苏里格低渗气田储层应力敏感性研究.doc

苏里格低渗气田储层应力敏感性研宄朱华银1卢涛2万玉金1李跃刚2胡勇1罗瑞兰1（1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研宄院）摘要：低渗气山储层岩石孔隙结构复杂，具冇较强的应力敏感性，不同类型储层由于岩石矿物勾孔隙结 构的差异，其孔隙度和渗透率随有效压力的变化特征冇所不同本文通过系统的实验分析丫苏里格气m 储层岩石的应力敏感性特征，给出了孔隙度和渗透率随冇效压力的变化关系，并评价了苏里格气m储层 在原始地层条件下的物性特征及开发过程中的变化规律对于孔隙度来说，K地面测试值比地层压力条 件下的值耍高10%〜17% （相对值），而在开发过程中的孔隙度变化不大，可以忽略不计渗透率的应力 敏感性体现在两个方面，一是苏里格气山储层在原始地层压力条件下的冇效渗透率比常规岩心分析渗透 率低一个数量级，80%储层的有效渗透率在O.lmD以下；二是苏里格气田开发至后期，储层因压劣变形 渗透率总体降低约三分之一这些认识对苏里格气田的储层评价和开发技术政策的制定具有要的意义 主题词：苏里格气田应力敏感孔隙度渗透率实验一、苏里格气田储层物性特征苏里格气田含气层段主要为二叠系下石盒子组的盒8段和山西组的山1段。

盒8段主 要为灰白色中一粗粒石英砂岩和岩屑质石英砂岩,地层厚度相对稳定，变化不大，约为30〜 42m山1段以分流河道沉积的砂泥岩为主，砂岩由中一细粒岩屑砂岩、岩屑质石英砂岩 组成，厚度30m左右大量岩芯分析统计结果表明：苏里格气田储层孔隙度范围为3.0%〜 21.84%，平均值为8.95%,主要分布在5%〜12%;渗透率范围为0.0148〜561mD，平均 值为0.73mD,主要分布范围为0.06〜2.0mD总体上属于典型的低孔低渗储层由于苏里格气田储层非均质性很强，部分井段物性较好，例如苏6并3315.40〜 3325.47m段，单块岩样的渗透率最高达到561mD,该段平均渗透率为32.6mD，如果将这 样的层段与其他层段物性数据进行简单的算术平均，显然会给出一个偏髙的平均值，得出 错误的认识为了更详细地了解苏里格气田的储层物性特征，对具有系统岩心物性分析资 料的井进行了单井单层分析，统计14 口井35个气层段，累计厚度170.65m，实验分析样 品913个按常规岩心分析渗透率〉5mD、1〜5mD、0.1〜lmD和CO.lmD四个区间进行 统计分析（表1），结果表明：80%气层的渗透率在lmD以下，渗透率大于lmD的只有 20%,主要渗透率分布区间为0. 1〜lmD，其渗透率平均值为0. 297mD,这代表了苏里格表1按单层统计的渗透率分布渗透率区间，mD气层数百分比，％渗透率平均值，mD>5514.316.661〜525.73.4850.1 〜12262.90.297<0.1617.10.083合计35100/气田的主要气层类型。

仉得注意的是，这还只是地而常规岩心分析的渗透率伉，尚未通过覆压校正到地下条件，卜面将通过进一步的覆压实验研宄表明，苏里格气田实际地层条件下的岩石渗透率比常规岩心分析值要低得多二、储层应力敏感性实验分析气藏开发过程中，随着地层压力的下降，储层岩石骨架承受的有效上覆压力增大，导 致岩石受压变形，孔隙结构发生变化，从而使岩石的物性特征（孔隙度、渗透率等）发生 变化，尤其是低渗气藏和异常岛压气藏，往往这种变化较大，对气田的生产和产能预测将 产生较大的影响［1_1（）1,因此必须通过室内实验研宂，分析不同有效压力条件下的储层岩石 孔隙度和渗透率变化特征，力储层评价和开发设计提供基础依据储层岩石在开发过程中所承受的上覆有效压力可由下式计算 Pc =Pgs ~Pf式中：Pe为有效上覆压力（MPa）; •为上覆地层压力（MPa）; P/•为储层孔隙流体 压力（MPa）对于某一气藏或储层，为一同定值，只是在气藏哀竭开发过程中孔隙流 体压力巧不断减小，因此储层岩石存受的有效上覆压力R不断增大根据岩石力学、测井等研宂资料表明，苏里格气田上覆岩层压力梯度约为0.025MPa/m， 如果储层深度按3300m,原始地层压力按30MPa计算，则原始地层条件下储层岩石所承 受的上覆地层压力为82.5MPa，有效上覆压力力52.5MPa。

假如气田开发过程中地层压力 由原始的30MPa衰竭至后期的2MPa,则有效压力的变化IX间为52.5〜80.5MPa研究分析中对不同有效压力下的孔隙度和渗透率进行归一化处理，便于对比分析，采 用接近于气藏原始有效压力条件下的孔隙度和渗透率或地而测试的常规孔隙度和滲透率 （仇、&）作为初始值，然后以不同有效压力下的孔隙度和渗透率（0、除以初始值 得到比孔隙度（么）和无因次渗透率（么），即％也，Kd = KIK、、1、孔隙度与有效压力的关系研宄中选取不同类型岩样进行覆压孔隙度测试，结果见阁1随着有效压力的增大， 孔隙度降低，低压段孔隙度的下降速率较快，随着压力增大，下降速率变缓在同一有效 压力卜（62MPa）,比孔隙度随岩样的初始孔隙度变小而减小（图2）,说明岩样的初始孔 隙度越小，在同一有效压力下其比孔隙度下降幅度越大根据这•一规律，可将苏里格储层 划为丸＞8%和丸＜8%两种类型，分类统计U•算比孔隙度随有效压力变化的平均值，并 通过曲线拟和，得到比孔隙度随有效压力的变化关系为幂函数（阁3）:当仇彡8%时，0/仇=1.0432凡-当砵 ＜ 8 % 时，夕 / 外=1. O982P；0 06961.00.9g 0.8g0.72-88/138 —1-11/1253-72/89―X—2-92/138—*—3-32/J191-65/)20 —I SQ/194；1-54/120168/125 —1 1 - 12-46/138 1-119/125■ 111 f-X- 1-32/125 3-84/119-4 / 11-41/11-97/1283-2(5/128—A—3-39/1020.60 10 20 30 40 50 60有效伍力• MPa图1不同有效压力下的比孔隙度1.0■ ■0.9 V ■ ■■ ■■ ■8O.0.70.6 1 1 1 0 5 1（） 15 20初始孔隙度.％图2 62MPa时的比孔隙度与初始孔隙度的关系si1.00.90.80.70.60 10 20 30 10 50 60 70衡效压力，MPa图3孔隙度随有效压力的变化规律0. 035y = 1.0432x R2 = 0. 9978y = 1.0982x R2 = 0. 9919-0. 0696o><8%乘眾（山糾％） 乘帑（（1）<8%）2、渗透率与有效压力的关系按前而储层物性中分析的四个渗透率区间（〉5mD、1〜5mD、（）.1〜lmD和<0.1mD） 选取不同渗透率岩样进行覆压实验，测得不同有效压力下的渗透率，以初始有效压力 3.45MPa的渗透率为基准，计算不同有效压力下的无因次渗透率，其结果见图4,渗透率 随有效压力的变化较力复杂，相同有效压力条件下，初始渗透率高的下降速率慢，总的下 降幅度低；初始渗透率低的随有效压力增大而迅速下降，压力增大到一定程度后渗透率下 降速率减缓，但总的下降幅度很大。

无因次渗透率与岩样的初始渗透率具有较好的相关性，初始渗透率越大，相同有效压. 力下无因次渗透率保持越高；初始滲透率越小，相同有效压力下无冈次渗透率越低（图5）， 即低渗岩样渗透率随有效压力增大而迅速下降，下降幅度较大分析图4也可看出，当有 效压力增大到20MPa时，低渗岩样的无因次渗透率大多降至0.3以下；到60MPa时，全 部降至0.2以下，即该压力下的渗透率只有初始值的20%不到按四个渗透率区间•算平均无因次渗透率，得到四条平均无因次渗透率随有效压力的 变化曲线（图6），Ko>5mD的曲线下降速率慢，总的下降幅度低，可用一条幂函数进行 很好的拟合；Ko=l〜5mD的曲线在低压段下降速率较快，总的下降幅度也较大，但仍可 用一条幂函数进行较好的拟合；Ko=0.1〜lmD和Ko<0.1mD的两条曲线，在低压段渗透 率K降非常迅速，无因次渗透率与有效压力呈半对数关系，有效压力大于20MPa以后，—♦—2-88/138 ―•— 1-14/125 3-72/89 —X- 2-92/138-*—3-32/119 -♦—3-29/89 —i—1-43/120 Y41-17-2 2-83/138 1-65/120 I-54/120 2-46/138卜32/125 —*—1-41/125 豢卜 59/125 ―I—卜 68/125 1-119/125 3-84/119 ―♦—1-97/128 ->-3-26/128-A—3-39/1020.00 10 20 30 40 50 60 70有效压力，MPa图4不同有效压力下的无因次渗透率1.08 6 4 ft • • o o o2■o101(:一 >5mt)-■-卜 5ml) —A— 0. 1 — ImD -<0. IeJ)0 8 6 4 2 0•• • ■••1 o o o o O初始渗透率（Ko） .inD 街效应力，MPa图5 62MPa时的无因次渗透率与初始渗透率的关系 图6不同渗透率区间的平均无因次渗透率无因次渗透率下降速率减缓，可用幂函数进行很好的拟合，因此这两条曲线在高、低压段 需要分别用两个函数拟合，最终得到六个函数方程（表2）。

表2无因次渗透率与有效压力的关系方程渗透率区间，mD凡 <20MPa凡彡20MPa>5mD-0. 0935K/Ko = 1.1187凡1 〜5mDK/Ko = 1. 6765/V0 41790. 1 〜ImDK/Ko = -0. 4344Ln(Pe)+1.5282-0.9902K/Ko = 4.5772凡<0. ImDK/Ko = -0. 4781 Ln ⑺.)+1. 589-1. 624K/Ko = 22. 051^三、地层压力条件下的物性特征与开发过程中的变化规律1、孔隙度变化根据实验研宂得出的比孔隙度与有效压力的关系式，对不同有效压力条件丁的比孔隙 度进行计算（表3）按初始孔隙度丸＞8%和丸＜8%两类來说，其原始地层条件下（A =52.5MPa）的比孔隙度分别为0.908和0.834,也就是说原始地层条件下的孔隙度为地面 常规测试孔隙度的90.8%和83.4%若以原始地层条件丁的孔隙度为基准，计算气田开发过程中的比孔隙度变化，见表2 巾的％2，当地层压力由30MPa衰竭至2MPa时，两类储层的比孔隙度分别由1.0变为0.985和0.971，即孔隙度的相对值分别降低了 1.5%和2.9%，可见开发过程中的孔隙度变化是 很小的，基本可以忽略不汁。

表3不同有效压力条件下的比孔隙度和无因次渗透率有效压力Pe地层压力Pf比孔隙度无因次渗透率>8%<8%>5mDl-5mD0.1-1 mD<0.1 mDMPaM。