加压时间对储层岩心渗透率的影响

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2008 32      中国石油大学学报(自然科学版        Vol.32 No.1 1        JournalofChinaUniversityofPetroleum        Feb.2008
  文章编号:167325005(20080120064204
加压时间对储层岩心渗透率的影响
杨胜来, ,冯积累,汪如军, ,张友彩,唐治平,杭达震
(1.中国石油大学石油工程教育部重点试验室,北京102249;2.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院,
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新疆库尔勒841000;3.中国石油西南油气分公司川中油气矿,四川遂宁629001
摘要:目前储层应力敏感性研究仅限于有效覆压对渗透率的影响,忽略了加压时间对岩石变形的作用在高压孔渗仪上用拟三轴岩心夹持器和天然岩心,考察了加压时间对岩石渗透率的影响,提出并计算了单位覆压下渗透率绝对变化速率和相对变化速率结果表明,岩石变形或渗透率变化与时间有关,渗透率随加压时间的延长而降低。在加压初期渗透率变化幅度较大,随着时间的延长,渗透率变化逐渐变缓;幂函数在总体趋势上能拟合渗透率随时间的
-32
变化,其拟合误差在工程应用的合理范围内;基础渗透率大于416×10μm的岩心,渗透率下降主要发生在4h
;渗透率绝对变化速率随时间的延长而降低;渗透率绝对变化速率和相对变化速率与岩石物性有关,岩心基础渗透率越高,渗透率绝对变化速率越大,相对变化速率越小。渗透率相对变化速率的建立,为储层应力敏感性评价提供了一个新的定量参数
关键词:储层岩石;应力敏感性;渗透率;加压时间;试验研究中图分类号:TE311   文献标识码:A
Effectofpressuretimeonreservoirscorepermeability
YANGSheng2lai,LIUWei,FENGJi2lei,WANGRu2jun,TUZhong,ZHANGYou2cai,TANGZhi2ping,HANGDa2zhen
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(1.CMOEKeyLaboratoryofPetroleumEngineeringinChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;
2.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopmentofTarimOilfield,PetroChina,Kuerle841000,Xinjiang,China;3.ChuanzhongOil&GasFieldofSouthwestOil&GasFieldCompany,PetroChina,Suining629001,SichuanProvince,ChinaAbstract:Thepreviousresearchonstresssensitivityisusuallylimitedtotheeffectofconfiningpressureonpermeability,whiletheeffectsofactingtimeonrockdeformation,porosityandpermeabilitychangeareneglected.Laboratorytestswereconductedtostudytherelatioshipofpermeabilitychangeandtimeunderhighconfiningpressurebyusingaprecisioninstru2mentwithpseudo2three2axiscoreholderandnaturalcoresamples.Dataofabsoluterateofpermeabilitychange(ARPCandrelativerateofpermeabilitychange(RRPCfordifferentcoresweremeasuredandanalyzed.Thetestresultsshowthefollow2ingconclusions:Rockdeformationandpermeabilitychangearerelatedtotime,andthepermeabilitydecreaseswithtimeprelonging.Atthebeginningofforcing,corepermeabilitychangesquicklyandthenslowly.Powerfunctioncanbeusedtodescribetherelationshipofpermeabilityandtime,andtheerrorisintheregionofengineeringapplication.Thepermeability
-32changesmainlyin4hoursforthecoreswhenpermeabilityismorethan4.6×10μm.ARPCdecreaseswithtimeprelong2
ing.ARPCandRRPCarerelatedtocoresphysicalproperties,ARPCincreasesandRRPCdecreaseswiththebasicpreme2abilityofcoresincreasing.ARPCisanewquantityparameterforevaluationofreservoirsstresssensitivity.Keywords:reservoirscore;stresssensitivity;permeability;pressuretime;test
  油气储层(特别是异常高压储层的应力敏感性
[123][4][5]
对油气田开发有较大的影响Fatt,Ltchie
收稿日期:2007-06-22
基金项目:十五国家科技攻关项目(2001BA605A02202203
研究认为,岩石变形主要由骨架所受有效应力控制,
不同储层的应力敏感性相差很大。关于有效覆压对
作者简介:杨胜来(1961-,(汉族,河北辛集人,教授,博士,博士生导师,从事油气田开发工程方面的教学和科研工作。
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32 1            杨胜来,:加压时间对储层岩心渗透率的影响
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渗透率的影响,前人已经进行了大量的试验测定和研,但对岩心变形及渗透率随加压时间的变化过程研究较少,目前试验中覆压加压时间很短(一般30
[10211]
min,这与地层岩石长期受压以及有效覆压缓慢增加的过程有所不同。笔者对岩心渗透率随加压时间的变化关系进行实测研究,首次提出渗透率绝对变化速率和相对变化速率的概念,并实测出单位时间内渗透率变化量的基本数据,为应力敏感性油气藏产能评价和开发方案设计提供参考。
[629]
定岩心的气体渗透率。(4保持有效覆压不变,每隔一段时间测定一次气体渗透率,记录渗透率随时间
的变化情况,持续5d
2 试验结果及其分析
211 岩心渗透率随时间的变化
2为各岩心渗透率随时间变化的实测结果
1 试验方法与原理
111 试验装置及流程
试验采用美国Temco公司制造的OPP21型高
压孔渗仪,仪器具有高精度自动测量和记录功能,岩心夹持器为拟三轴式,试验基本流程见图1
1 试验流程图
该研究的基本原理是模拟油气藏有效覆压,岩心进行长时间加压,研究渗透率随加压时间变化的非稳态过程112 试验条件与步骤
试验岩心取自四川盆地磨溪气田嘉二异常高压
气藏,该储层岩石主要由亮晶粒屑灰岩、粉晶云(岩、粒屑云岩、泥晶云岩和膏质碳酸盐岩组成,取样深度为310117320418m,岩心基础数据见表1
1 试验所用岩心基础数据
岩心编号
12345
2 渗透率随时间的变化曲线
长度
L/cm
直径
d/cm孔隙度
φ/%
61225111121811517118173
空气渗透率k/10-3μm2
010103010231415566121183151046
  试验结果表明:(1随着加压时间的增加,渗透率逐渐降低;(2岩石变形或渗透率变化与时间有,在加压初期渗透率变化幅度较大,随着时间的延,渗透率变化逐渐变缓
为了定量描述在恒定覆压条件下渗透率随加压时间的变化规律,对试验曲线进行了拟合分析,发现幂函数能较好地描述渗透率随加压时间的变化关,:k(t=k0t,其中,k(tt时刻的渗透率,
-32-32
10μm;k0为初始时刻的渗透率,10μm;t为加
-B
41724511825129841662316182148221498214522145221462
  试验模拟气藏生产后期的有效覆压(54MPa,测定气体渗透率随时间的变化。主要试验步骤为:(1将洗烘合格的岩心装入岩心夹持器,2MPa有效覆压下测定岩心的基础渗透率(2缓慢增加有效覆压,直到54MPa(30156MPa流压下测
压时间,h;B为拟合系数
各曲线的幂函数拟合表达式见图2。由表1
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66中国石油大学学报(自然科学版             20082
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性相对较弱,而渗透率低于416×10μm的岩心
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应力敏感性较强(3基础渗透率大于416×10μm2的岩心,渗透率下降主要发生在4h,基础渗
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透率低于0102×10μm的岩心,24h内渗透率下
2可见,幂函数在总体趋势上能拟合渗透率随时间的变化;幂函数的拟合误差在工程应用的合理范
围内212 不同物性岩心的渗透率变化特征
系数B表征渗透率下降幅度,B与岩心的基础物性有关基础岩心渗透率越低,B值越大。因此,将岩心渗透率与B的关系进行匀整回归(3
降明显,24h后下降缓慢
214 渗透率绝对变化速率
为了定量描述孔隙变形或渗透率随时间的变,引入了渗透率绝对变化速率的概念。渗透率绝对变化速率α定义为单位有效覆压作用下单位时
1dk(t
间内,:α=-=
pedt
k0Btexp[-(1+B]
式中,pe为有效覆压,MPa
pe
根据实测数据计算了各岩心的渗透率绝对变化速率,见图5
3 系数B的回归
213 归一化渗透率的变化特征
归一化渗透率定义为覆压下渗透率与基础渗透
率的比值归一化渗透率k

加压时间对储层岩心渗透率的影响

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