油藏物性對低滲儲層壓敏性影響的試驗研究

孫磉礅 （中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營257000）

低滲儲層的孔隙度和滲透率低、孔喉細(xì)小，與中、高滲油藏相比，其開采過程中的壓力敏感性更強(qiáng)，是導(dǎo)致低滲油藏開發(fā)效果變差的主要因素之一[1～3]。對于低滲油藏的壓敏性前人已做過大量研究[4～8]，但系統(tǒng)研究油藏物性對低滲儲層壓敏性的影響較少。相對中、高滲油藏，低滲油藏具有基質(zhì)滲透率低、非均質(zhì)性強(qiáng)、裂縫發(fā)育的特點，筆者通過室內(nèi)模擬試驗，研究了上述特點對低滲儲層壓敏性的影響。

1 試驗儀器及方法

1.1 試驗儀器

試驗儀器主要有巖心夾持器和計量系統(tǒng)。氣源主要為N2，2個巖心夾持器分別進(jìn)行高、低滲或基質(zhì)與裂縫巖心試驗，氣體流量檢測包括入口端的Teledyne氣體流量計和出口端的皂沫流量計。試驗流程如圖1所示。

1.2 試驗方法

按照SY/T 5336－1996巖心常規(guī)分析方法進(jìn)行了覆壓下巖石滲透率測定，依據(jù)SY/T 6385－1999覆壓下巖心孔隙度和滲透率測定方法對巖心進(jìn)行測試數(shù)據(jù)處理，用N2進(jìn)行了不同滲透率、非均質(zhì)巖心和裂縫性巖心的壓力敏感性試驗。

圖1 試驗裝置示意圖

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 滲透率對低滲儲層壓敏性的影響

選用4塊不同滲透率的砂巖巖心，經(jīng)過洗油、烘干后，分別進(jìn)行以單相N2作為流動介質(zhì)的壓力敏感性試驗。巖心參數(shù)如表1所示。

滲透率保持率反映了不同有效壓力條件下，巖心滲透率損失后的殘留狀態(tài)，滲透率保持率越大，說明巖心滲透率損失越小，反之則越大。圖2和圖3分別比較了巖心有效壓力加載和卸載過程中的滲透率保持率的差異性。在有效壓力加載過程中，將有效壓力為1.38MPa時的滲透率作為基準(zhǔn)滲透率，即此時的滲透率保持率為100%。從圖2中可以看到，對于不同巖心，在某一有效壓力時，隨著滲透率的減小，滲透率保持率均逐步降低；對于同一巖心，隨著有效壓力的增大，滲透率保持率逐步降低。即表明在有效壓力加載過程中，滲透率較小的巖心，滲透率保持率較低，滲透率損失較大。同樣，從圖3中可以看到，在有效壓力卸載過程中，對于不同巖心，在某一有效壓力時，隨著巖心滲透率的降低，滲透率保持率逐步降低；對于同一巖心，隨著有效壓力的減小，滲透率保持率逐步升高。即表明在有效壓力卸載過程中，滲透率逐步恢復(fù)，且滲透率較小的巖心，滲透率恢復(fù)率較大。

對比有效壓力的加載和卸載過程可以看出，隨著有效壓力增大，巖心滲透率保持率的差值隨之減小，且滲透率越低，滲透率保持率差值越大，表明低滲巖心的滲透率損失主要發(fā)生在低有效壓力階段，滲透率損失率的變化隨著有效壓力的增大而減小，這種滲透率損失規(guī)律與巖石的體積應(yīng)變隨圍壓的變化規(guī)律一致。

表1 滲透率對低滲儲層壓敏性的影響試驗巖心參數(shù)

圖2 有效壓力加載過程滲透率保持率差異性

圖3 有效壓力卸載過程滲透率保持率差異性

2.2 非均質(zhì)性對低滲儲層壓敏性的影響

低滲透油藏一般具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，而非均質(zhì)油藏的滲透率壓敏性是否與均質(zhì)油藏規(guī)律相同，國內(nèi)外學(xué)者對于該問題關(guān)注比較少。通過實驗室自制的非均質(zhì)砂巖巖心，研究了非均質(zhì)性對低滲儲層壓敏性的影響。巖心參數(shù)如表2所示，巖心分為高滲、低滲兩層。分別鉆取與非均質(zhì)巖心高、低滲透層滲透率相同的巖心，進(jìn)行并聯(lián)巖心的壓力敏感性試驗，并將非均質(zhì)巖心與并聯(lián)巖心的試驗結(jié)果進(jìn)行比較。

由于試驗手段的局限性，目前室內(nèi)試驗一般用并聯(lián)巖心模擬非均質(zhì)巖心，故將其定義為非均質(zhì)巖心滲透率變化的理論值，而將其與非均質(zhì)巖心測量值進(jìn)行比較。圖4為不同有效壓力下非均質(zhì)巖心滲透率變化測量值、非均質(zhì)巖心滲透率變化理論值與高、低滲巖心滲透率變化測量值的比較。可以看出，隨著有效壓力的增大，非均質(zhì)巖心的滲透率測量值逐步降低，其滲透率損失率介于高、低滲層巖心。而用并聯(lián)巖心模擬的非均質(zhì)巖心滲透率損失值要小于實際測量值?？梢姡瑢嶋H非均質(zhì)油藏的壓力敏感性要強(qiáng)于室內(nèi)試驗通過并聯(lián)巖心測量的結(jié)果。

表2 非均質(zhì)性對低滲儲層壓敏性的影響試驗巖心參數(shù)

2.3 裂縫對低滲儲層壓敏性的影響

低滲透油藏裂縫發(fā)育，基質(zhì)作為油流的儲集空間，裂縫作為油流的流動通道，裂縫的屬性對于低滲透油田油井產(chǎn)能起著至關(guān)重要的作用。隨著油藏開采的進(jìn)行，油藏孔隙壓力逐步降低，進(jìn)而導(dǎo)致有效上覆壓力增大，如果不能合理控制有效壓力的增長，必然導(dǎo)致油藏裂縫開度減小甚至閉合，使得油井產(chǎn)能急劇下降。

選用實驗室自制砂巖巖心，選取3組不同滲透率的巖心各2塊，巖心物性參數(shù)如表3所示。裂縫巖心是應(yīng)用巴西劈裂原理造水平縫得到的，裂縫面保持未被污染狀態(tài)。裂縫巖心的基質(zhì)部分滲透率與均質(zhì)巖心滲透率相等。選取一組均質(zhì)巖心及裂縫性巖心，分別進(jìn)行不同有效壓力條件下的滲透率壓力敏感性試驗。

圖4 非均質(zhì)巖心壓力敏感性試驗

圖5～7分別為上述3組基質(zhì)巖心與裂縫性巖心的試驗結(jié)果?？梢婋S著有效壓力的增大，基質(zhì)巖心和裂縫性巖心滲透率均有不同程度的降低，而裂縫性巖心滲透率的降低幅度和降低速率比基質(zhì)巖心快得多。對比不同巖心數(shù)據(jù)可知，裂縫性巖心滲透率變化與其基質(zhì)部分滲透率相關(guān)，裂縫性巖心滲透率降低至與基質(zhì)巖心滲透率相近時，滲透率降低速率變緩?；|(zhì)滲透率越小，裂縫性巖心的滲透率降低幅度越大，且滲透率降低速率越快。

表3 裂縫對低滲儲層壓敏性的影響試驗巖心參數(shù)

圖5 YM12裂縫性巖心滲透率變化曲線

圖6 YM14裂縫性巖心滲透率變化曲線

在裂縫性巖心中，基質(zhì)部分滲透率越低，巖心滲透率損失越大。在有效壓力增大過程中，裂縫空間先于基質(zhì)部分發(fā)生形變。當(dāng)裂縫空間的滲透率降至與基質(zhì)部分滲透率相近時，裂縫空間與基質(zhì)部分同時發(fā)生形變，即裂縫變形與基質(zhì)變形也存在著不同步性。在該類油藏的開采過程中，裂縫作為流動通道，基質(zhì)作為儲油空間，可以應(yīng)用裂縫與基質(zhì)變形的不同步性，調(diào)節(jié)各部分的滲透率變化，進(jìn)而控制其中的流量分布，提高最終采收率。

3 結(jié) 論

1）滲透率越小，壓力敏感性越強(qiáng)，滲透率越大，壓力敏感性越弱。滲透率損失主要發(fā)生在有效壓力增大的初始階段。

2）非均質(zhì)巖心壓力敏感性介于單一高、低滲層之間，非均質(zhì)巖心壓力敏感性試驗結(jié)果要強(qiáng)于并聯(lián)巖心的壓力敏感性。

3）裂縫性油藏滲透率損失遠(yuǎn)大于基質(zhì)油藏，其損失程度與裂縫性巖心中的基質(zhì)滲透率有關(guān)?；|(zhì)滲透率越小，裂縫性巖心滲透率損失越大；反之，其滲透率損失越小。

圖7 YM16裂縫性巖心滲透率變化曲線

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