性 , 操 作 性 比 较 强 ;(2)不 断 加 深 对 剩 余 油 分 布 规 律 认 识 , 找 准 潜 力所 在 , 是 设 计 高 效 侧 钻 井 的 关 键 ;(3)三 维 地 震 解 释 与 精 细 地 层 对 比 相 结 合 , 准 确描 述 微 构 造 , 是 找 准 构 造 型 剩 余 油 的 有 效 手 段 ;(4)在 精 细 研 究 的 基 础 上 , 通 过 侧 钻 适 当 加 深 兼探 深 层 位 油 层 , 对 老 区 深 层 位 滚 动 勘 探 具 有 重 要 意义 . 1999 年 该 区 4 口 井 在 侧 钻 过 程 中 发 现 了 新 油层 、 新 储 量 : 权 艳 梅(上 接 第 41 页 )可 以 看 出 , 在 地 层 压 力 下 降 过 程 中 , 由 于 压 敏 效 应 对产 量 的 影 响 较 大 . 当 地 层 压 力 下 降 5M 产 量 下降 可 达 13% 左 右 结   论(1) 油 田 开 发 过 程 中 因 油 藏 压 力 的 下 降 所 诱 发的 渗 透 率 的 压 力 敏 感 性 伤 害 是 不 可 避 免 的 ;(2) 细 砂 岩 的 压 敏 所 造 成 的 渗 透 率 不 可 恢 复 量约 3. 8%、 含 砾 砂 岩 渗 透 率 不 可 恢 复 量 约 6%、 砾 岩渗 透 率 不 可 恢 复 量 为 12% ;(3) 压 敏 效 应 的 存 在 对 低 渗 透 油 田 开 发 的 影 响是 巨 大 的 . 因 压 敏 效 应 的 存 在 , 在 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 5M 产 量 下 降 可 达 13% 左 右 ;(4) 开 发 低 渗 透 油 田 时 应 特 别 注 意 注 水 时 机 ,保 持 合 理 的 地 层 压 力 , 并 选 择 合 理 的 生 产 压 差 文 献 :[1 ]  孙 广 忠 . 岩 石 结 构 力 学 [M ]. 北 京 : 科 学 出 版 社 , 1994.[2 ]  罗 蛰 潭 . 油 层 物 理 [M ]. 北 京 : 地 质 出 版 社 , : 权 艳 梅—54—贾 云 超 等 : 老 井 侧 钻 技 术 在 高 含 水 期 增 油 挖 潜 的 研 究 L w u ic ou t, m P u L I Z et a l ( X i’10021,i , Ch I 2001 V. 16 N. 4 p. 28231, 35D en t om t Y  T he ir of bu h re p h s In o to su it h p t 000 w as T he t,ry m of p t In p t is o ic b of p t p t. T he s of bo th p 00% , of o il ou t w cu t is p t, t, p of o il w of G L X U E Z P n xp lo u 57001, H Ch I 2001V. 16 N. 4 p. 32235 ar a in of a ta l T he m of m of p of id tw in a ho bo le be ob by ex o of se of id tw in a ho p se of tw o s. w is in th id in a ho bo le is T he of of id to w on m of in w of id A he fo rm u la of p of is p It is n of of id is t of id in ho p p of fo rm er is of of in p ho ho bo id p re le m N N G Q i, et a l ( T n 57062,Ch I 2001 V. 16 N. 4 p. 36239on en t sh ip p re is t to le en t of O n of en of ir It is po in re to fo rm no t be if ir p re en t. T he lo ss of le on p rm T he in s if is a p w re is on 5% of in bo w fo rm p re M p w 3%p o en t, fo rm M X i’n X i’10065, i, Ch I 2001 V. 16 N. 4 p. 40241, 45 a a l D r T he ir ag is of s bu T he o of mo re sm b s, p o il A nd p roduction
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