第21卷4 期南石油学院学报第

1、文章编号:1000-2643(199904-0023-03孔隙度、渗透率与净覆压的规律研究和应用吴凡1,孙黎娟1,何江1(1.中原石油勘探局勘探开发科学研究院,河南濮阳457001摘要:研究油层条件下孔隙度、渗透率与其净覆盖压力之间的变化规律,更好地指导油田的开发与调整。利用新引进的80年代末期发展的研究高压孔、渗的新仪器CMS-300岩心自动分析仪,对中原油田的天然岩心测试资料进行统计分析与研究。结果表明:油层孔隙度、渗透率与净覆压的关系以一元二次方程最为密切;孔隙度与净覆压间按指数规律拟合时,代表的物理意义更为明确,既能满足精度的要求,又能自动得出岩石的压缩系数。并提出了岩石的压缩系数与岩

2、石的平均水力半径间呈幂律关系;净覆压下油层的渗透率与地面渗透率之比,仅与净覆压的大小有关,与地面渗透率的大小无关等新观点。关键词:孔隙度;渗透率;实验室试验;中原油田中图分类号:TE33117文献标识码:A流体静力压缩仪即高压孔渗仪是目前应用广泛的室内模拟研究净覆盖压力下的孔渗变化规律的仪器。经大量的统计研究证明,该仪器测试的砂岩孔隙度、渗透率与净覆压间呈幂律关系。随着理论研究的深入,实验技术的提高,试验方法不断完善,仪器设备不断更新。CMS-300岩心自动分析仪就是引进美国岩心公司80年代末期发展的新技术和新仪器。实际岩心测试结果表明,砂岩的孔、渗与其净覆压间的关系有了新的表达形式。与前者相

3、比,其统计规律代表的物理意义更为明确,并可得出一些规律性的新认识。本文就此方面做一探讨,意在促进室内试验及理论研究水平的提高。1流体静力压缩仪的孔、渗与净覆压的关系1.1孔、渗与净覆压的统计规律流体静力压缩仪是目前广泛应用的室内模拟研究高压孔渗的仪器。净覆盖压力就是岩样的外部环压与岩样内压的差值,简称净覆压。根据中原油田的实际资料以及文献1报道的大庆、胜利、大港、青海等8个油田的表达形式,孔、渗与净覆压间均呈幂律关系:x=x0P-a c(1式中:x孔、渗的测定值;P c净覆压;x0, a回归系数,其中x0代表净覆压为0时的测定值即地面孔、渗值。根据试验室的测试结果和研究,目前的普遍共识就是:随

4、着净覆压的增大,孔、渗值变小;地面孔、渗小的砂岩a值较大,即净覆压对低孔渗砂岩的影响较大;地面孔、渗大的砂岩a值较小,即净覆压对高孔渗砂岩的影响较小2。1.2孔、渗统计规律的适用性分析由(1式求导,可得出孔、渗瞬时变化率与净覆压的关系。研究表明,较小的净覆压的存在可引起孔、渗瞬时变化率的急剧变化,净覆压较小时的区域内,随着净覆压的增大,孔、渗瞬时变化率急剧变小。显而易见,此种现象的发生,既与仪器设计原理相悖,又不符合实际油藏孔、渗随压力的变化规律,即较小的净覆压所引起的孔渗变化可忽略不计。因此(1式所表达的物理意义不很确切,实际应用时有一定的局限性,特别是净覆压较小时的偏差较大。2CMS-30

5、0岩心自动分析仪的孔、渗与净覆压的规律第21卷第4期西南石油学院学报Vol.21No.4 1999年11月Journal of S outhwest Petroleum InstituteNov1999收稿日期:19990319作者简介:吴凡(1966,男(汉族,工程师,主要从事油藏工程研究67.6MPa ,孔隙度>1%,空气渗透率1.0×10-6m 2。其测试范围完全能满足油藏实际的需要。根据中原油田岩心的测试结果研究,孔、渗与净覆压间以一元二次方程的拟合精度最高,相关系数均在0.995以上,指数、线性关系则依次次之,幂律关系并不存在,即相关性极差。从各自实测曲线的对比可以发

6、现,新仪器所测的孔、渗在低净覆压区域内的变化率均明显低于旧仪器的变化率,这在一定程度上克服了旧仪器的缺点而更符合油藏的实际情况。2.1孔隙度与净覆压的规律研究孔隙度与净覆压间虽以一元二次方程拟合精度最高,但研究表明,方程中的各系数项与孔隙度、渗透率等均没有相关性,而孔隙度与净覆压间按指数规律拟合,拟合方法是将截距设定为地面孔隙度,相关系数亦均在0.93以上。仍具有极好的统计意义,并具有明确的物理意义,其表达式为=0e-aPc(2式中:测定孔隙度,%;P c 净覆压,MPa ;0,a 回归系数,其中0代表净覆压为0时的孔隙度,即地面孔隙度。2.1.1系数a 的物理意义(2式连续可导必可微,对(2

7、式微分,并做等值变换,有a =-d d P c =-d V f V f d P c =-1V p d V pd P c(3式中:V f 岩石体积;V p 岩石孔隙体积,V p=V f(3式所反映的a 的物理意义就是单位压降下单位岩石孔隙体积的变化率,也就是美国习惯使用的岩石压缩系数C p 3,与我国和前苏联所使用的岩石压缩系数的关系为C f =C p 。2.1.2室内岩石压缩系数的统计规律根据中原油田实际资料将孔隙度与净覆压按指数规律拟合,可分别自动得出各岩样的压缩系数 a图1岩石的压缩系数C p 与(K/1/2的关系即C p 。进一步研究表明,室内试验的岩石压缩系数与(K/1/2相关程度最高

8、,如图1所示,其统计规律如下:C p =0.0011(K 0/01/2=0.0011(K 0/020.2196r =0.9380(4式中:K 0地面渗透率,m 2;0地面孔隙度,小数;r 相关系数,小数。(4式的统计规律样品数为24个,孔隙度范围为5.38%29.14%,空气渗透率为0.042214.2×10-3m 2。相关系数高达0.9380,具有极强的统计意义,说明室内试验的岩石压缩系数与岩石的平均水力半径密切相关,即岩石的压缩系数不仅与岩石的孔隙度相关,同样亦与其渗透率相关。相同的孔隙度的砂岩因渗透率的不同可造成砂岩的压缩系数的差异。2.2渗透率与净覆压的变化规律研究渗透率与净

9、覆压按一元二次方程拟合,方法是将截距设定为地面渗透率,与孔隙度测试结果不同的是,方程中的各系数项与地面渗透率均密切相关。如图2、图3所示。36个样品的形式及统计如下:K =aP 2c -bP c +K 0(5b =103.59a r =0.9992b =0 图2方程系数项a 、b 关系曲线图3渗透率与系数b 的关系曲线42西南石油学院学报1999年将a,b代换,渗透率与净覆压的统计规律如下: K=3.6683×10-5K0P2c-0.0038K0P c+K0(6(6式中,36个样品的空气渗透率范围为0.042 353.0×10-3m2。由(6式两边同除以K0,则发现净覆压下

10、渗透率与地面渗透率之比,仅与净覆压的大小有关,而与地面渗透率的大小无关。此规律性的认识明显区别旧仪器的结果而更利于指导油田的开发。2.3室内统计规律在油田开发中的应用上述统计规律仅仅是室内试验条件下的统计规律,须转化为油田现场的统计规律,才能更好地指导油田的开发与调整。CMS300岩心自动分析仪仍是静水力学加载,它比实际油藏多一个轴向加载力,因而使孔隙变化增大。根据文献1报导,美国岩心公司将静水力学加载测量的孔隙度(三轴孔隙度转化为地层孔隙度的公式如下:s=0-(0-3(7式中:s地层孔隙度;0地面孔隙度;3室内测试的三轴向孔隙度;转换因子,一般取0.61。大量的实验资料证明,没有轴向加载力的

11、岩石压缩率与静水力学加载条件下所测值之间有一个简单的转换因子,一般取值0.612。而渗透率的测量、计算是流量与轴向压差之比,因而轴向加载力对渗透率的测量不构成实质性的影响,可不必再进行校正。同时根据文献1报导,美国岩心公司的研究者认为:在1.4MPa或2.8MPa的净覆压作用下,孔隙形变很小,可以忽略,可将静力压缩仪的第一测点(1.4MPa或2.8MPa作为地面孔隙度值。同理,据此可将丰富的室内常规物性孔、渗测定值近似作为地面孔、渗值。根据室内统计规律和转化形式,现场实用的统计规律分别如下:岩石压缩系数的经验公式将地层条件与室内条件的转换因子0.61代入式(3,则岩石压缩系数与岩石的孔、渗间的

12、统计规律表达式为:C p=0.000671K/-0.2196(8式中:K常规物性的空气渗透率值,m2;常规物性的孔隙度值,小数。依据(8式就可根据岩心常规物性的孔隙度、空气渗透率值估算岩石的压缩系数。其它油田或地区若有CMS300的试验资料,就可回归出自己的统计规律的系数项。地层孔隙度与净覆压的经验公式将(4式代入(7,则有地层孔隙度与净覆压的经验公式:s=0.61e-0.0011(k/c+0.39(9式(9中,k,均为常规物性的孔隙度、空气渗透率值。根据实际油藏的净覆盖压力以及常规物性的孔隙度、空气渗透率值,代入(9即可计算出油藏的地层孔隙度。地层渗透率与净覆压的经验公式地层渗透率与室内轴向

13、加载力测量的渗透率间无转换因子,其公式同(6,将常规物性的空气渗透率值以及实际油藏的净覆盖压力值代入(6式,即可计算出油藏的地层空气渗透率。利用上述经验公式,可弥补室内试验的有限性、局限性而获取油藏的有关参数,为油田的开发及调整提供依据。3结束语(1CMS-300岩心自动分析仪测试的孔渗与净覆压的关系更符合油藏的实际,其统计规律在油田开发中具有广泛的实用价值。(2净覆压下的渗透率与地面渗透率之比,仅与净覆压的大小有关,而与渗透率的大小无关的新认识,可解除“净覆压对低渗砂岩的渗透率影响加大”这一认识上的误区,更有利于指导油田的开发设计。(3岩石的压缩系数与岩石的渗、孔之比呈幂律关系这一统计规律的

14、建立,可弥补室内砂岩压缩试验的有限性与局限性等的不足,而对各类油层的压缩系数进行有效估算,了解油层弹性能量的大小,为油田的开发设计提供依据。参考文献:1范尚炯,姚爱华.地面孔隙度压缩校正方法的研究C1石油勘探开发科学研究院1科技论文集C1北京:石油工业出版社,1996184862沈平平1油层物理实验技术M1北京:石油工业出版社,1995172773何更生1油层物理M1北京:石油工业出版社,1994125(编辑罗先碧52第4期吴凡等:孔隙度、渗透率与净覆压的规律研究和应用O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E,V OL.21, N O.4,p

15、15-17,1999(ISS N1000-2634,IN CHI2 N ES EThe development of the assisted expert system for the his2 tory matching of reservoir numerical simulation is a process on the increase.The knowledge base is going to be proficient and expanded with the improvement of system function,the blocks of the knowledg

16、e can be formed in the light of the different so2 lutions.This paper describes the dynamic dispatch mechanism of knowledge for consummate of the assisted expert system for the history matching of reservoir numerical simulation.In the modified clips system,the inferential mechanism is that the rules

17、and facts are chosen into inferential machine dynamically according to present status during inference;the ODBC inter2 face of the inferential service object is made to dispatch rules and facts stored in many heterogeneous databases.In the mean,the foundations of the research and development for mul

18、ti-expert system is built.K ey Words:reservoir,mathematics model,performance analysis,system,mechanismAPPL ICATION OF THE NUMERICA L SIMU LATION ON WATER IN JECTION DRIVE RESERV OIR T O IMPR OVE PR ODUCTION OF M RESERV OIR IN LAO JUNMIAO OI L FIE LDZHAN G Maolin(University of Science Technology of C

19、hi2 na,KON G Xianyan,MEI Haiyan et.al.JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E,V OL.21, N O.4,p18-22,1999(ISS N1000-2634,IN CHI2 N ES EThe residual oil distribution in the top area of the m reser2 voir in Lao J unmiao oil field is studied by using the numerical simulation software for

20、 water injection reservoirs(OFIWbased on the geologic characteristics and production history of the m reservoir.The relatively higher residual oil concentration areas are found in the vertical and lateral direction of the m reservoir. The artificial adjustment schedules and new wellslocations are de

21、signed and their future performance is predicted,and compar2 ison of production efficiency for each plan is conducted.The present production data has demonstrated that the numerical simulation is successful in providing a scientific direction for the adjustment of the m reservoir,controlling water r

22、ate increas2 ing,stabilizing the oil production rate and making a good eco2 nomic and social profit.K ey Words:tap production potential,residual oil distribu2 tion,oil reservoir,numerical simulation,water flooding,Llao J unmiao oil fieldTHE RESEARCH AN D APPL ICATION OF PERMEABI L I2 T Y,POR OSIT Y

23、AN D NET OVERBUR DEN PRESSURE LAWSWU Fan(Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau, SUN Lijuan,HE JiangJOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E,V OL.21,N O.4,p23-25,1999(ISS N1000-2634,IN CHIN ES EStudying the variation of porosity,permeability and the net overburden pressure in formatio

24、n,can guide the develop2 ment and modification of oilfields,to statistical and analysis and research on the natural core data of Zhongyuan oilfield by using the newly introduced cmx-300,the core automatic analyzer developed in late1980and applied to study high-pressure porosity and permeability were

25、 made.The research shows that the relationship between formation porosity,permeability and net overburden pressure is closely related to univariate quadratic equation;when porosity matches net overburden pressure with exponent relationship,the presented physical significance is clearer,the accuracy

26、requirement can be met and the compress2 ibility of rocks can gained automatically.The compressibility and average hydraulic radius of the rocks is exponential is put forward;the ratio of permeability under the net overburden pressure and ground permeability is only related to the value of the overb

27、urden pressure,but nothing to do with the surface permeability.K ey Words:porosity,permeability,net overburden pres2 sure,laboratory testing,Zhongyuan oil fieldA NEW APPR OACH T O G AIN F LOWING PARAMETERS OF FINE RESERV OIR NUMERICA L SIMU LATIONMI2 CR O NETWORK SIMU LATIONHU Xuetao(S outhwest Petr

28、oleum Inst,L I YunJOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E, V OL.21,N O.4,p26-29,1999(ISS N1000-2634,IN CHIN ES EIt is the key and also very difficult point to gain flowing parameters of fine reservoir simulation.Based on the hierarchy and textural feature of geological events,stochastic simulation in micro networks is used in this article to acquire the flowing parameters by transforming macro phenomena into a study in micro-mechanism.In