儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性對(duì)油田開發(fā)的影響分析

李春菊 夏洪強(qiáng) 許姍姍 孟皓錦

摘要：當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)低滲透層的滲透率應(yīng)力的敏感性進(jìn)行了大量的研究，但大部分以低效應(yīng)力為基準(zhǔn)點(diǎn)研究壓敏效應(yīng)。而其所得到的應(yīng)力敏感具有很高的傷害程度，從而導(dǎo)致在實(shí)際的石油開采過(guò)程中，其應(yīng)力狀態(tài)由原始的地應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)榱司仓心酀{的靜電水壓的狀態(tài)。而相應(yīng)的巖心上的地應(yīng)力得到釋放后，巖心的孔候結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應(yīng)的變化，若是室內(nèi)試驗(yàn)的條件難以與底層的實(shí)際應(yīng)力水平相接近，那么試驗(yàn)所取得的應(yīng)力敏感的傷害也難以反映底層下的真實(shí)狀況?？紫妒艿綁好舻挠绊戄^小，而咽喉的大小則決定了巖石的滲透率以及應(yīng)力的敏感程度，在生產(chǎn)井的井底附近存儲(chǔ)層中存在的滲透率的漏斗，給油井的產(chǎn)量造成了一定的影響。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)層應(yīng)力;敏感性;開發(fā);影響

常規(guī)巖心實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)的低有效應(yīng)力所取得的結(jié)果難以有效反映壓敏效應(yīng)所引發(fā)的孔喉結(jié)構(gòu)的變化。具體的應(yīng)力分析應(yīng)以室內(nèi)的試驗(yàn)為基礎(chǔ)，以有效應(yīng)力達(dá)到原始存儲(chǔ)層的有效應(yīng)力為起點(diǎn)進(jìn)行致密油藏的應(yīng)力敏感性研究。

1.應(yīng)力敏感機(jī)理

低滲透致密性的巖石在產(chǎn)生滲透應(yīng)力敏感的根本原因處于盈利狀態(tài)的改變導(dǎo)致了承載股價(jià)顆粒以及孔喉結(jié)構(gòu)之間的原本關(guān)系產(chǎn)生了變化，從而引發(fā)了滲流通道的變化。巖石的孔隙包括孔隙體以及喉道體兩個(gè)部分，根據(jù)孔喉變形的理論了解到，致密巖石受壓后，首先被壓縮的部分是喉道，從而巖石的滲透率主要收到喉道的影響。

1.1微觀孔喉

儲(chǔ)層孔隙之間以粒間的孔隙為主，具有較少的填隙物含量。從而其孔壁較為平滑，空隙呈現(xiàn)多種形式，有多邊形喝橢圓形等，具有較強(qiáng)的抗壓能力，受到盈利的影響相對(duì)較小。其喉道呈現(xiàn)片狀以及反拱狀的結(jié)構(gòu)，喉道表面多存在粘土搭橋以及綠泥石分布，當(dāng)相應(yīng)的有效應(yīng)力增加時(shí)，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)容易受到壓縮，從而降低了滲透率。

1.2恒速壓汞測(cè)試喉道

滲透率相對(duì)較小的巖心，其喉道半徑分布的范圍較小，其分布接近于正態(tài)分布體系，其峰值的喉道半徑較小，而對(duì)相應(yīng)致密儲(chǔ)層的滲透造成影響的主要是半徑小于1μm的喉道，滲透率相對(duì)較大的巖心，喉道半徑的分布范圍較大，峰值的喉道半徑也隨之增大。并且隨著滲透率的不斷增加，大于1μm喉道也將逐漸增多，超過(guò)3μm的喉道也具有一定的分布。當(dāng)相應(yīng)的底層壓力降低時(shí)，相對(duì)較小的喉道具有敏感的變化，小喉道所占據(jù)的半徑比例越大。其喉道減小或是閉合的數(shù)量也將增加，由此，滲透率下降的幅度也隨之增大。底層壓力的逐漸降低，造成了骨架顆粒的不斷壓實(shí)，尚未閉合的喉道數(shù)量將逐漸減小，且未閉合的渠道大多為不容易閉合的喉道，由此將減小滲透率降低的趨勢(shì)。

2.應(yīng)力敏感對(duì)開發(fā)效果的影響

致密油藏的實(shí)際開發(fā)過(guò)程中，隨著底層壓力的逐漸下降，儲(chǔ)層的巖石產(chǎn)生了彈塑性的變形，從而引發(fā)了壓敏效應(yīng)的產(chǎn)生。而當(dāng)油藏儲(chǔ)層的滲透率產(chǎn)生變化將對(duì)油氣井產(chǎn)出的效能產(chǎn)生影響，為了提高油氣井的產(chǎn)能，還應(yīng)有效降低井底的流壓。在一定程度引發(fā)了井底附近壓降，不斷擴(kuò)大漏斗，從而導(dǎo)致壓敏所產(chǎn)生的影響力和傷害不斷增加，抑制了油田產(chǎn)量的提高。由此，為了保證油藏井保持合理的井底流壓，有效提高油田的產(chǎn)能以及最終的采收率，應(yīng)通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算實(shí)現(xiàn)流壓的控制。根據(jù)實(shí)踐的結(jié)果，應(yīng)力的敏感對(duì)油井的開發(fā)效果產(chǎn)生了一定的影響，從而應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況確定適宜的井底流壓。

3.合理開采方式

3.1油層保護(hù)

（1）壓裂，對(duì)低滲透儲(chǔ)層進(jìn)行壓裂時(shí)，會(huì)增大儲(chǔ)層滲透率，增強(qiáng)導(dǎo)流能力。但壓裂過(guò)程中如果壓裂液性能不達(dá)標(biāo)、壓裂工藝不當(dāng)，都將對(duì)儲(chǔ)層造成永久性損害。因此，在低滲透儲(chǔ)層壓裂過(guò)程中，要選用性能穩(wěn)定的壓裂液，適當(dāng)添加粘土穩(wěn)定劑;壓裂施工完成后，要及時(shí)對(duì)儲(chǔ)層徹底返排壓裂液。

（2）射孔，在射孔過(guò)程中造成油層傷害的主要原因包括射孔彈射孔后的碎屑物堵塞孔眼和射孔液、濾液傷害油層。針對(duì)油層可能在射孔過(guò)程中所受到的傷害而進(jìn)行儲(chǔ)層保護(hù)措施主要包括：①選用穿透能力強(qiáng)的聚能射孔弾，防止產(chǎn)生碎屑物;②使用優(yōu)質(zhì)射孔液，保證射孔液與地層水具備良好的配伍性，防止孔眼堵塞，防止與地層水發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致儲(chǔ)層傷害;③利用負(fù)壓射孔新型技術(shù)，對(duì)近井地帶污染物充分返排，減小儲(chǔ)層傷害。

（3）作業(yè)，對(duì)于井下作業(yè)，會(huì)因進(jìn)井液的污染，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率降低。因此，在井下作業(yè)過(guò)程中，需保證井下所有工具和洗井液的清潔，切實(shí)保證洗井液水質(zhì)達(dá)到要求，保證洗井液與地層水良好的配伍性，減小洗井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

3.2合理生產(chǎn)壓差的確定

在低滲透油藏中，流體流動(dòng)既要克服啟動(dòng)壓力梯度的影響，又要盡量降低應(yīng)力敏感性對(duì)儲(chǔ)層滲透率的傷害，因此在油藏開采過(guò)程中合理的生產(chǎn)壓差對(duì)單井產(chǎn)能尤為關(guān)鍵。

根據(jù)巖石變流體壓力應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)，保證圍壓和進(jìn)口壓力不變，通過(guò)調(diào)整回壓閥控制出口壓力，統(tǒng)計(jì)不同生產(chǎn)壓差下巖心的流量，得出不同生產(chǎn)壓差下巖心的采油指數(shù)。研究結(jié)果表明：初始階段，隨著生產(chǎn)壓差的遞增，采油指數(shù)呈上升趨勢(shì)，但達(dá)到一定高度后，采油指數(shù)反而隨著生產(chǎn)壓差的繼續(xù)增大而遞減。拐點(diǎn)后的采油指數(shù)下降最直接原因是低滲透儲(chǔ)層巖石發(fā)生塑性變形，致使儲(chǔ)層滲透率下降，滲流能力減弱。因此，為提高油井的生產(chǎn)效率，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)液面的變化，調(diào)整抽油機(jī)的工作制度，盡量保持井底流壓在合理范圍內(nèi)。

3.3適時(shí)改造近井地帶儲(chǔ)層

在油田正常開采過(guò)程中，流體從供給邊緣流向生產(chǎn)井，隨著流體壓力的逐漸下降，巖石滲透率降幅逐漸增大。流體在滲流過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)壓力損失，在油井井底附近壓降最大，井底附近地層壓力敏感性最強(qiáng)，儲(chǔ)層滲透率傷害也最為嚴(yán)重。由于低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性是不可逆的，即使地層壓力能恢復(fù)到原始?jí)毫?，滲透率也很難恢復(fù)到初始水平。一旦近井地帶的滲透率下降明顯，單井產(chǎn)能將會(huì)明顯下降，在實(shí)際生產(chǎn)中繼續(xù)放大生產(chǎn)壓差反而會(huì)導(dǎo)致單井產(chǎn)能的進(jìn)一步降低。低滲透油藏生產(chǎn)中、后期，可通過(guò)氮?dú)馀菽峄蹬偶夹g(shù)和酸壓等適時(shí)改造近井地帶儲(chǔ)層的滲透率，提高油井的產(chǎn)液能力。

4.結(jié)論

隨著流體壓力的減小，滲透率逐漸降低，但減小幅度趨于平緩;巖石滲透率越低，應(yīng)力敏感性越明顯，流體壓力恢復(fù)后，滲透率不能恢復(fù)到初始水平，低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性是不可逆的;地層壓力降幅增大，單井產(chǎn)能下降越明顯，儲(chǔ)層巖石所表現(xiàn)出的應(yīng)力敏感性對(duì)單井產(chǎn)能的影響越嚴(yán)重。合理高效開發(fā)低滲透油藏時(shí)，需注意對(duì)壓裂、射孔、作業(yè)過(guò)程中的油層保護(hù)，在生產(chǎn)過(guò)程中保持4MPa的合理生產(chǎn)壓差，低滲透油藏在生產(chǎn)中、后期時(shí)需對(duì)近井地帶儲(chǔ)層進(jìn)行改造。

參考文獻(xiàn)

[1]徐新麗.含微裂縫低滲儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性及其對(duì)產(chǎn)能影響[J].特種油氣藏，2015，22（1）：127-130.

大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠地質(zhì)研究所

新疆油田公司實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院

青海油田勘探開發(fā)研究院