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致密低渗气藏储层应力敏感性及其对单井产能的影响

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致密 低渗气藏储层 应力 敏感性 及其 产能 影响
资源描述:
基 金 项 目 : 中 国 石 化 科 技 攻 关 资 助 项 目 ( 稿 日 期 : 2005212223作 者 简 介 : 宋 传 真 (1975 - ) , 女 , 山 东 邹 城 人 , 高 级 工 程 师 , 从 事 油 气 田 开 发 研 究 。文 章 编 号 : 100023754 (2006) 0620047203致 密 低 渗 气 藏 储 层 应 力 敏 感 性 及其 对 单 井 产 能 的 影 响宋 传 真 , 郑 荣 臣(中 国 石 化 勘 探 开 发 研 究 院 , 北 京   100083)摘 要 : 采 用 变 出 口 端 回 压 应 力 敏 感 实 验 方 法 , 具 体 实 测 了 大 牛 地 致 密 低 渗 气 藏 储 集 层 岩 样 不 同 驱 替 压差 下 的 渗 透 率 , 根 据 实 测 的 结 果 回 归 出 大 牛 地 致 密 低 渗 气 藏 储 集 层 应 力 敏 感 性 的 幂 函 数 关 系 式 , 总 结了 储 层 渗 透 率 随 气 藏 压 力 的 变 化 规 律 。 在 考 虑 储 集 层 应 力 敏 感 影 响 的 情 况 下 , 推 导 出 新 的 产 能 方 程 ,计 算 了 渗 透 率 变 化 对 单 井 产 能 的 影 响 。 研 究 表 明 : 大 牛 地 致 密 低 渗 气 藏 储 集 层 应 力 敏 感 性 在 30% ~70%之 间 , 在 考 虑 储 集 层 应 力 敏 感 性 的 条 件 下 , 气 藏 单 井 产 能 降 低 , 平 均 绝 对 无 阻 流 量 是 渗 透 率 为 常数 时 的 76149%。关 键 词 : 致 密 ; 低 渗 储 集 层 ; 应 力 敏 感 ; 产 能 ; 无 阻 流 量中 图 分 类 号 :     文 献 标 识 码 : 应 力 敏 感 性 是 指 储 集 层 对 所 受 净 上 覆 压 力 的敏 感 程 度 , 一 般 指 储 集 层 有 效 渗 透 率 随 净 上 覆 压 力 的变 化 程 度 。 目 前 , 国 内 外 学 者 对 储 集 层 应 力 敏 感 性 进行 了 大 量 实 验 研 究 [ 126 ] , 但 实 验 条 件 和 实 验 方 法 存 在较 大 的 差 异 , 评 价 结 果 也 分 别 适 用 于 不 同 的 条 件 [ 7 ]。致 密 低 渗 气 藏 生 产 过 程 中 , 气 井 产 能 低 , 生 产 压 差大 , 同 时 气 藏 压 降 快 , 储 集 层 基 质 膨 胀 较 大 , 近 井 地带 储 集 层 轴 向 应 力 变 化 明 显 , 我 国 最 新 颁 布 的 石 油 行业 标 准 535822002— — — 《 储 层 敏 感 性 流 动 实 验 评价 方 法 》 中 制 定 的 储 集 层 应 力 敏 感 性 评 价 的 实 验 方法 和 程 序 [ 8 ] , 均 不 适 用 于 致 密 低 渗 气 藏 储 集 层 的 应力 敏 感 性 评 价 [ 9221 ]。 考 虑 了 致 密 气 藏 开 采 过 程 中 压 差大 的 特 点 , 本 文 采 用 变 出 口 端 回 压 应 力 敏 感 实 验 方法 , 岩 样 处 于 原 始 受 压 状 态 下 进 行 , 模 拟 气 藏 实 际 开发 过 程 中 的 应 力 变 化 过 程 。1  致 密 低 渗 气 藏 储 层 应 力 敏 感 性111  应 力 敏 感 性 实 验实 验 流 程 如 下 :(1) 将 岩 心 干 燥 后 称 重 , 抽 真 空 饱 和 地 层 水 24h, 建 立 束 缚 水 饱 和 度 ;(2) 保 持 岩 心 内 部 流 体 压 力 和 围 压 之 差 ( 114不 变 [ 16 ] , 同 时 升 高 流 体 压 力 和 围 压 , 直 到 流体 压 力 达 到 气 藏 原 始 压 力 , 然 后 保 持 流 体 压 力 不 变 ,将 围 压 升 至 上 覆 岩 石 压 力 ;(3) 保 持 入 口 端 流 体 压 力 不 变 , 逐 步 降 低 出 口 端回 压 , 来 增 大 驱 替 压 差 , 通 过 改 变 岩 心 流 体 压 力 来 模拟 气 藏 开 采 过 程 中 压 力 的 变 化 过 程 ;(4) 每 次 改 变 压 力 待 流 量 稳 定 后 , 计 量 压 力 、 流量 、 时 间 及 温 度 , 计 算 覆 压 下 的 气 测 渗 透 率 ;(5) 随 后 再 逐 渐 升 高 回 压 , 重 复 步 骤 (4)。实 验 岩 样 均 取 自 大 牛 地 致 密 低 渗 气 藏 1 储 集 层 , 埋 深 2 600~ 2 800 m, 岩 样 平 均 空 气 渗 透 率 01356 × 10 - 3μ 平 均 孔 隙 度 8% , 平 均 上 覆 地 层 压 力 为 61159 藏 原 始 地 层 压 力 22182 。 实 验 数 据 及 结 果见 表 1。大 牛 地 致 密 低 渗 气 藏 开 发 过 程 中 储 集 层 存 在 应 力敏 感 , 敏 感 性 在 30% ~ 70%之 间 。 平 均 覆 压 渗 透 率损 害 率 为 41185% , 损 害 程 度 属 中 等 偏 弱 。112  渗 透 率 应 力 敏 感 性 的 回 归 方 程实 验 得 到 了 每 块 岩 样 的 渗 透 率 随 轴 向 驱 替 压 差 的关 系 曲 线 , 对 测 定 的 数 据 采 用 幂 函 数 进 行 拟 合 , 得 到每 块 岩 心 渗 透 率 实 验 驱 替 压 差 变 化 规 律 的 经 验 关 系式 , 实 验 数 据 幂 指 数 回 归 结 果 见 表 2。实 验 数 据 测 定 结 果 表 明 , 由 于 储 层 受 压 实 、 沉积 、 后 期 成 岩 等 作 用 的 影 响 , 每 块 岩 样 的 物 性 不 同 ,受 应 力 变 化 后 表 现 出 的 敏 感 性 不 同 , 回 归 的 幂 指 数 不 相 同 , 取 值 范 围 在 01081 7~ 01292 4之 间 , 平·74·第 25卷     第 6期     大 庆 石 油 地 质 与 开 发     2006年 12月表 1  岩 样 基 础 数 据 及 实 验 结 果样 品 号样 品 基 础 参 数层   位 上 覆 岩 层 压 力/ 始 地 层 压 力/0 - 3μ 渗 透 率 损 害 ( 30 m 0 - 3μ 率/% 敏 感 程 度平   均/% 敏 感 程 度124 4119 22171 1134 3611 0144 32157 中 等 偏 弱1024 0102 21170 4153 3815 1133 29147 弱1025 0102 21170 0199 3815 0141 41127 中 等 偏 弱1524 0189 24184 0199 3419 0128 27179 弱1624 2110 23114 0131 4319 0121 66113 中 等 偏 强1625 2114 23114 0133 4319 0120 59197 中 等 偏 强1824 1178 22154 1140 3214 0150 35178 中 等 偏 弱41185中 等偏 弱注 : 气 藏 原 始 受 压 条 件 下 的 渗 透 率 , 即 在 实 验 时 围 压 加 载 到 上 覆 地 层 压 力 时 测 得 的 第 一 个 渗 透 率 点 , Km 压 最 小 时 岩 心 渗 透 率 , 净 上 覆 压 力 。表 2  覆 压 渗 透 率 与 驱 动 压 差 的 经 验 关 系岩 样 号 回 归 方 程 相 关 系 数 幂 指 数124 K ( p) = 11338 9 ( - 01136 1 01869 6 01136 11024 K ( p) = 41526 8 ( - 01109 8 01846 5 01109 81025 K ( p) = 01987 4 ( - 01161 0 01990 5 01161 0524 K ( p) = 01997 3 ( - 01081 7 01843 2 01081 7624 K ( p) = 01307 1 ( - 01292 4 01991 3 01292 4625 K ( p) = 01334 4 ( - 01265 3 01974 3 01265 3824 K ( p) = 11397 9 ( - 01131 4 01910 2 01131 4均 01168 2。 岩 心 在 原 始 受 压 下 渗 透 率 越 低 , 敏 感 性越 强 , 幂 指 数 m 值 越 大 。 从 实 验 结 果 可 回 归 如 下 方 程K = - m (1)式 中   K— — — 覆 压 条 件 下 的 渗 透 率 , 10 - 3 μ — — 气 藏 原 始 受 压 条 件 下 的 渗 透 率 , 10 - 3μ — — 实 验 过 程 中 加 载 岩 心 入 口 端 的 压 力 , — — 岩 心 出 口 端 回 压 , m — — — 可 定 义 为 应 力敏 感 指 数 , 从 实 验 数 据 获 得 。实 验 过 程 中 , 可 保 持 入 口 端 压 力 气 藏 原 始地 层 压 力 变 , 变 化 出 口 端 回 压 来 模 拟 气 藏 流 体 压力 , 则 式 (1) 又 可 写 为K = p) - m (2)式 中   — — 气 藏 原 始 地 层 压 力 , p— — — 气 藏 流体 压 力 ,   产 能 方 程 的 推 导从 达 西 公 式 出 发 , 推 导 考 虑 渗 透 率 应 力 敏 感 时 平面 径 向 流 动 产 能 方 程 。 根 据 平 均 压 力 法 , 取 平 均 压 力p = ( /2, 用 平 均 压 力 求 天 然 气 平 均 粘 度 和偏 差 因 子 。 采 用 气 田 实 用 单 位 制 可 得 稳 定 流 动 状 态 下气 井 产 能 公 式 用 下 式 [ 16 ]表 示2 77416μ Z ∫ ln )式 中   h— — — 气 层 有 效 厚 度 , m; — — 标 准 状 况 下的 产 气 量 , d; K— — — 储 层 渗 透 率 , 10 - 3 μ μ — — — 气 体 粘 度 , s; Z— — — 天 然 气 压 缩 因 子 ;T— — — 气 藏 温 度 , K; — — 井 底 半 径 , m; r— — — 距 离井 轴 心 半 径 , m; p— — — 压 力 , — — 井底 流 压 , (3) 中 渗 透 率 常 数 , 则 将 式 ( 2) 代入 式 (3) 积 分 可 得2 77416μ Z( p) 2 - m -( 2 - m p)1 - m + 1 - m = 4)在 r = , 地 层 压 力 p = 代 入 公 式 (4) , 得考 虑 应 力 敏 感 情 况 下 气 井 稳 态 流 动 时 产 能 公 式 1 54912K0 ln 1 m -( 2 m(5)参 考 文 献 [ 16 ] 可 推 出 考 虑 表 皮 及 非 达 西 流 时 和应 力 敏 感 时 的 稳 态 单 井 产 能 计 算 公 式 1 54912K0 ln S + D 1 - m -( 2 - m(6)式 中   S— — — 表 皮 系 数 ; D— — — 惯 性 或 紊 流 系 数 , d。同 理 , 可 推 出 拟 稳 定 流 动 状 态 时 单 井 产 能 计 算 公式 1 54912K0 1472 S + D 1 - m -( 2 - m(7)3  实 例 计 算大 牛 地 致 密 低 渗 气 藏 , 原 始 地 层 压 力·84· 大 庆 石 油 地 质 与 开 发                 第 25卷   第 6期24184 生 产 层 段 气 藏 温 度 360 K, 天 然气 平 均 粘 度 01015 9 s, 偏 差 因 子 01919, 平 均有 效 渗 透 率 0143 × 10 - 3μ 不 考 虑 应 力 敏 感 性 , 数 , 不 随 压 力 变化 , 即 m 值 为 零 , 大 牛 地 实 验 回 归 m 平 均 值 为01168 2。 为 了 对 比 应 力 敏 感 性 对 产 能 的 影 响 , 代 入稳 态 流 动 产 能 方 程 (5) , 考 虑 和 不 考 虑 应 力 敏 感 性 的产 能 曲 线 见 图 1。从 计 算 结 果 可 以 看 出 , 考 虑 应 力 敏 感 时 气 井 产 能有 所 降 低 , 无 阻 流 量 约 为 无 应 力 敏 感 时 的 76149%。为 了 说 明 应 力 敏 感 系 数 m 对 产 能 曲 线 的 影 响 , 利 用 上述 参 数 , 改 变 m 值 , 可 计 算 不 同 应 力 敏 感 时 的 产 能 曲线 (图 2)。 可 以 看 出 , 随 着 m 值 的 增 大 , 气 井 无 阻流 量 降 低 , 但 降 低 的 幅 度 越 来 越 小 , 当 m 值 为 015时 , 产 能 变 为 不 考 虑 应 力 敏 感 时 的 53154%。4  结   论(1) 致 密 低 渗 气 藏 储 集 层 存 在 应 力 敏 感 性 , 实 验得 到 了 大 牛 地 气 藏 储 集 层 应 力 敏 感 性 的 经 验 公 式 , 其渗 透 率 随 驱 替 压 差 符 合 幂 指 数 关 系 变 化 。(2) 给 出 了 考 虑 储 层 应 力 敏 感 性 的 单 井 产 能 方程 , 并 通 过 实 例 计 算 了 应 力 敏 感 性 对 单 井 产 能 的 影响 。(3) 考 虑 应 力 敏 感 时 , 按 照 实 验 测 得 的 平 均 敏 感系 数 计 算 大 牛 地 致 密 低 渗 气 藏 阻 流 量 为 不 考虑 应 力 敏 感 时 的 76149% , 并 且 随 着 敏 感 性 的 增 强 ,产 能 逐 渐 降 低 , 但 降 低 的 幅 度 越 来 越 小 。参 考 文 献 :[ 1 ] 樊 世 忠 , 鄢 捷 年 , 周 大 层 1钻 井 液 完 井 液 及 保 护 油 气 层 技 术[M ] 1东 营 : 石 油 大 学 出 版 杜 , 19961[ 2 ] 张   谈 , 崔 迎 春 1低 渗 透 气 藏 应 力 敏 感 性 及 评 价 方 法 的 研 究[ J ] 1现 代 地 质 , 2001, 15 (4) : 45324571[ 3 ] 崔 迎 春 , 张   谈 1低 渗 气 层 损 害 评 价 室 内 试 验 条 件 的 研 究 [ J ] 1钻 采 工 艺 , 2000, 23 (4) : 122141[ 4 ] 向   阳 , 向   丹 , 杜 文 博 1致 密 砂 岩 气 藏 应 力 敏 感 的 全 模 拟 试 验研 究 [ J ] 1成 都 理 工 学 院 学 报 , 2002, 29 (6) : 61726191[ 5 ] 蔡   刚 1韦 2断 块 低 渗 透 裂 缝 性 储 层 压 力 敏 感 性 研 究 [ J ] 1大 庆石 油 地 质 与 开 发 , 2005, 24 (1) : 492501[ 6 ] 王   红 , 王 玉 英 1异 常 高 压 、 特 低 渗 透 油 藏 储 层 压 力 敏 感 性 研 究[ J ] 1大 庆 石 油 地 质 与 开 发 , 2003, 22 (5) : 282311[ 7 ] 郑 荣 臣 , 王 昔 彬 , 刘 传 喜 1致 密 低 渗 气 藏 应 力 敏 感 性 室 内 试 验 方法 探 讨 [ J ] 1新 疆 石 油 地 质 , 2006, 27 (3) : 572601[ 8 ] 5358220021储 层 敏 感 性 流 动 实 验 评 价 方 法 [ S ] 1北 京 : 石油 工 业 出 版 社 120021[ 9 ] 杨 继 盛 1采 气 工 艺 基 础 [M ] 1北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 19921[ 10 ] P, 1 R ] 16813, 19991[ 11 ] , of a p R ] 18154, 19971[ 12 ] 宋 付 权 1变 形 介 质 低 渗 透 油 藏 的 产 能 分 析 [ J ] 1特 种 油 气 藏 ,2002, 9 (4) : 342371[ 13 ] 宋 付 权 , 刘 慈 群 1变 形 介 质 油 藏 压 力 产 量 分 析 方 法 [ J ] 1石 油勘 探 与 开 发 , 2000, 27 (1) : 572601[ 14 ] 田 树 宝 , 张   琪 1高 压 异 常 压 力 敏 感 性 油 藏 计 算 方 法 研究 [ J ] 1油 气 采 收 率 技 术 , 1998, 6 (1) : 332371[ 15 ] 王 志 伟 , 张 宁 生 , 吕 洪 波 1低 渗 透 天 然 气 层 损 害 机 理 及 其 预 防[ J ] 1天 然 气 工 业 , 2004, 24 (增 刊 ) : 282311[ 16 ] 沈 平 平 1油 层 物 理 实 验 技 术 [M ] 1北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 ,19951[ 17 ] 任 玉 林 , 王 昔 彬 , 夏 海 容 1用 不 稳 定 流 动 的 压 力 和 流 量 解 释 致 密低 渗 气 藏 的 地 层 参 数 [ J ] 1大 庆 石 油 地 质 与 开 发 , 2004, 23(6) : 362381[ 18 ] 杨 满 平 , 郭   平 , 彭 彩 珍 1火 山 岩 储 层 的 应 力 敏 感 性 分 析 [ J ] 1大 庆 石 油 地 质 与 开 发 , 2004, 23 (2) : 192201[ 19 ] 于   涛 , 吴 殿 义 , 王 喜 顺 1榆 树 林 油 田 砂 岩 储 层 敏 感 性 研 究[ J ] 1大 庆 石 油 地 质 与 开 发 , 2002, 21 (1) : 592611[ 20 ] 曹 维 政 , 杨 清 彦 , 石 京 平 1葡 西 油 田 储 层 敏 感 性 实 验 分 析 [ J ] 1大 庆 石 油 地 质 与 开 发 , 2002, 21 (2) : 522551[ 21 ] 柯 小 平 , 付 春 华 , 龙 玉 梅 1马 王 庙 油 田 敏 感 性 储 层 注 水 开 发 的 经验 与 教 训 [ J ] 1大 庆 石 油 地 质 与 开 发 , 2002, 21 (6) : 322351编 辑 : 邵 宪 志·94·  2006年 12月             宋 传 真 等 : 致 密 低 渗 气 藏 储 层 应 力 敏 感 性 及 其 对 单 井 产 能 的 影 响t to to p p of D : 100023754 (2006) 0620047203of ga s ir on et ( 00083,of of on p of It of of on of of in p of p on p of 0% 0%. W p W is 6149%. p on p p of of p D : 100023754 (2006) 0620050203Ca on in of ga sa te a t of se et ( 10500, in p p W p p s In no in p of ic of so it is to p of of p It a of of in of on of in It of on to to p D : 100023754 (2006) 0620053203D en t in ir w wa N et O 25009, In a of to p p s of id id p on on to in to s, of D : 100023754 (2006) 0620056203on en t pa h o il ir is no p of To of m on op by ic op of as Op is to t by by , 000 s, t by , 000 s. in 4 ]           O    
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