鄧航，田巍

（1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石化中原油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南 濮陽(yáng) 457001）

0 引言

低滲儲(chǔ)層在開(kāi)采過(guò)程中，地層壓力下降引起巖石本體結(jié)構(gòu)變形，都會(huì)或多或少對(duì)滲透性產(chǎn)生一定的影響，這就是所謂的應(yīng)力敏感性［1-7］。世界上所有的低滲儲(chǔ)層大多存在應(yīng)力敏感性，應(yīng)力敏感性是油氣藏在開(kāi)采過(guò)程中，由于儲(chǔ)層的孔隙壓力降低而導(dǎo)致多孔介質(zhì)固體顆粒原有的受力平衡狀態(tài)被打破后建立新的壓力平衡狀態(tài)的過(guò)程，也是巖石變形和流體滲流耦合作用的結(jié)果［8-10］。發(fā)生應(yīng)力敏感后的儲(chǔ)層孔隙空間被壓縮變形，滲流效果發(fā)生改變，宏觀表現(xiàn)為滲透率（K）降低，進(jìn)而影響油氣的產(chǎn)出，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。因此，認(rèn)識(shí)清楚儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感性，對(duì)于儲(chǔ)層保護(hù)、開(kāi)發(fā)規(guī)劃、產(chǎn)能預(yù)測(cè)等具有重要意義。

目前對(duì)儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性的認(rèn)識(shí)仍存在較多誤區(qū)。一部分學(xué)者［11-15］認(rèn)為低滲儲(chǔ)層不存在強(qiáng)應(yīng)力敏感性，另一部分學(xué)者［16-21］認(rèn)為存在較強(qiáng)應(yīng)力敏感性。無(wú)論哪種觀點(diǎn)，均基于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)或基于理論分析結(jié)果，兩者的認(rèn)識(shí)都不全面，都是基于理想化甚至抽象化的研究得出的結(jié)論，沒(méi)有從實(shí)際儲(chǔ)層的應(yīng)力條件出發(fā)，得到的認(rèn)識(shí)參考價(jià)值并不大。事實(shí)上，目前對(duì)于儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性研究并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以才導(dǎo)致最終形成認(rèn)識(shí)的不統(tǒng)一，現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SYT 5358—2010《儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》［22］中關(guān)于儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)也只是基于室內(nèi)測(cè)試。由于實(shí)驗(yàn)室受儀器設(shè)備量程限制，不能模擬實(shí)際儲(chǔ)層的應(yīng)力條件，該方法僅僅是室內(nèi)研究巖石應(yīng)力敏感性的一種方法，并不能用于儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)，否則將會(huì)形成所有低滲儲(chǔ)層均存在強(qiáng)應(yīng)力敏感性的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)和產(chǎn)能評(píng)價(jià)帶來(lái)較大影響。為此，亟需一種能夠用于實(shí)際儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)的方法，以滿足實(shí)際儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的需要。

本文在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種用于實(shí)際儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)的方法。通過(guò)本方法的提出，將儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性的評(píng)價(jià)方法統(tǒng)一起來(lái)，為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供更加真實(shí)、準(zhǔn)確的參數(shù)，也為低滲儲(chǔ)層形成更加全面的認(rèn)識(shí)提供技術(shù)支撐。

1 儲(chǔ)層概況

研究區(qū)位于川東北某致密砂巖氣田，儲(chǔ)層平均埋藏深度為3 207 m，以灰色細(xì)砂巖、灰白色中砂巖為主。巖石礦物主要為石英和斜長(zhǎng)石，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為71.10%和5.90%，方解石平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.70%，黏土礦物平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.70%。黏土礦物中伊利石質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為30.73%，其次是高嶺石和綠泥石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19.76%和14.78%。目標(biāo)區(qū)塊巖石致密，雜基豐富，壓實(shí)明顯，微裂縫發(fā)育。毛細(xì)管半徑分布范圍較大，在0.004～6.676 μm，但在0.004～0.037 μm 范圍內(nèi)分布相對(duì)集中，平均孔喉半徑比為1.19，分選系數(shù)為14.11。儲(chǔ)層孔隙度在1.7%～4.3%，滲透率在0.013×10-3～40.112×10-3μm2。滲透率為0.1×10-3μm2以下的巖心占絕大多數(shù)，儲(chǔ)層物性較差，開(kāi)發(fā)難度較大。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)按照壓差流量法，采用逐級(jí)升高圍壓的方式，通過(guò)改變圍壓的大小來(lái)模擬儲(chǔ)層上覆壓力的變化，分別測(cè)定不同凈圍壓下孔隙壓力穩(wěn)定后的流量，并在進(jìn)出口之間增加了高精度壓差傳感器，以保證進(jìn)出口壓差數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2 儀器與流程

實(shí)驗(yàn)流程分為五部分，分別為氣源供應(yīng)系統(tǒng)、壓力控制與采集系統(tǒng)、巖心夾持器、溫度控制系統(tǒng)、流量計(jì)量系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)采用先進(jìn)的AutofloodTM（AFS300TM）驅(qū)替評(píng)價(jià)系統(tǒng)，氮?dú)庾鳛樽⑷霘怏w，氮?dú)夤拮鳛楣?yīng)氣源，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥控制壓力，各部分壓力數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動(dòng)采集。實(shí)驗(yàn)采用能夠模擬實(shí)際地層的三軸巖心夾持器，氣體計(jì)量采用標(biāo)準(zhǔn)的皂沫流量計(jì)，圍壓系統(tǒng)使用高精度多級(jí)柱塞泵（Teledyne isco100-DX）控制，壓力采集采用DXD 高精度數(shù)字壓力傳感器，同時(shí)采用高線性壓差傳感器（型號(hào)為Validyne）精確采集巖心兩端壓力差。整套裝置置于恒溫箱中，恒溫箱可調(diào)溫度為0～180℃。實(shí)驗(yàn)流程如圖1 所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程示意Fig.1 Experimental flow chart

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)采用穩(wěn)態(tài)法中比較常用的壓差-流量法，選取具有代表性的完好巖心，巖心長(zhǎng)度5 cm 左右，直徑2.5 cm，實(shí)驗(yàn)在模擬地層溫度及常壓下進(jìn)行。按照注入壓力恒定，逐級(jí)升高圍壓的方式，分別測(cè)定各圍壓下的流量數(shù)據(jù)，設(shè)定氮?dú)庾⑷雺毫愣?.6 MPa，巖心出口端為大氣壓，實(shí)驗(yàn)設(shè)定初始圍壓值為3 MPa，逐級(jí)升高圍壓，設(shè)定圍壓值分別為3，5，8，11，14，17，21，25，30 MPa。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟為：1）將巖心置于恒溫箱中，在108℃下烘干48 h 以上，分別測(cè)定各實(shí)驗(yàn)巖心的長(zhǎng)度、直徑等數(shù)據(jù)后置于干燥器。2）用干燥鑷子夾住巖心快速裝入三軸巖心夾持器中，接通儀器流程，對(duì)儀表顯示初始值調(diào)零，并緩慢對(duì)夾持器施加圍壓至初始值3 MPa。3）打開(kāi)氣罐閥，緩慢調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥至1 MPa，約30 min 后測(cè)定流量是否穩(wěn)定，直至測(cè)得的氣體滲流穩(wěn)定，每個(gè)圍壓值在相同體積下測(cè)定3 次，記錄相應(yīng)的壓力和流量數(shù)據(jù)。4）改變圍壓值，重復(fù)步驟3），直至測(cè)定完成所有實(shí)驗(yàn)設(shè)定的圍壓值，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

按照上述設(shè)定的步驟分別選取5 塊巖心開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。將上述得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入非達(dá)西滲流公式反算求得各圍壓下的滲透率，圍壓為3 MPa 下計(jì)算得到的滲透率作為初始滲透率，各圍壓下的滲透率與初始滲透率的比值即為該圍壓下的滲透率保持率，圍壓與孔隙壓力的差值為凈圍壓，孔隙壓力取進(jìn)出口壓力的平均值，以凈圍壓為橫坐標(biāo)，滲透率保持率為豎坐標(biāo)，得到實(shí)驗(yàn)室條件下的巖石應(yīng)力敏感性曲線（見(jiàn)圖2）。

表1 實(shí)驗(yàn)巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Table 1 Basic data of experimental core

圖2 巖石應(yīng)力敏感性曲線Fig.2 Stress sensitivity curve of rock

由圖2 可以看出：巖石應(yīng)力敏感性曲線以凈圍壓約10 MPa 為分界點(diǎn)分為2 段，在凈圍壓小于10 MPa的范圍內(nèi)，隨著凈圍壓的升高，滲透率保持率急劇降低，而且初始滲透率越低，滲透率保持率降低的幅度越大，說(shuō)明滲透率傷害越嚴(yán)重，滲透率傷害主要發(fā)生在該階段；在凈圍壓高于10 MPa 后，滲透率保持率隨凈圍壓的增加而緩慢降低。圖中滲透率為0.016 9×10-3μm2的巖心在凈圍壓分別為4.7，7.7 MPa 時(shí)，對(duì)應(yīng)的滲透率保持率分別為42.310%，14.770%，對(duì)應(yīng)的滲透率傷害率分別為57.690%，85.230%，滲透率傷害非常嚴(yán)重；凈圍壓從2.7 MPa 上升到4.7 MPa 再上升到7.7 MPa 的過(guò)程中，滲透率保持率分別下降了42.310%，27.540%，降幅非常明顯；而同一個(gè)樣品在凈圍壓分別為20.7，23.7 MPa 時(shí)，對(duì)應(yīng)的滲透率保持率分別為0.314%，0.901%，對(duì)應(yīng)的滲透率傷害率分別為99.686%，99.909%，滲透率保持率變化較小，但滲透率傷害非常嚴(yán)重。

初始滲透率越大的樣品，在加圍壓過(guò)程中，滲透率保持率相對(duì)越高。圖中滲透率為15.673×10-3μm2的巖心在凈圍壓分別為4.7，7.7 MPa 時(shí)，對(duì)應(yīng)的滲透率保持率分別為83.60%和66.21%，對(duì)應(yīng)的滲透率傷害率分別為16.40%和33.79%，滲透率傷害相對(duì)于0.016 9×10-3μm2的巖心低了很多。

分析認(rèn)為：在加圍壓的過(guò)程中，隨著凈圍壓的增加，巖石中的壓縮變形過(guò)程分為2 個(gè)階段。第1 階段主要為大孔道和大裂縫的壓縮，發(fā)生現(xiàn)象為大孔道向中心移動(dòng)、孔徑變小，大裂縫部分閉合，該階段通常稱為擬塑性形變階段，擬塑性形變導(dǎo)致巖石滲透率在卸壓后恢復(fù)率很低，滲透率損失主要發(fā)生在該階段；隨著凈圍壓的增加，巖石變形進(jìn)入第2 階段，該階段以擬彈性形變?yōu)橹?，巖石的可壓性變?nèi)?，主要表現(xiàn)為大裂縫近一步壓縮變形直至接近完全閉合，天然微裂縫完全閉合，孔隙壓縮變形并向巖石軸心移動(dòng)。因此，第2 階段初期不一定處于彈性形變階段，也可能仍處于擬塑性形變階段，進(jìn)一步壓縮使整個(gè)巖石成為一個(gè)等壓力體，巖石完全處于彈性形變階段，各處受力數(shù)值均相等，第2 階段滲透率變化幅度較小，彈性形變引起的滲透率損失大多是可以恢復(fù)的。綜上所述，滲透率傷害主要發(fā)生在擬塑性形變階段，滲透率很難恢復(fù)，彈性形變階段滲透率損失較小，且大部分是可以恢復(fù)的［2，5，15］。

根據(jù)文獻(xiàn)［11］求取應(yīng)力敏感指數(shù)的方法擬合指數(shù)函數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表2（表中σ 為凈應(yīng)力），應(yīng)力敏感指數(shù)隨滲透率的增加而減小。對(duì)于致密巖石，如滲透率為0.016 9×10-3μm2的巖石，應(yīng)力敏感指數(shù)達(dá)到0.299；而對(duì)于滲透率相對(duì)較高的低滲巖石，如滲透率為15.673 0×10-3μm2的巖石，應(yīng)力敏感指數(shù)僅為0.032，應(yīng)力敏感程度與前者相比，明顯減弱。

表2 巖石應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Experimental results of stress sensitivity of rock

根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)［22］對(duì)應(yīng)力敏感程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)所選取的5 塊巖心，只有滲透率較低的2 塊巖心為強(qiáng)應(yīng)力敏感，其余3 塊滲透率相對(duì)較高的巖心的應(yīng)力敏感程度均為中等偏弱。

隨著近年來(lái)深層油氣發(fā)現(xiàn)與開(kāi)發(fā)越來(lái)越多，苛刻的儲(chǔ)層溫壓條件給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)［23-24］。上述巖石應(yīng)力敏感性測(cè)定是在實(shí)驗(yàn)室條件下完成的，實(shí)驗(yàn)應(yīng)力從低值逐漸增加，受實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的限制，實(shí)驗(yàn)圍壓一般很難達(dá)到實(shí)際儲(chǔ)層的上覆壓力條件。在實(shí)際儲(chǔ)層深度達(dá)到4 500 m 以下時(shí)，其上覆壓力超過(guò)了100 MPa，這對(duì)于實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)是很難達(dá)到的，甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，亟需一種評(píng)價(jià)實(shí)際儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性的方法來(lái)彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件的不足。

4 實(shí)際儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感性

針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備量程方面的限制，提出了一種基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)方法。為了區(qū)分實(shí)驗(yàn)室測(cè)得結(jié)果與本評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)結(jié)果的不同，也為了便于區(qū)別2 種不同的應(yīng)力敏感性，分別稱之為巖石應(yīng)力敏感性和儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性。前者是完全脫離了儲(chǔ)層條件的基于實(shí)驗(yàn)室儀器量程測(cè)量范圍內(nèi)測(cè)得的巖石應(yīng)力敏感性，實(shí)際儲(chǔ)層一般不會(huì)處于該應(yīng)力范圍內(nèi)；而后者充分考慮了實(shí)際儲(chǔ)層條件，是置于實(shí)際儲(chǔ)層條件下對(duì)巖石應(yīng)力敏感性進(jìn)行的合理評(píng)價(jià)，也是真實(shí)儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性的體現(xiàn)。后者的評(píng)價(jià)更符合實(shí)際，而且是實(shí)驗(yàn)室無(wú)法測(cè)得的結(jié)果，可作為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的重要補(bǔ)充內(nèi)容，使得現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)力敏感性評(píng)價(jià)內(nèi)容更完善、更切合實(shí)際、更具參考價(jià)值。

4.1 實(shí)際儲(chǔ)層凈應(yīng)力的確定

實(shí)際儲(chǔ)層上覆壓力是地層基質(zhì)（巖石）和孔隙中流體（油、氣、水）產(chǎn)生的壓力，數(shù)值的確定要綜合考慮儲(chǔ)層深度、巖石密度、孔隙度、重力加速度、孔隙流體密度等參數(shù)，上覆壓力的計(jì)算公式為

pc=（1-?）ρrgH+?ρfgH

式中：pc為巖石上覆壓力，MPa；? 為巖石孔隙度；ρr，ρf分別為巖石骨架密度、孔隙流體密度，g/cm3；g 為重力加速度，取值9.8 m/s2；H 為儲(chǔ)層深度，km。

對(duì)于儲(chǔ)層的巖石骨架來(lái)說(shuō)，一方面受到孔隙內(nèi)部的壓力p（即孔隙內(nèi)壓，實(shí)際儲(chǔ)層為地層壓力），同時(shí)承受來(lái)自上覆蓋層的重力，兩者力量的平衡使得巖石骨架保持受力平衡狀態(tài)。上覆壓力與孔隙壓力的差值為凈上覆壓力（即凈應(yīng)力，σ=pc-p，p 取邊界壓力與井底壓力的平均值），是上覆蓋層施加在儲(chǔ)層巖石骨架上的靜壓力，也是巖石產(chǎn)生應(yīng)力敏感性的外因。

計(jì)算得到目標(biāo)儲(chǔ)層對(duì)應(yīng)的上覆壓力，目標(biāo)儲(chǔ)層平均孔隙度為2.3%，巖石密度為2.63 g/cm3，原始地層壓力為48 MPa，忽略孔隙中氣體重力產(chǎn)生的壓力，則儲(chǔ)層的上覆壓力為80.76 MPa，初始凈應(yīng)力為32.76 MPa?？紫秲?nèi)壓隨生產(chǎn)井井底壓力的降低而降低，而凈應(yīng)力隨生產(chǎn)井井底壓力的降低而增大，生產(chǎn)過(guò)程中孔隙內(nèi)壓越來(lái)越小，凈應(yīng)力越來(lái)越大。

4.2 實(shí)際儲(chǔ)層條件下滲透率的確定

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，首先將整個(gè)巖石應(yīng)力敏感性曲線第2 階段按照滲透率-凈圍壓進(jìn)行擬合，依據(jù)相關(guān)系數(shù)最大原則得到該巖石第2 階段擬合方程（即外延擬合方程）；然后確定實(shí)際儲(chǔ)層的凈應(yīng)力點(diǎn)，孔隙壓力取邊界與井底壓力的平均值，從原始凈應(yīng)力外延到廢棄壓力對(duì)應(yīng)的凈應(yīng)力點(diǎn)，選取一定的壓力間隔，按照表3的擬合方程確定各凈應(yīng)力對(duì)應(yīng)的滲透率，從而得到實(shí)際儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)過(guò)程中不同凈應(yīng)力下的滲透率。

表3 第2 階段擬合結(jié)果Table 3 Fitting results in the second stage

對(duì)于目標(biāo)區(qū)塊，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)推算得到廢棄壓力為23.50 MPa，廢棄壓力對(duì)應(yīng)的凈應(yīng)力為57.26 MPa。從開(kāi)采初期到廢棄為止，凈應(yīng)力從32.76 MPa 增加到57.26 MPa，中間插入一些凈應(yīng)力數(shù)據(jù)點(diǎn)。為了便于計(jì)算，以凈應(yīng)力3 MPa 為間隔，凈應(yīng)力32.76 MPa 為起點(diǎn)，3 MPa 為步長(zhǎng)遞增至57.26 MPa，按照表3 的擬合方程分別計(jì)算實(shí)際儲(chǔ)層條件下不同凈應(yīng)力對(duì)應(yīng)的滲透 率（見(jiàn)表4）。

表4 實(shí)際儲(chǔ)層條件下不同凈應(yīng)力對(duì)應(yīng)的滲透率Table 4 Permeability values corresponding to different net stresses in actual reservoir conditions

上述計(jì)算是按照整個(gè)開(kāi)采周期內(nèi)儲(chǔ)層滲透率變化來(lái)確定的，為確定開(kāi)采至某一階段的儲(chǔ)層滲透率變化，也可以計(jì)算該階段地層壓力條件下對(duì)應(yīng)的滲透率。

4.3 實(shí)際儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性曲線的確定

將表4 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按照滲透率-凈上覆壓力擬合指數(shù)函數(shù)［2，5，11，20］，擬合結(jié)果見(jiàn)表5。通過(guò)該擬合方程，即可得到實(shí)際儲(chǔ)層條件下的巖石應(yīng)力敏感指數(shù)。應(yīng)力敏感指數(shù)定義為滲透率隨應(yīng)力改變的程度，是表征應(yīng)力引起滲透率傷害程度的物理參數(shù)。

表5 數(shù)據(jù)擬合結(jié)果Table 5 Fitting results of data

將表5 實(shí)際儲(chǔ)層條件下的巖石應(yīng)力敏感指數(shù)與表2 的巖石應(yīng)力敏感指數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：實(shí)際儲(chǔ)層條件下的巖石應(yīng)力敏感指數(shù)并沒(méi)有那么大，應(yīng)力敏感程度也沒(méi)有那么強(qiáng)；滲透率為2.567 1×10-3μm2的巖心，在實(shí)驗(yàn)室條件下的巖石應(yīng)力敏感指數(shù)為0.040，而在實(shí)際儲(chǔ)層條件下的應(yīng)力敏感指數(shù)僅為0.014，其應(yīng)力敏感程度也由中等偏弱應(yīng)力敏感轉(zhuǎn)為弱應(yīng)力敏感。

在數(shù)據(jù)表征上，仍采用滲透率保持率作為評(píng)價(jià)參數(shù)，這里滲透率保持率為儲(chǔ)層某凈應(yīng)力下的滲透率與初始凈應(yīng)力下滲透率的比值。首先計(jì)算得到所有插入的凈應(yīng)力數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的滲透率保持率，然后以儲(chǔ)層條件下的凈應(yīng)力為橫坐標(biāo)，以滲透保持率為縱坐標(biāo)，得到凈應(yīng)力與滲透率保持率關(guān)系曲線，即為儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感曲線（見(jiàn)圖3）。由圖可以看出：滲透率越低，曲線兩段式的 “L” 形態(tài)特征越明顯，隨著滲透率增加，曲線的彎曲程度越來(lái)越小，曲線由明顯的兩段式 “L” 形態(tài)特征過(guò)渡到微彎曲的類(lèi)直線狀；在實(shí)際儲(chǔ)層條件下，滲透率越低的巖石受應(yīng)力變化壓縮變形分為擬塑性形變、彈性形變2 個(gè)明顯階段。第1 階段主要為大孔道和天然微裂縫閉合階段，滲透率變化幅度較大，這也從另一個(gè)側(cè)面證實(shí)了在實(shí)際儲(chǔ)層開(kāi)采初期，低滲透率地層中仍可能存在張開(kāi)的微裂縫和大孔道；第2 階段以彈性形變?yōu)橹?，滲透率變化幅度較小，主要為孔道的壓縮。滲透率越大的巖石，由于巖石中天然微裂縫數(shù)量少，在實(shí)際儲(chǔ)層條件下的受壓變形以彈性形變?yōu)橹鳌?/p>

圖3 儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性曲線Fig.3 Stress sensitivity curve of reservoir

圖3 得到的認(rèn)識(shí)結(jié)合表5 數(shù)據(jù)擬合結(jié)果，可以更直觀地分析不同滲透率巖石在實(shí)際儲(chǔ)層條件下的滲透率保持率和滲透率傷害情況。如滲透率為0.102 5×10-3μm2的巖石，其儲(chǔ)層應(yīng)力敏感曲線以42 MPa 為分界點(diǎn)將曲線分為2 段，第1 階段滲透率保持率下降到9.93%，滲透率傷害率超過(guò)了90%，第2 階段滲透率保持率從9.93%下降到0.22%，滲透率傷害率為9.71%，可見(jiàn)滲透率損失主要發(fā)生在第1 階段。對(duì)于滲透率較高（15.637×10-3μm2）的巖石，其儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性曲線在整個(gè)階段的滲透率保持率僅下降到86.25%，滲透率傷害率僅為13.75%，且主要為彈性形變?cè)斐傻臐B透率損失。

為便于直觀展示不同凈應(yīng)力下儲(chǔ)層滲透率傷害情況，也可將滲透率保持率轉(zhuǎn)換為滲透率傷害率，得到滲透率傷害率變化曲線（見(jiàn)圖4）。以原始凈應(yīng)力對(duì)應(yīng)的滲透率為起點(diǎn)，凈應(yīng)力對(duì)應(yīng)滲透率傷害率的最大值為儲(chǔ)層應(yīng)力敏感損害率，參照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)判斷應(yīng)力敏感對(duì)儲(chǔ)層的損害程度，判斷結(jié)果見(jiàn)表5。

圖4 儲(chǔ)層滲透率傷害率變化曲線Fig.4 Variation curve of reservoir permeability damage rate

儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性是巖石應(yīng)力敏感性的延續(xù)，兩者結(jié)合將整個(gè)應(yīng)力敏感曲線表達(dá)得更完整。對(duì)于滲透率較低的巖石，其巖石應(yīng)力敏感性曲線通常會(huì)出現(xiàn)“假”兩段式特征，即在巖石應(yīng)力敏感性曲線中出現(xiàn)了兩段式特征，又在儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性曲線中出現(xiàn)了兩段式特征。在滲透率較低的巖石應(yīng)力敏感性曲線中出現(xiàn)的這種現(xiàn)象其實(shí)是一種假象，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的巖石應(yīng)力敏感性曲線的第1 階段通常是大孔道和大裂縫受擠壓快速閉合，第2 階段通常為大裂縫進(jìn)一步閉合和天然微裂縫閉合階段，滲透率變化幅度相比第1 階段要小很多，有時(shí)會(huì)將第2 階段誤認(rèn)為彈性形變階段，其實(shí)這2 個(gè)階段仍都處于擬塑性形變階段。如圖2 中實(shí)驗(yàn)測(cè)得的滲透率分別為0.016 9×10-3μm2和0.102 5×10-3μm2的巖石應(yīng)力敏感性曲線都處于擬塑性形變階段，天然微裂縫通常在這一階段閉合。因此，只有將巖石應(yīng)力敏感性曲線與儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性曲線結(jié)合分析，才能更加準(zhǔn)確地判斷巖石所處的應(yīng)力形變狀態(tài)。

5 結(jié)論

1）現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)僅為實(shí)驗(yàn)室條件下巖石的應(yīng)力敏感性測(cè)試與評(píng)價(jià)，但現(xiàn)有儀器設(shè)備條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際儲(chǔ)層的應(yīng)力條件，致使室內(nèi)測(cè)得的應(yīng)力敏感性不能真實(shí)表達(dá)實(shí)際儲(chǔ)層條件下的應(yīng)力敏感性，因此所測(cè)得的應(yīng)力敏感性基本不具有參考價(jià)值。

2）室內(nèi)測(cè)得的巖石應(yīng)力敏感性曲線的2 個(gè)階段都處于擬塑性形變階段，本文提出的巖石應(yīng)力敏感性曲線可能存在 “假” 兩段式特征的觀點(diǎn)改變了以往對(duì)應(yīng)力敏感性的認(rèn)識(shí)，對(duì)儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)更加全面。

3）本文將巖石應(yīng)力敏感性與儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性結(jié)合起來(lái)綜合分析，準(zhǔn)確判斷了巖石的受力狀態(tài)，進(jìn)而形成了室內(nèi)研究與實(shí)際儲(chǔ)層相結(jié)合的完整的對(duì)應(yīng)力敏感性規(guī)律的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，證實(shí)了本文提出方法的科學(xué)性和合理性。