儲(chǔ)層巖石的應(yīng)力敏感

1、李傳亮李傳亮西南石油大學(xué)西南石油大學(xué)srrpkhqweln2產(chǎn)量遞減第一影響因素產(chǎn)量遞減第一影響因素: : p產(chǎn)量遞減第二影響因素產(chǎn)量遞減第二影響因素: :k油井產(chǎn)量油井產(chǎn)量水敏水敏微粒堵塞微粒堵塞結(jié)垢結(jié)垢應(yīng)力敏感應(yīng)力敏感概念概念測(cè)試測(cè)試室內(nèi)評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)表皮效應(yīng)表皮效應(yīng)低滲透油藏低滲透油藏裂縫性油藏裂縫性油藏物性參數(shù)隨應(yīng)力條件而變化的性質(zhì)物性參數(shù)隨應(yīng)力條件而變化的性質(zhì) pi pkik內(nèi)應(yīng)力敏感指數(shù)內(nèi)應(yīng)力敏感指數(shù)iiqqq kokookkkSI外應(yīng)力敏感指數(shù)外應(yīng)力敏感指數(shù)1atm1atm 1atmko ki滲透率不是外壓的函數(shù)滲透率不是外壓的函數(shù)滲透率不是內(nèi)壓的函數(shù)滲透率不是內(nèi)壓

2、的函數(shù) p滲透率是骨架應(yīng)力的函數(shù)滲透率是骨架應(yīng)力的函數(shù)滲透率是有效應(yīng)力的函數(shù)滲透率是有效應(yīng)力的函數(shù)pTeffppeff spO OApTeffppeff概念概念測(cè)試測(cè)試室內(nèi)評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)表皮效應(yīng)表皮效應(yīng)低滲透油藏低滲透油藏裂縫性油藏裂縫性油藏ko kkikko ki 外應(yīng)力敏感曲線外應(yīng)力敏感曲線 測(cè)試測(cè)試 室內(nèi)評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià): : ko k礦場(chǎng)評(píng)價(jià)礦場(chǎng)評(píng)價(jià): : ki k概念概念測(cè)試測(cè)試室內(nèi)評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)表皮效應(yīng)表皮效應(yīng)低滲透油藏低滲透油藏裂縫性油藏裂縫性油藏bkkeoookkkSIbSIe1統(tǒng)一取統(tǒng)一取10MPabSI10e1b: 應(yīng)力敏感常數(shù)應(yīng)力敏感常數(shù)0362.

3、 0e23. 5k0362. 0bbSI10e1%4 .30巖石對(duì)外應(yīng)力強(qiáng)敏感巖石對(duì)外應(yīng)力強(qiáng)敏感SI0.3, 強(qiáng)強(qiáng)SI0.1, 弱弱0.10.3, 中中概念概念測(cè)試測(cè)試室內(nèi)評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)表皮效應(yīng)表皮效應(yīng)低滲透油藏低滲透油藏裂縫性油藏裂縫性油藏bkkeo用有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化到油藏條件用有效應(yīng)力轉(zhuǎn)化到油藏條件測(cè)試測(cè)試: : 增大外壓增大外壓油藏油藏: : 降低內(nèi)壓降低內(nèi)壓)(pfk )(oieppbkk)(Tefffk Terzaghi有效應(yīng)力有效應(yīng)力bkkeopTeff)(oepbkk)(oepbkk)(oiiepbkk)(ie1ppbpbe1bSI10pe10362. 0b%4 .30

4、pSI巖石對(duì)內(nèi)應(yīng)力強(qiáng)敏感巖石對(duì)內(nèi)應(yīng)力強(qiáng)敏感)(Tefffk 1MPa0Teff0Teff100MPa)(pefffk 1MPa100MPaMPa52. 0peffMPa36.52peffbkkeo)(oepbkk本體有效應(yīng)力本體有效應(yīng)力ppeff)(ie1ppb)(oepbkk)(oiiepbkkpb e1bSI10pe10362. 0b%0 . 2pSI巖石對(duì)內(nèi)應(yīng)力弱敏感巖石對(duì)內(nèi)應(yīng)力弱敏感%49. 5強(qiáng)應(yīng)力敏感強(qiáng)應(yīng)力敏感Terzaghi有效應(yīng)力有效應(yīng)力弱應(yīng)力敏感弱應(yīng)力敏感本體有效應(yīng)力本體有效應(yīng)力ko kkikookkkSI內(nèi)、外應(yīng)力對(duì)油藏的作用是不同的內(nèi)、外應(yīng)力對(duì)油藏的作用是不同的 spO

5、OA外壓增大外壓增大10MPa 內(nèi)壓降低內(nèi)壓降低10MPa概念概念測(cè)試測(cè)試室內(nèi)評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)表皮效應(yīng)表皮效應(yīng)低滲透油藏低滲透油藏裂縫性油藏裂縫性油藏疏松巖石因存在結(jié)構(gòu)變形而呈強(qiáng)敏感疏松巖石因存在結(jié)構(gòu)變形而呈強(qiáng)敏感 膠結(jié)好膠結(jié)差未膠結(jié)1.0膠結(jié)巖石不存在結(jié)構(gòu)變形而呈弱敏感膠結(jié)巖石不存在結(jié)構(gòu)變形而呈弱敏感低滲低滲中滲中滲致密介質(zhì)比疏松介質(zhì)對(duì)應(yīng)力更敏感致密介質(zhì)比疏松介質(zhì)對(duì)應(yīng)力更敏感低滲油藏因強(qiáng)應(yīng)力敏感不宜衰竭開采低滲油藏因強(qiáng)應(yīng)力敏感不宜衰竭開采低滲低滲中滲中滲低滲透油藏對(duì)外應(yīng)力強(qiáng)敏感低滲透油藏對(duì)外應(yīng)力強(qiáng)敏感一般油藏對(duì)內(nèi)應(yīng)力弱敏感一般油藏對(duì)內(nèi)應(yīng)力弱敏感SI =6.3%SI =30.4%S

6、Ip=0.7%SIp=2.0%低滲低滲中滲中滲低滲比高滲更敏感低滲比高滲更敏感SI =6.3%SI =30.4% 加載加載卸載卸載巖石存在塑性變形巖石存在塑性變形? e加載加載: 彈性變形彈性變形+塑性變形塑性變形 fobaa卸載卸載: 彈性變形彈性變形再加載再加載: 彈性變形彈性變形加載加載卸載卸載 表皮效應(yīng)表皮效應(yīng)SI =76.3%SI =23.81%塑性變形塑性變形彈性變形彈性變形巖石敏感程度比卸載還低巖石敏感程度比卸載還低0.1MPa50MPa0.1MPa加載加載卸載卸載應(yīng)力敏感與巖石壓縮性有關(guān)應(yīng)力敏感與巖石壓縮性有關(guān)p10c無需實(shí)測(cè)無需實(shí)測(cè)可以忽略可以忽略cp=1 10-4MPaSI

7、p=0.1%低滲好開采低滲好開采低滲低滲中滲中滲低滲難開采低滲難開采相互矛盾相互矛盾產(chǎn)能對(duì)內(nèi)應(yīng)力不敏感產(chǎn)能對(duì)內(nèi)應(yīng)力不敏感對(duì)外應(yīng)力較敏感對(duì)外應(yīng)力較敏感外應(yīng)力外應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力孔隙度應(yīng)力敏感孔隙度應(yīng)力敏感iipSI0.00.51.01.52.02.501020304050(MPa)(%)Terzaghi SIp=29.73%強(qiáng)敏感強(qiáng)敏感100m儲(chǔ)層儲(chǔ)層, 地表下沉地表下沉10m本體有效應(yīng)力本體有效應(yīng)力: SIp=0.22%弱敏感弱敏感孔隙度應(yīng)力敏感孔隙度應(yīng)力敏感本體變形過程中的本體變形過程中的孔隙度不變性原則孔隙度不變性原則 pi pkik敏感性地層出現(xiàn)垮塌和地表沉降敏感性地層出現(xiàn)垮塌和地表沉降本

8、體變形本體變形結(jié)構(gòu)變形結(jié)構(gòu)變形孔隙減小孔隙減小1%，壓力升高，壓力升高10MPa兩種應(yīng)力敏感兩種應(yīng)力敏感北海北海Ekofisk油藏海床沉降油藏海床沉降11m國內(nèi)油藏國內(nèi)油藏油壓油壓產(chǎn)量產(chǎn)量應(yīng)力敏感有利于驅(qū)油應(yīng)力敏感有利于驅(qū)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測(cè)試測(cè)試室內(nèi)評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)表皮效應(yīng)表皮效應(yīng)低滲透油藏低滲透油藏裂縫性油藏裂縫性油藏普遍認(rèn)為普遍認(rèn)為: 應(yīng)力敏感強(qiáng)、產(chǎn)量遞減快應(yīng)力敏感強(qiáng)、產(chǎn)量遞減快孔隙度孔隙度: 15%滲透率滲透率: 50mD173.81m3/d140.87m3/d1年后年后遞減遞減: 18.9%中滲透中滲透孔隙度孔隙度: 5%滲透率滲透率: 1

9、mD3.87m3/d3.07m3/d1年后年后遞減遞減: 20.7%自然產(chǎn)能投產(chǎn)自然產(chǎn)能投產(chǎn)低滲透低滲透33.25m3/d10.78m3/d1年后年后遞減遞減: 67.6%壓裂投產(chǎn)壓裂投產(chǎn)低滲透低滲透小小: 10+1mD56.72m3/d12.48m3/d1年后年后遞減遞減: 78.0%壓裂投產(chǎn)壓裂投產(chǎn)低滲透低滲透大大: 20+1mD超前開采超前開采, 后期虧空后期虧空主要地質(zhì)特點(diǎn)主要地質(zhì)特點(diǎn)孔隙欠發(fā)育孔隙欠發(fā)育滲透能力低滲透能力低自然產(chǎn)能低自然產(chǎn)能低粘土礦物高粘土礦物高微裂縫發(fā)育微裂縫發(fā)育?易水敏易水敏改善作用有限改善作用有限低滲弱壓縮、弱敏感低滲弱壓縮、弱敏感敏感性地層出現(xiàn)垮塌敏感性地層出

10、現(xiàn)垮塌 和地表沉降和地表沉降低滲強(qiáng)應(yīng)力敏感屬實(shí)驗(yàn)結(jié)論低滲強(qiáng)應(yīng)力敏感屬實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論由系統(tǒng)誤差所致實(shí)驗(yàn)結(jié)論由系統(tǒng)誤差所致實(shí)驗(yàn)結(jié)論不代表實(shí)踐結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論不代表實(shí)踐結(jié)論應(yīng)力敏感地層應(yīng)力敏感地層1mD研究誤區(qū)研究誤區(qū)含水飽和度含水飽和度顆粒堵塞顆粒堵塞生產(chǎn)壓差生產(chǎn)壓差溫度敏感溫度敏感流體類型流體類型下降下降1mD, 100mD損失損失1%, 10mD損失損失10%1mD損失損失100%, 0.1mD損失損失1000%低滲透儲(chǔ)層不存在強(qiáng)應(yīng)力敏感低滲透儲(chǔ)層不存在強(qiáng)應(yīng)力敏感大膽進(jìn)行衰竭式開采大膽進(jìn)行衰竭式開采大量節(jié)省研究費(fèi)用和開發(fā)費(fèi)用大量節(jié)省研究費(fèi)用和開發(fā)費(fèi)用概念概念測(cè)試測(cè)試室內(nèi)評(píng)價(jià)室內(nèi)評(píng)價(jià)油藏評(píng)價(jià)油藏評(píng)

11、價(jià)表皮效應(yīng)表皮效應(yīng)低滲透油藏低滲透油藏裂縫性油藏裂縫性油藏裂縫形態(tài)裂縫形態(tài)100 m 大裂縫大裂縫10100 m 中裂縫中裂縫110 m 小裂縫小裂縫1 m 微裂縫微裂縫充填縫充填縫未充填縫未充填縫裂縫裂縫充填縫充填縫物理充填縫物理充填縫化學(xué)充填縫化學(xué)充填縫碎屑物充填碎屑物充填應(yīng)力敏感弱應(yīng)力敏感弱應(yīng)力敏感更弱應(yīng)力敏感更弱未充填縫未充填縫嚙合縫嚙合縫錯(cuò)位縫錯(cuò)位縫凸凸-凹相接凹相接凸凸-凸相接凸相接 裂縫性油藏裂縫性油藏 地面裂縫張開地面裂縫張開000 裂縫性油藏裂縫性油藏 p地下裂縫閉合地下裂縫閉合 裂縫性油藏裂縫性油藏 地下沒有張開的縫地下沒有張開的縫嚙合縫嚙合縫錯(cuò)位縫錯(cuò)位縫鉆遇的張開縫鉆遇的張開縫: 凹凹-凹相對(duì)部