馮紅霞黃新文陳軍斌王恒飛車克東

（1.西安石油大學，陜西 西安 710065；2.中原油田分公司勘探開發(fā)科學研究院，河南 濮陽 457001；3.中原油田分公司采油三廠，山東 莘縣 252429；4.遼河油田公司曙光工程技術(shù)處，遼寧 盤錦 124109）

文留油田低滲透砂巖裂縫儲層壓力敏感性研究

馮紅霞1，2黃新文2陳軍斌1王恒飛3車克東4

（1.西安石油大學，陜西 西安 710065；2.中原油田分公司勘探開發(fā)科學研究院，河南 濮陽 457001；3.中原油田分公司采油三廠，山東 莘縣 252429；4.遼河油田公司曙光工程技術(shù)處，遼寧 盤錦 124109）

對于文留油田低（特低）滲透砂巖裂縫性儲層來說，其獨特的孔滲性有別于一般的砂巖或礫巖儲層，壓敏機理也有所區(qū)別。對于一般的砂巖或礫巖儲層來說，其所呈現(xiàn)的壓敏效應(yīng)主要是因為喉道趨于閉合或因為泥質(zhì)擠入造成的滲透率下降。而對于本地區(qū)裂縫性儲層來說，基質(zhì)一般較為致密，孔隙度、滲透率極低，其受壓力而引起的孔隙度、滲透率性能改變甚為有限。由于壓力的改變而引起的儲層物性的改變，主要是儲層裂縫的開啟閉合決定的。進一步研究表明，在裂縫儲層中滲透率隨壓力的變化尤為明顯。有效應(yīng)力變化速度越快，其對巖心滲透率的損害就越強。

有效應(yīng)力；應(yīng)力敏感性；滲透率；砂巖裂縫儲層

隨著國內(nèi)外低滲透油田開發(fā)和注水實踐的深入，人們發(fā)現(xiàn)天然裂縫在低滲儲層實際開發(fā)效果中發(fā)揮著重要的作用［1-2］。由于裂縫的存在，使得該類油藏壓力分布模式不同于常規(guī)；同時不同滲透率的儲層滲流能力差異也很大，壓力分布特征也不一樣，在注水開發(fā)過程中由于流體壓力的變化，使得裂縫開啟和閉合處于動態(tài)變化中，具體表現(xiàn)在儲層對壓力的敏感性上［3-4］。故而對低滲透砂巖裂縫性油藏來說，進行儲層的壓力敏感性研究就顯得格外重要。同時由于裂縫性儲層的特殊性，其滲透率的變化同時也和有效應(yīng)力的變化速率呈現(xiàn)強烈的相關(guān)關(guān)系。

1 地質(zhì)特征

文留油田古近系沙河街組三段中亞段（沙三中）油藏位于東濮凹陷中央隆起帶文留構(gòu)造東翼，主要含油層段沙三中4—10砂層組，夾于巨厚的文9鹽層（400～600 m）與文23鹽層（600～1 800 m）之間［5］。地層西北傾，由北向南地層傾角逐漸變大，傾角5～14°。構(gòu)造格局具有北部簡單，南部復雜的特點，斷塊內(nèi)南部發(fā)育數(shù)條20～70 m斷層，走向以北北東向為主，這些斷層不僅把斷塊切割很小，而且對油氣分布有一定的控制作用。其與渤海灣盆地的其他油田相比具有特殊的地質(zhì)條件，油藏埋深（3 250～3 850 m）、異常高溫（120～ 150℃）、高壓（壓力系數(shù)1.71～1.88），儲層滲透率低（平均為29.2×10-3μm2）。

2 儲層應(yīng)力敏感性研究

2.1 應(yīng)力敏感實驗及結(jié)果

2.1.1 實驗儀器與方法

實驗儀器：浮子流量計和皂沫流量計、113型氦孔隙度儀、112型高低滲透率儀、JB-80高壓計量泵、HSB-2高壓恒速泵。

實驗方法：參照巖石儲層敏感性評價實驗方法，在實驗過程中，用圍壓來模擬上覆巖層壓力。改變圍壓，測定每一圍壓下對應(yīng)的實驗巖心的滲透率。介質(zhì)為低滲透砂巖油藏天然巖心。

2.1.2 實驗結(jié)果

根據(jù)巖心所在油層的孔隙、裂縫發(fā)育情況和注采壓差，在不同圍壓下測定孔隙性巖樣和裂縫性巖樣的氣測和液測滲透率變化情況（見圖1）。從圖1中可以看出，基質(zhì)因為較為致密，孔隙度、滲透率極低，其受壓力而引起的孔隙度、滲透率性能改變甚為有限。而裂縫性巖心的油相滲透率在較低的有效應(yīng)力狀態(tài)下變化趨勢最明顯，隨有效應(yīng)力增大，其變化趨勢逐漸減緩，最后基本上不再隨有效應(yīng)力的增加而變化。泄壓后，巖心滲透率損害為不可逆過程。

對于儲層存在的壓敏效應(yīng)，不同巖性儲層的壓力敏感性存在較大的差異，而裂縫性儲層因為裂縫的存在，使得儲層非均質(zhì)性增強，而這類儲層的壓力敏感效應(yīng)也有別于一般巖性儲層的壓力敏感效應(yīng)。本文在系統(tǒng)分析了不同巖性儲層存在的壓力敏感性的基礎(chǔ)上，初步探討了裂縫性儲層的壓力效應(yīng)的特殊性。

針對儲層敏感性的研究，主要結(jié)論有以下3個方面：1）巖石受壓后，其滲透率隨壓力的增加而降低；2）巖石在泄壓恢復后，巖石滲透率有一定程度的恢復，但未恢復到初始值；3）巖石滲透率不可恢復量約為3.8%。含礫砂巖和礫巖與細砂巖有相同的壓敏特征，只不過含礫砂巖的巖石滲透率不可恢復量約為6%，而礫巖則為12%［6］。

對細砂巖來說，其顆粒粒度均勻，分選性好，巖石中孔隙空間以孔隙為主，喉道為次。砂巖受壓時，最先被壓縮的是喉道，而非孔隙。即當加壓時巖石中的喉道首先閉合，而孔隙基本不閉合，并且滲透率下降較快。當撤除壓力時，巖石主要是彈性恢復，但仍有一些喉道不能張開，導致滲透率最終不能恢復到初始值 。礫巖富含泥質(zhì)，且顆粒粒度不均勻，分選性極差，所以，巖石中孔隙空間以微細喉道為主當受壓時顆粒間泥質(zhì)產(chǎn)生塑性形變，泥質(zhì)被擠向四周，從而堵塞孔道，再加上喉道的閉合，故在外壓下，滲透率下降較多。再繼續(xù)加壓時，越來越多的顆粒開始直接接觸，發(fā)生些彈性形變。當卸壓時，彈性形變可以恢復，但發(fā)生了塑性變形的泥質(zhì)及微細喉道均不可能重新恢復到原態(tài)，使?jié)B透率的可恢復量也較小，巖石滲透率的壓敏傷害程度較大。含礫砂巖的壓敏傷害程度則介于砂、礫巖之間［6］。

而對于文留油田低（特低）滲透砂巖裂縫性儲層來說，由于壓力的改變而引起的儲層物性的改變，主要是儲層裂縫的開啟閉合決定的，當有效應(yīng)力大于裂縫閉合壓力后，裂縫趨于閉合，隨巖心所受載荷的增加，裂縫的閉合趨勢逐漸減緩；并存在一臨界值，之后，裂縫很難再被壓縮［7］。泄壓后，閉合的裂縫很難再度開啟成為有效縫。綜合研究表明，裂縫性儲層的壓力敏感性傷害程度高于礫巖。進一步研究表明，在裂縫地層中滲透率隨壓力的變化比孔隙地層更明顯。隨埋深的增加或地層壓力的降低而引起的有效應(yīng)力的增加，裂縫更容易受到擠壓，裂縫性巖心滲透率降低比基質(zhì)巖心降低得更快更多。

2.2 有效壓力變化速度對滲透率損失的影響

為了研究低滲透油藏有效壓力變化速度對滲透率的影響，根據(jù)有效壓力的作用原理，以有效圍壓的改變模擬壓力恢復過程。在實驗室內(nèi)采取了在注入速度一定的情況下，對圍壓采取了不同的加壓方法實驗模擬異常高壓油藏在開發(fā)過程中，在不同有效壓力變化速度下滲透率的變化情況。

以氮氣為介質(zhì)，采用與氣測滲透率相同的裝置對性質(zhì)相同的巖心分別進行快速和慢速加壓實驗，研究壓力增加快慢對儲層的傷害。為了增加可比性，選擇了同屬一口井，同一深度點的2塊巖心w2-1和w2-2進行實驗。對w2-1進行快速加壓和恢復實驗；對w2-2則進行慢速加壓和恢復實驗，有效壓力點為多個壓力點，從0，5，10，15，20等5 MPa間隔一直增大到40 MPa?？梢娪行毫ψ兓俣葘r心滲透率的損失具有很明顯的影響（見圖2）。有效壓力快速增至40 MPa，巖心的滲透率損失13.3%（w2-1）；有效壓力慢速增至40 MPa，巖心的滲透率損失12.2%（w2-2）。

另外，有效壓力變化速度對巖心滲透率的恢復影響也較大。有效壓力快速增加的巖心w2-1在有效壓力降低至p0（0 MPa）后（見圖2），滲透率損失為7.7%；而有效壓力緩慢增加的巖心w2-2在有效壓力降低至p0（0 MPa）后，其滲透率損失為4.6%。可見，有效壓力快速變化所造成的巖心不可恢復的滲透率損失要比有效壓力緩慢變化的不可恢復滲透率損失大。

3 結(jié)論

根據(jù)以上研究結(jié)果，對于文留油田低（特低）滲透砂巖裂縫性儲層而言，由于壓力的改變而引起儲層物性的改變，主要由儲層裂縫的開啟閉合決定。進一步研究表明，在裂縫儲層中滲透率隨壓力的變化尤為明顯。有效應(yīng)力變化速度越快，其對巖心滲透率的損害就越強。因而在開發(fā)過程中因油藏壓力的下降所誘發(fā)的滲透率的壓力敏感性傷害是不可避免的。因此，在油藏開采過程中，必須早期注水，注夠水，保持較高的地層壓力，合理地控制采油速度，緩慢降低油層壓力，以減少滲透率的損失，提高油藏的最終采收率。

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Research on pressure sensitivity of fractured sandstone reservoir with low permeability in Wenliu Oilfield

Feng Hongxia1，2Huang Xinwen2Chen Junbin1Wang Hengfei3Che Kedong4
(1.Xi′an Shiyou University,Xi′an 710065,China;2.Exploration and Development Research Institute of Zhongyuan Oilfield Company, SINOPEC,Puyang 457001,China;3.No.3 Oil Production Plant of Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Shenxian 252429,China; 4.Shuguang Engineering Technology Department of Liaohe Oilfield Company,PetroChina,Panjin 124109,China)

The unique porosity and permeability of the fractured sandstone reservoir with low permeability in Wenliu Oilfield are different from that of common sandstone and conglomerate reservoir.The mechanism of pressure sensitivity is also different.The pressure sensitivity effect of common sandstone and conglomerate reservoir is the result of pore throat closure or permeability drop caused by mud squeezing.For the fractured reservoir in this area,the matrix is generally dense,and the porosity and permeability are low,so the performance change of porosity and permeability by pressure is very limited.The change of reservoir physical property is caused by pressure change,which is determined by fracture open and closure.Further studies show that the changes in permeability with pressure are particularly obvious in fractured reservoir.The faster the change of effective stress is,the stronger its damage to core permeability is.

effective stress,stress sensitivity,permeability,fractured sandstone reservoir.

TE135＋.3

A

2010-04-07；改回日期：2010-07-23。

馮紅霞，女，1967年生，高級工程師，在讀工程碩士，研究方向為油氣田開發(fā)工程。E－mail：pyangffx@163.com。

（編輯 趙旭亞）

1005-8907（2010）05-599-03

馮紅霞，黃新文，陳軍斌，等.文留油田低滲透砂巖裂縫儲層壓力敏感性研究［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：599-601.

Feng Hongxia，Huang Xinwen，Chen Junbin，et al.Research on pressure sensitivity of fractured sandstone reservoir with low permeability in Wenliu Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：599-601.