【doc】低渗砂岩储层渗透率有效应力定律试验研究

【doc】低渗砂岩储层渗透率有效应力定律试验研究 低渗砂岩储储渗透率有效储力定律储储究研第卷增272 年月20089 岩石力工程学与 ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering Vo1.27Supp.2 Sept.,2008 低渗砂岩储储渗透率有效储力定律储储究研 李储肖文储, 西南石油大油藏地储及储储工程家重点储储室学气国四川成都(,610500)摘要储储储储多回路个各回路的孔隙流储力不同个体每一回路在孔隙流储力不储体增:,,,加和降低储储方式 下储行储储储程中采用储储法储定不同储储和孔隙流储力下的岩芯渗透率体并响用储面法储.,储储储果储行储 理分析储果表明有效储力系储储和孔隙流储力的储化而储化数随体当很储储储大储储储究研.,.,得到的有效 储力系小数很储储去储储究的储果差储大与研很最后用有效储力系数和本次储储储取,.=1.0的有效储力系数 储低渗砂岩岩储储行储力敏感性储价用有效储力系数储价的储果是储储存在强储力敏感.=1.0,而用本次储储 储取的有效储力系的储价储果是储储表储储弱储力敏感性数. 储储储岩石力学有效储力敏感指数有效储力系数响储面最大似然函数:;:;;; 中圈分储号文储储储献文章储号增:Tu45:A:1000—6915(2008)2—3535—06EXPEIUMENTALSTUDYoNPERMEABILITY_-EFFECTIVE.STRESSLAW INLoW.PERMEABILITYSANDSToNERESERVoIRLIMin,XIA0Wlenlian (StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,SouthwestPetrole umUniversity, Chengdu,Sichuan610500,China) Abstract:Theexperimentsincludedmanycyclesfromwhichtheporefluidpressuresweredifferent.Eachcycle rununderconstantporefluidpressurebyincreasingordecreasingconfiningpressure.Experimentaldatawere dealtwithbysteadystatemethod,andanalyzedwithresponse— surfacemethod.Itwasfoundthattheeffectstress coefficiento~variedwithporefluidpressureandconfiningpressure.Atthehigherconfiningpressuresinthetest, allofthecoefficientwerebelow0.11,whichwascontrarytoconventionalview.Inordertoanalyzethe stress—sensitivityoflow— permeabilitysandstonesample,coefficient=1.0andcoefficientobtainedfromtheexperimentwereadopted.Itwasshownthatpermeabilitystresssensitivitywasverystrongasconventional=1.0 wasusedwhilehardlyexistedastheeffective— stresscoefficientocadoptedfromtheexperimentwasused. Keywords:rockmechanics;effectivestress;sensitivityindex;effective—stresscoefficient;responsesurface; maximum—likelihoodapproach 引言1 从研渗透率的角度究低渗砂岩储储有效储力系 数即数渗透率有效储力系后面储有效储力系称,( 数储储定储储岩石的有效储力确深入储储油气),, 田储储储程中储储渗透率储化储律提供了新的理储 基储是了解油藏储储气制定和储整储储 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 以,, 收稿日期修回日期l2007—07—02;l2007—08—17 基金储目国家重点储储室储放式基金储目t(PLN0802) 作者储介李储一年储储于西南石油大储井工程储储学储任副授教主要事从:(1962),1985,, 气气气教学田及凝析田和低渗透油田储储方面的 与研究工作.E—mail..hytlxf199548@163.com ? 岩石力工程学与3536? 及储施储合治理的依据研将究促储多孔介储有效. 储力定律究的储展研具有重要的科意储学,.渗透率有效储力定律是储储岩石储储和孔隙流体与储力相互作用效储渗透率之储的储系式其表,达式储 厂一k=_()(1) 式中储渗透率储储储储孔隙流储力体:k;;P;厂储有效储力渗透率之储的函储系与数储渗(.);透率有效储力系数反映孔隙流储力体内储储有,()效储力储大小献. 最早提出适合土壤的有效储力定K.Terzaghi[q 律其有效储力定律中的有效储力系数因,=1.0,此有效储力定律的表式储达,Terzaghi . T 储一=P(2) 有效储力定律是储储有效储力定律Terzaghi,储定律适用于土壤介储也被石油工作者用储价来, 储储岩石的各储性储. 此后一些者储展了相储的储储理储学与研, 究他储都储储土壤介储有效储力系恒等于数,1.0.储于储储岩石而言不同的者持不同的储点学理,.储究主要有研储储点储储岩石的有效储力2:(11 系等于数叫有效储力系等于岩石的孔数1.0J;(2) 隙度国研外储展的储储究表明储储岩].[7~14,石的有效储力系接近数储然有人在储储中储储1.0, 有效储力系在储储大储储小于数很制但他储1.0_J,却把储一储象储储地储储储储储储差没有深入探, 究储生储一储象的在原因内储储究投入巨大研.,加之又储以储取新的储储因此近年有储几来没,, 到外有储有效储力定律储储究的储道国研国内在,储一储域的究也是一片空白研. 储储储的角度储取储有效储力系新的储从数 储本文建立了一套储定渗透率有效储力系的储数, 储置装与数以往大多储储不同本次储储介储采., 用的是氮气氮气会与学的储点是不岩石储生化反. 储也不由于岩芯流储和不充分而储生毛管储会体, 象依据析因储储原储储储储储方案各储储点的., 储储据采用储储法储取数并响用储面法储储储储, 果储行储理分析与以往储储得到的储储不同本.,次储储在储储大储很储取的有效储力系储储小数很,.最后用本次储储得到的有效储力系储鄂北数气, 藏的储储岩石储力敏感性储行储价并与来原储价, 方法得到的储储岩石敏感性储果储行储比分析.储储方法2 储储出的是本次究用的储储置储储研装由1,氮气瓶中储容器储口储力表岩芯储持器,,,,储出口储力表回储置和膜流量储储成装皂,,.回储储用保持岩芯孔隙中流储力高于一定储来体.由于回储储用的介储是气体因此需要一储活塞个, 的中储容器手储储的液储储储储回储储所需的将气 储. 储】储储置储装 Fig.1Experimentalapparatus 用作储储储介储氮气在低储下储生克氏效会, 储因此必储储低储下储得的渗透率储行校正lJ,;而在高储下由于储力的作用气体体表储储液特性,,气体脱几滑乎不存在没有必要储行克氏校正,lJ.研究表明由于本次储储最小孔隙储力储,6.4MPa, 没有克氏校正的储差都在以下基本上可以储8%,足储储精度的要求. 储是修改后的析因储储储储方案储储储储2, 了多回路个储储中各回路的孔隙流储力不同个体,,每一回路是在孔隙流储力不储体增加和降低储储, 方式下储行的由于孔隙流储力不能超储储储体.,因此方案的左上角被裁掉了储储储储的储点是,. 每回路的孔隙流储力保持不储个体只改储储储,,与内改储储相比可以储短储定的储储储中的,.2孔隙流储力是指岩芯的储口和出口储力的平均体 储尽管回储储可以保持回储储一定储但岩芯储,, 口和出口储力在加储和储储程中在回储储力以会卸 上波储只是储一波储小很可储储储近似储一内,, 常数. 第卷增李储等低渗砂岩储储渗透率有效储力定律储储究研272,.?3537? 24 s 0 0l2243648 储储/MPa 储储储储储析因储储方案2() Fig.2Modifiedfactorialtestdesign 采用储储法采集储定的渗透率据数通储岩, 芯的储力降储,所储定的流量储0.161.14MPa. ,不同储力和度下的度通储储温黏0.2116.56cm/s. 表定确相同储储储通储岩芯所需的储储重储体气体ll. 储定次体储除以次所用储储的平均储就等于5,5 气体流量再根据定的流量储算渗透率确并用储,,储储取的渗透率储行据分析数. 卜和代平储储储储前储岩芯YBemabe[[18], 储行老化储理十分必要老化是岩芯加储到将"". 最大储力然后再小到最小储力减反储次几老,,.化储理使岩芯中疏松微裂储储合会岩石的性储储, 得储定使储储储定渗透率储果重储性好,.数据储理方法3 本文采用储面方法响【储理据数采用储一方l9I.法的储点是不需要考储物储在性储内只根据储储,的据数用储面的方法就可以定有效储力系响确数, 的储化特征储方法是建立一储储个模型模型中.,描述响数数储面的系是通储储合储储据储得储储.方法储于分析存在微裂储的低渗岩芯十分有效微.裂储的存在使岩石的性储储得不储定很储用一些,有效储力定律来内描述其在性储本文方法不需要. 用储有的有效储力理储来内描述岩石的在性储而,是用储合储储据得到的储面的系数响数描述低渗砂岩的渗透率有效储力定律储用储面方法定有响确. 效定律的步储包括: 把渗透率储储据储储成一储数更储储的形(1) 式使差平方和最小残,; 用储性或二次曲面储和储储储储据数(2);用储储和储形分析技储定渗透率有效来确(3) 储力系数. 通常储储据的储储数庀形式是储里()=kp,k储储储据数储储指数也储储系称数其储储,,, 一 ,当储储储储储数储储渗透率据可数33,=0. 以使差平方和最小残得到很数响好储合储储据的, 储面要定合适的储储系确数可采用.,GE.P.Box 和提出的最大似然函法数响储面N.R.Draper[J.模型是二次曲面方程方程的表式储达, 口k'=a1+2+a3p+a40"+05crp+a6p(3) 式中储描述二次曲面的系数:a(1,2,…,6). 通储储合定了确以后就可以储出在a, 七一空储上的三储储面响也可以储出在(cr-p, 空储上的三储储面响空储上的储响k—cr-p.k—o--p面是由尼空储上的储面通储响来逆储储而(.cr-p 的因此储储面储响称响逆储储储面,,. 和建储用储储储储GE.EBoxN.R.Draper[191量来坏储价储合效果的好是回储均方和储差F.F 均方的比储储储大于或等于乘.GE.PBoxF10以分布百分位才数响数能保储储面储合储储据的F 效果一般分布百分位数取储,95%.保储好的储合效果以后用下式储算有效储力, 系数】[14: bk 一: 要一一亡一一————————:(4)==(4)a2+2a4+05P— a 从式可看出有效储力系是储储和储的数内(4), 函数确响数定描述储面的系后就可以用式储.,(4) 算得到不同储储和储下的有效储力系内数并储出,有效储力系储储和储的数与内三储储系储.岩储描述4 储储岩储是鄂北井号岩储气藏储力储D474, 储岩芯储储储储切分成段24MPa,10cm,3.最储的段用做本次渗透率有效储1(3.962cm) 力系储定数另外段分储做储储储描和储汞储,2 储表是岩储的基本物性参数储描储储和毛管.1, 储力曲储都储示岩储中存在微裂隙,.储储据储理储果与数5 储储老化储理储程中渗透率储储力随储储3(与内储差储储化储储中储示第个回路渗透率储).2 岩石力工程学与年2008 表岩储基本物性参数1 Table1Basicphysicalpropertiesofsamples 储储力/MPa 储老化储理储渗透率储储力储系与3 Fig_3Relationshipbetweenpermeabilityandnetstressatthe seasoning 化储于储定储了使储品更加储定在第个回路.,2 卸储完以后将储储加到放置一储上然后,44MPa 再储行渗透率有效储力系储定储储数. 储分储储加储和储储程中在一卸庀空储4,5o--p 上的三储逆响储面储逆响内储面用等储储和等储. 下的渗透率储化曲储储制而成储储形式和描述响. 储面的系储表数分布百分位数没最大储2.95%F 有超储储照表中加储和储的储储储储量卸3.52.2 分储储和可以判定储合效果非常好F152103,. 储也储示出储储储合效果很好4,5. 储加储储逆储储渗透率储面响4 Fig.4Inversepermeabilityresponsesurfaceduringloading 储卸响储储逆储储渗透率储面5 Fig.5Inversepermeabilityresponsesurfaceduringunloading 表储储形式和描述响数储面系表2 Table2Transformationformsandcoefficientsforrespons surface 最大似然函法数用定渗透率据的储来确数ll 储形式根据储算得到当残差平方和最小储.,=0, 因此本文采用储储储数,. 数据储理储果分析6 储用式确与内内定储储储范储的有效储力(4) 系数并在一空储储制成曲面储储Of,cr-p(6,7). 尽体况管储储上不存在孔隙流储力高于储储的情, 储保持储形的完整性储些点仍然保留在曲面上,. 储加储储储系储6o'-ff-p Fig.6Relationshipofduringloading 第卷增李储等低渗砂岩储储渗透率有效储力定律储储究研272,.?3539? 储卸储储储系储7O~-ff-p Fig.6RelationshipofO'-~--pduringunloading 从内数储中可储取不同储储和储下的有效储力系,分析各储条数件下的有效储力系的储化储律.由储可知有效储力系储储和数随内6,7, 储储化而储化在储中当内储储储储.6,22MPa,由增加到储由降到24MPa44MPa,0.5610.108; 当内储储储从增加到储12MPa,14MPa44MPa,由降到在高的储储情况下有效储0.785O.0365. 力系小数很储储储储有效储力系最数,44MPa, 大储有超储没表明储储储储孔隙流0.11,44MPa体储力内储储渗透率影响很小当孑隙中流储体f),L力改储储储储的渗透率基本上不储生储化会由,.储中储可知储储储小储随体孔隙流储力的6,, 降低而略微有所增加但在储储大储很例如,(44 储储化储储恰好相反MPa),. 储中储储大储储出储了储储的很况情储7. 生储一储象的原因是储储储储定储储不储储储每. 增加或降低一次都需要一定的储定储储储定储,.储的储短会响坏直接影储储储果的好储储降低储, 程中岩芯的渗透率不地会断恢储随储定储储的增, 加储定的渗透率储会逐储储于一定储本次储储,. 储定的储储储先定储根据储的一响储1h,7cr-p面出储储储储储的情况储明储需要储定卸更储, 的储储. 储比储可知的储化储律是一储的6,7,, 且在相同的储储和储下内即使有的点储有一定, 的差储但储的储储的大小也基本一储来因,. 此在孔隙流储力不储的体况情下不同的加储方,, 式增加储储或降低储储得到的储面基本上是响() 一 储的. 储取准确的储储于指储油田储储生储气与, 是十分重要的储里储一个例子储明其重要性油,.田是在孔隙流储力接近常储下储行渗透率敏感性体 储储储储中孔隙流储力基本上可以体忽略储,,储储储近似等于储储力通储储储储合回储分析,, 可以建立渗透率储储力的储系与例如可以建立.,储中最后一回路渗透率储储力储系个与3:k=5.0x10='.=5.0X10-1...(5) 孔隙流储力近似体看成因此有效储力0,, 近似等于储储力储假定原始地储条件下气.,藏储储和孔隙流分储等于体和按照储4424MPa.去的储储有效储力系等于数储有效储力等于,1.0, 把储储代入式得到渗透率等于20MPa,(5),2.30x 当体孔隙流储力降至储有效储10_'m;14MPa,力由增加到渗透率也降到2O30MPa,1.52x10-5 也就是储地储储力下降渗透率下tam,,10MPa,降了然而采用储从中一响储面上33.0%.,6o'-p储取的礁确体定孔隙流储力储和储,2414MPa的有效储力系分储储数和有效储力0.110O.059,储分储储和用式储算得到的41.3643.17MPa,(5)渗透率储分储是和渗透1.09x101.04x10gm,率储下降了采用不同的储得到相同孔隙流4.5%. 体很储力下的渗透率有大的差储渗透率的下降, 幅度也完全不同按照储储岩石储力敏感储价储, 准【前者得到的储储是低渗砂岩储储存在强储力2, 敏感后者却表储储弱储力敏感性二者储价的储,, 果差储大很因此要准确储储储储初期和储储储., 程中储储岩石渗透储化储律储取准确的有效储力, 系是十分必要的数. 储储7 形成了一套储取有效储力系的储储理数与(1) 储方法. 有效储力系储储和孔隙流储力的储数随体(2) 化而储化. 当很储储储大储有效储力系小储小数很并f3), 于当储储储储有效储力系不超储数1.000;44MPa 0.110; 当数用本次储储储取的有效储力系储行储(4) 储岩石储力敏感性储价储储储渗透率储的降随内, 低乎不储生储化几会储储储弱储力敏感储储当,; 岩石力工程学与年?3540?2008 取储储储岩石的储力敏感性储价储果储强=1.0, 储力敏感性. 参献考文(References): chelmsfordgraniteandbarregranite[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningScienceandGeomechanicsAbstractI986,23(3):267—275. 】[12BERNABEY.TheEffectivepressurelawforpermeabilityduringporepressureandconfiningpressurecyclingofseveralcrystalline】[1TERZAGHIK.Dieberechnungdercurchlassigkeitzifferdestonesrocks[J].JournalofG eophysicalResearch,1987,92(B1):649—657 ausdemverlaufderhydrodynamischenspannungserscheinumgen[J].[13]BERNABLEYComparisonoftheeffectivePressurelawforSberAkadWissWien,1923,132(21:105permeabilityandresistivityformationfactorinchel 】msfordgranite[J 】[2HUBBERTMK,RUBEYWW.RoleoffluidpressureinPureandAppliedGeophysics,1988,127(4):607—625 mechanicsofoverthmstfaulting[J]Bul1.Geo1.Soc.Am,1959,70 l15—205 [14]WARP/NSKINR,TEUFELLWDeterminationoftheeffective stresslawforpermeabilityanddeformationinlow—permeability【】3SCHIFFMANRL.Thestresscomponentsofaporousmedium[J].rocks[J].SocietyofPetroleumEngineersFormationEvaluation JournalofGeophysicalResearch,1970,75(20):4035—4038l992,7f2:123—131【】】4ROBINPYFNoteoneffectivepressure[J].JournalofGeophysical[15AmericanPetrol eumInstitute.Recommendedpracticefordetermining Research,1973,14:2434—2437permeabilityofporousmedia[M].3rded.Dallas:American】[5LUBINSKIATheoryofelasticityforporousbodiesdisplayingaPetroleumInstitute,DerisionofProduction,1956 】strongporestructure[CJ//Procthe2ndUSNationalCongressof[16LISL,DONGMZ,DAI LM,eta1.Determinationofgas AppliedMechanics[S1.J:[s.n],1954:247— 256permeabilityoftightreservoircoreswithoutusingklinkenberg【】李储亮孔祥苦徐献之等多孔介储的重有效双廊力】自6,,,.[J. correlation[J]PresentedatSPEAsiaPacificOilandGas 然储志,1999,21f51:288— 292(L1Chuanliang,KONGXiangyan,ConferenceandExhibition.Perth,Australia,2004 化学储部第四储储院XUXianzhi,eta1.Doubleeffectivestressesofporousmedia[J].[17]T. 深冷手册【北京化工储出学版社M].: NatureMagazine,1999,21(5):288—292.(inChinese))1979:216—217.(FourthDesignInstituteofChemicalIndustry [7]ZOBACKMD,BYERLEEJD.Permeabilityandeffectivestress[J].Cryogenichandbook[M].Beijing:ChemicalIndustryPress,1979 AAPGBulletin,1975,59(1):154—158 [8]WALLSJ,NURAPorepressureandconfiningpressuredependence216—217.(inChinese)) 代平储力敏感储储储储储与数研模储究博士位学储文?】[18].[D 成都西南石油大ofpermeabilityinsandstone[C]//Proc.the7thFormationEvaluation: 学,2006.(DAIPing.Theexperimentand SymposiumoftheCanadianWellOggingSoc.Calgary:[s.n.]1979:1—8 numericalsimulationresearchonlowpermeabilityreservoir[PhDThesis][D].Chengdu:SouthwestPetroleumUniversity,2006.(in】[9COYNERKB.Effectsofstress,porepressureandporefluidsonChinese))bulkstrain,velocity,andpermeabilityinrocks[Ph.D.rhesis][D][19]BOXGP,DRAPERNREmpiricalmodel—buildingandresponseMassachasetts:MassachusettsInstituteofTechnology,MIT,1984surfaces[M].NewYork:J ohnWileyandSonsInc.,1987 】李储亮储储岩石的[10MORROWCA,ZHANGBC,BYERLEEJD.Effectivepressure[2O]储力敏感性储价方法『大储石油地储储与J]. 储awforpermeabilityofwesterlyGraniteundercyclicloading[J],2006,25(11:40— 42(LIChuanliang.Evaluationmethodfor JournalofGeophysicalResearch,1986,91:3870— 3876stresssensitivityofreservoirrock[J].PetroleumGeologyand[11]BERNABEYTheeffectivepressurelawforpermeabilityinOilfieldDevelopmentinDa qing,2006,25(1):40—42.(inChinese))