储层岩石的应力敏感

1、李传亮李传亮西南石油大学西南石油大学srrpkhqweln2产量递减第一影响因素产量递减第一影响因素: : p产量递减第二影响因素产量递减第二影响因素: :k油井产量油井产量水敏水敏微粒堵塞微粒堵塞结垢结垢应力敏感应力敏感概念概念测试测试室内评价室内评价油藏评价油藏评价表皮效应表皮效应低渗透油藏低渗透油藏裂缝性油藏裂缝性油藏物性参数随应力条件而变化的性质物性参数随应力条件而变化的性质 pi pkik内应力敏感指数内应力敏感指数iiqqq kokookkkSI外应力敏感指数外应力敏感指数1atm1atm 1atmko ki渗透率不是外压的函数渗透率不是外压的函数渗透率不是内压的函数渗透率不是内压

2、的函数 p渗透率是骨架应力的函数渗透率是骨架应力的函数渗透率是有效应力的函数渗透率是有效应力的函数pTeffppeff spO OApTeffppeff概念概念测试测试室内评价室内评价油藏评价油藏评价表皮效应表皮效应低渗透油藏低渗透油藏裂缝性油藏裂缝性油藏ko kkikko ki 外应力敏感曲线外应力敏感曲线 测试测试 室内评价室内评价: : ko k矿场评价矿场评价: : ki k概念概念测试测试室内评价室内评价油藏评价油藏评价表皮效应表皮效应低渗透油藏低渗透油藏裂缝性油藏裂缝性油藏bkkeoookkkSIbSIe1统一取统一取10MPabSI10e1b: 应力敏感常数应力敏感常数0362.

3、 0e23. 5k0362. 0bbSI10e1%4 .30岩石对外应力强敏感岩石对外应力强敏感SI0.3, 强强SI0.1, 弱弱0.10.3, 中中概念概念测试测试室内评价室内评价油藏评价油藏评价表皮效应表皮效应低渗透油藏低渗透油藏裂缝性油藏裂缝性油藏bkkeo用有效应力转化到油藏条件用有效应力转化到油藏条件测试测试: : 增大外压增大外压油藏油藏: : 降低内压降低内压)(pfk )(oieppbkk)(Tefffk Terzaghi有效应力有效应力bkkeopTeff)(oepbkk)(oepbkk)(oiiepbkk)(ie1ppbpbe1bSI10pe10362. 0b%4 .30

4、pSI岩石对内应力强敏感岩石对内应力强敏感)(Tefffk 1MPa0Teff0Teff100MPa)(pefffk 1MPa100MPaMPa52. 0peffMPa36.52peffbkkeo)(oepbkk本体有效应力本体有效应力ppeff)(ie1ppb)(oepbkk)(oiiepbkkpb e1bSI10pe10362. 0b%0 . 2pSI岩石对内应力弱敏感岩石对内应力弱敏感%49. 5强应力敏感强应力敏感Terzaghi有效应力有效应力弱应力敏感弱应力敏感本体有效应力本体有效应力ko kkikookkkSI内、外应力对油藏的作用是不同的内、外应力对油藏的作用是不同的 spO

5、OA外压增大外压增大10MPa 内压降低内压降低10MPa概念概念测试测试室内评价室内评价油藏评价油藏评价表皮效应表皮效应低渗透油藏低渗透油藏裂缝性油藏裂缝性油藏疏松岩石因存在结构变形而呈强敏感疏松岩石因存在结构变形而呈强敏感 胶结好胶结差未胶结1.0胶结岩石不存在结构变形而呈弱敏感胶结岩石不存在结构变形而呈弱敏感低渗低渗中渗中渗致密介质比疏松介质对应力更敏感致密介质比疏松介质对应力更敏感低渗油藏因强应力敏感不宜衰竭开采低渗油藏因强应力敏感不宜衰竭开采低渗低渗中渗中渗低渗透油藏对外应力强敏感低渗透油藏对外应力强敏感一般油藏对内应力弱敏感一般油藏对内应力弱敏感SI =6.3%SI =30.4%S

6、Ip=0.7%SIp=2.0%低渗低渗中渗中渗低渗比高渗更敏感低渗比高渗更敏感SI =6.3%SI =30.4% 加载加载卸载卸载岩石存在塑性变形岩石存在塑性变形? e加载加载: 弹性变形弹性变形+塑性变形塑性变形 fobaa卸载卸载: 弹性变形弹性变形再加载再加载: 弹性变形弹性变形加载加载卸载卸载 表皮效应表皮效应SI =76.3%SI =23.81%塑性变形塑性变形弹性变形弹性变形岩石敏感程度比卸载还低岩石敏感程度比卸载还低0.1MPa50MPa0.1MPa加载加载卸载卸载应力敏感与岩石压缩性有关应力敏感与岩石压缩性有关p10c无需实测无需实测可以忽略可以忽略cp=1 10-4MPaSI

7、p=0.1%低渗好开采低渗好开采低渗低渗中渗中渗低渗难开采低渗难开采相互矛盾相互矛盾产能对内应力不敏感产能对内应力不敏感对外应力较敏感对外应力较敏感外应力外应力内应力内应力孔隙度应力敏感孔隙度应力敏感iipSI0.00.51.01.52.02.501020304050(MPa)(%)Terzaghi SIp=29.73%强敏感强敏感100m储层储层, 地表下沉地表下沉10m本体有效应力本体有效应力: SIp=0.22%弱敏感弱敏感孔隙度应力敏感孔隙度应力敏感本体变形过程中的本体变形过程中的孔隙度不变性原则孔隙度不变性原则 pi pkik敏感性地层出现垮塌和地表沉降敏感性地层出现垮塌和地表沉降本

8、体变形本体变形结构变形结构变形孔隙减小孔隙减小1%，压力升高，压力升高10MPa两种应力敏感两种应力敏感北海北海Ekofisk油藏海床沉降油藏海床沉降11m国内油藏国内油藏油压油压产量产量应力敏感有利于驱油应力敏感有利于驱油地下溶洞垮塌地下溶洞垮塌天坑地陷天坑地陷概念概念测试测试室内评价室内评价油藏评价油藏评价表皮效应表皮效应低渗透油藏低渗透油藏裂缝性油藏裂缝性油藏普遍认为普遍认为: 应力敏感强、产量递减快应力敏感强、产量递减快孔隙度孔隙度: 15%渗透率渗透率: 50mD173.81m3/d140.87m3/d1年后年后递减递减: 18.9%中渗透中渗透孔隙度孔隙度: 5%渗透率渗透率: 1

9、mD3.87m3/d3.07m3/d1年后年后递减递减: 20.7%自然产能投产自然产能投产低渗透低渗透33.25m3/d10.78m3/d1年后年后递减递减: 67.6%压裂投产压裂投产低渗透低渗透小小: 10+1mD56.72m3/d12.48m3/d1年后年后递减递减: 78.0%压裂投产压裂投产低渗透低渗透大大: 20+1mD超前开采超前开采, 后期亏空后期亏空主要地质特点主要地质特点孔隙欠发育孔隙欠发育渗透能力低渗透能力低自然产能低自然产能低粘土矿物高粘土矿物高微裂缝发育微裂缝发育?易水敏易水敏改善作用有限改善作用有限低渗弱压缩、弱敏感低渗弱压缩、弱敏感敏感性地层出现垮塌敏感性地层出

10、现垮塌 和地表沉降和地表沉降低渗强应力敏感属实验结论低渗强应力敏感属实验结论实验结论由系统误差所致实验结论由系统误差所致实验结论不代表实践结论实验结论不代表实践结论应力敏感地层应力敏感地层1mD研究误区研究误区含水饱和度含水饱和度颗粒堵塞颗粒堵塞生产压差生产压差温度敏感温度敏感流体类型流体类型下降下降1mD, 100mD损失损失1%, 10mD损失损失10%1mD损失损失100%, 0.1mD损失损失1000%低渗透储层不存在强应力敏感低渗透储层不存在强应力敏感大胆进行衰竭式开采大胆进行衰竭式开采大量节省研究费用和开发费用大量节省研究费用和开发费用概念概念测试测试室内评价室内评价油藏评价油藏评

11、价表皮效应表皮效应低渗透油藏低渗透油藏裂缝性油藏裂缝性油藏裂缝形态裂缝形态100 m 大裂缝大裂缝10100 m 中裂缝中裂缝110 m 小裂缝小裂缝1 m 微裂缝微裂缝充填缝充填缝未充填缝未充填缝裂缝裂缝充填缝充填缝物理充填缝物理充填缝化学充填缝化学充填缝碎屑物充填碎屑物充填应力敏感弱应力敏感弱应力敏感更弱应力敏感更弱未充填缝未充填缝啮合缝啮合缝错位缝错位缝凸凸-凹相接凹相接凸凸-凸相接凸相接 裂缝性油藏裂缝性油藏 地面裂缝张开地面裂缝张开000 裂缝性油藏裂缝性油藏 p地下裂缝闭合地下裂缝闭合 裂缝性油藏裂缝性油藏 地下没有张开的缝地下没有张开的缝啮合缝啮合缝错位缝错位缝钻遇的张开缝钻遇的张开缝: 凹凹-凹相对部