文留油田低渗透砂岩裂缝储层压力敏感性研究

冯红霞黄新文陈军斌王恒飞车克东

（1.西安石油大学，陕西 西安 710065；2.中原油田分公司勘探开发科学研究院，河南 濮阳 457001；3.中原油田分公司采油三厂，山东 莘县 252429；4.辽河油田公司曙光工程技术处，辽宁 盘锦 124109）

文留油田低渗透砂岩裂缝储层压力敏感性研究

冯红霞1，2黄新文2陈军斌1王恒飞3车克东4

（1.西安石油大学，陕西 西安 710065；2.中原油田分公司勘探开发科学研究院，河南 濮阳 457001；3.中原油田分公司采油三厂，山东 莘县 252429；4.辽河油田公司曙光工程技术处，辽宁 盘锦 124109）

对于文留油田低（特低）渗透砂岩裂缝性储层来说，其独特的孔渗性有别于一般的砂岩或砾岩储层，压敏机理也有所区别。对于一般的砂岩或砾岩储层来说，其所呈现的压敏效应主要是因为喉道趋于闭合或因为泥质挤入造成的渗透率下降。而对于本地区裂缝性储层来说，基质一般较为致密，孔隙度、渗透率极低，其受压力而引起的孔隙度、渗透率性能改变甚为有限。由于压力的改变而引起的储层物性的改变，主要是储层裂缝的开启闭合决定的。进一步研究表明，在裂缝储层中渗透率随压力的变化尤为明显。有效应力变化速度越快，其对岩心渗透率的损害就越强。

有效应力；应力敏感性；渗透率；砂岩裂缝储层

随着国内外低渗透油田开发和注水实践的深入，人们发现天然裂缝在低渗储层实际开发效果中发挥着重要的作用［1-2］。由于裂缝的存在，使得该类油藏压力分布模式不同于常规；同时不同渗透率的储层渗流能力差异也很大，压力分布特征也不一样，在注水开发过程中由于流体压力的变化，使得裂缝开启和闭合处于动态变化中，具体表现在储层对压力的敏感性上［3-4］。故而对低渗透砂岩裂缝性油藏来说，进行储层的压力敏感性研究就显得格外重要。同时由于裂缝性储层的特殊性，其渗透率的变化同时也和有效应力的变化速率呈现强烈的相关关系。

1 地质特征

文留油田古近系沙河街组三段中亚段（沙三中）油藏位于东濮凹陷中央隆起带文留构造东翼，主要含油层段沙三中4—10砂层组，夹于巨厚的文9盐层（400～600 m）与文23盐层（600～1 800 m）之间［5］。地层西北倾，由北向南地层倾角逐渐变大，倾角5～14°。构造格局具有北部简单，南部复杂的特点，断块内南部发育数条20～70 m断层，走向以北北东向为主，这些断层不仅把断块切割很小，而且对油气分布有一定的控制作用。其与渤海湾盆地的其他油田相比具有特殊的地质条件，油藏埋深（3 250～3 850 m）、异常高温（120～ 150℃）、高压（压力系数1.71～1.88），储层渗透率低（平均为29.2×10-3μm2）。

2 储层应力敏感性研究

2.1 应力敏感实验及结果

2.1.1 实验仪器与方法

实验仪器：浮子流量计和皂沫流量计、113型氦孔隙度仪、112型高低渗透率仪、JB-80高压计量泵、HSB-2高压恒速泵。

实验方法：参照岩石储层敏感性评价实验方法，在实验过程中，用围压来模拟上覆岩层压力。改变围压，测定每一围压下对应的实验岩心的渗透率。介质为低渗透砂岩油藏天然岩心。

2.1.2 实验结果

根据岩心所在油层的孔隙、裂缝发育情况和注采压差，在不同围压下测定孔隙性岩样和裂缝性岩样的气测和液测渗透率变化情况（见图1）。从图1中可以看出，基质因为较为致密，孔隙度、渗透率极低，其受压力而引起的孔隙度、渗透率性能改变甚为有限。而裂缝性岩心的油相渗透率在较低的有效应力状态下变化趋势最明显，随有效应力增大，其变化趋势逐渐减缓，最后基本上不再随有效应力的增加而变化。泄压后，岩心渗透率损害为不可逆过程。

对于储层存在的压敏效应，不同岩性储层的压力敏感性存在较大的差异，而裂缝性储层因为裂缝的存在，使得储层非均质性增强，而这类储层的压力敏感效应也有别于一般岩性储层的压力敏感效应。本文在系统分析了不同岩性储层存在的压力敏感性的基础上，初步探讨了裂缝性储层的压力效应的特殊性。

针对储层敏感性的研究，主要结论有以下3个方面：1）岩石受压后，其渗透率随压力的增加而降低；2）岩石在泄压恢复后，岩石渗透率有一定程度的恢复，但未恢复到初始值；3）岩石渗透率不可恢复量约为3.8%。含砾砂岩和砾岩与细砂岩有相同的压敏特征，只不过含砾砂岩的岩石渗透率不可恢复量约为6%，而砾岩则为12%［6］。

对细砂岩来说，其颗粒粒度均匀，分选性好，岩石中孔隙空间以孔隙为主，喉道为次。砂岩受压时，最先被压缩的是喉道，而非孔隙。即当加压时岩石中的喉道首先闭合，而孔隙基本不闭合，并且渗透率下降较快。当撤除压力时，岩石主要是弹性恢复，但仍有一些喉道不能张开，导致渗透率最终不能恢复到初始值 。砾岩富含泥质，且颗粒粒度不均匀，分选性极差，所以，岩石中孔隙空间以微细喉道为主当受压时颗粒间泥质产生塑性形变，泥质被挤向四周，从而堵塞孔道，再加上喉道的闭合，故在外压下，渗透率下降较多。再继续加压时，越来越多的颗粒开始直接接触，发生些弹性形变。当卸压时，弹性形变可以恢复，但发生了塑性变形的泥质及微细喉道均不可能重新恢复到原态，使渗透率的可恢复量也较小，岩石渗透率的压敏伤害程度较大。含砾砂岩的压敏伤害程度则介于砂、砾岩之间［6］。

而对于文留油田低（特低）渗透砂岩裂缝性储层来说，由于压力的改变而引起的储层物性的改变，主要是储层裂缝的开启闭合决定的，当有效应力大于裂缝闭合压力后，裂缝趋于闭合，随岩心所受载荷的增加，裂缝的闭合趋势逐渐减缓；并存在一临界值，之后，裂缝很难再被压缩［7］。泄压后，闭合的裂缝很难再度开启成为有效缝。综合研究表明，裂缝性储层的压力敏感性伤害程度高于砾岩。进一步研究表明，在裂缝地层中渗透率随压力的变化比孔隙地层更明显。随埋深的增加或地层压力的降低而引起的有效应力的增加，裂缝更容易受到挤压，裂缝性岩心渗透率降低比基质岩心降低得更快更多。

2.2 有效压力变化速度对渗透率损失的影响

为了研究低渗透油藏有效压力变化速度对渗透率的影响，根据有效压力的作用原理，以有效围压的改变模拟压力恢复过程。在实验室内采取了在注入速度一定的情况下，对围压采取了不同的加压方法实验模拟异常高压油藏在开发过程中，在不同有效压力变化速度下渗透率的变化情况。

以氮气为介质，采用与气测渗透率相同的装置对性质相同的岩心分别进行快速和慢速加压实验，研究压力增加快慢对储层的伤害。为了增加可比性，选择了同属一口井，同一深度点的2块岩心w2-1和w2-2进行实验。对w2-1进行快速加压和恢复实验；对w2-2则进行慢速加压和恢复实验，有效压力点为多个压力点，从0，5，10，15，20等5 MPa间隔一直增大到40 MPa。可见有效压力变化速度对岩心渗透率的损失具有很明显的影响（见图2）。有效压力快速增至40 MPa，岩心的渗透率损失13.3%（w2-1）；有效压力慢速增至40 MPa，岩心的渗透率损失12.2%（w2-2）。

另外，有效压力变化速度对岩心渗透率的恢复影响也较大。有效压力快速增加的岩心w2-1在有效压力降低至p0（0 MPa）后（见图2），渗透率损失为7.7%；而有效压力缓慢增加的岩心w2-2在有效压力降低至p0（0 MPa）后，其渗透率损失为4.6%。可见，有效压力快速变化所造成的岩心不可恢复的渗透率损失要比有效压力缓慢变化的不可恢复渗透率损失大。

3 结论

根据以上研究结果，对于文留油田低（特低）渗透砂岩裂缝性储层而言，由于压力的改变而引起储层物性的改变，主要由储层裂缝的开启闭合决定。进一步研究表明，在裂缝储层中渗透率随压力的变化尤为明显。有效应力变化速度越快，其对岩心渗透率的损害就越强。因而在开发过程中因油藏压力的下降所诱发的渗透率的压力敏感性伤害是不可避免的。因此，在油藏开采过程中，必须早期注水，注够水，保持较高的地层压力，合理地控制采油速度，缓慢降低油层压力，以减少渗透率的损失，提高油藏的最终采收率。

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Research on pressure sensitivity of fractured sandstone reservoir with low permeability in Wenliu Oilfield

Feng Hongxia1，2Huang Xinwen2Chen Junbin1Wang Hengfei3Che Kedong4
(1.Xi′an Shiyou University,Xi′an 710065,China;2.Exploration and Development Research Institute of Zhongyuan Oilfield Company, SINOPEC,Puyang 457001,China;3.No.3 Oil Production Plant of Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Shenxian 252429,China; 4.Shuguang Engineering Technology Department of Liaohe Oilfield Company,PetroChina,Panjin 124109,China)

The unique porosity and permeability of the fractured sandstone reservoir with low permeability in Wenliu Oilfield are different from that of common sandstone and conglomerate reservoir.The mechanism of pressure sensitivity is also different.The pressure sensitivity effect of common sandstone and conglomerate reservoir is the result of pore throat closure or permeability drop caused by mud squeezing.For the fractured reservoir in this area,the matrix is generally dense,and the porosity and permeability are low,so the performance change of porosity and permeability by pressure is very limited.The change of reservoir physical property is caused by pressure change,which is determined by fracture open and closure.Further studies show that the changes in permeability with pressure are particularly obvious in fractured reservoir.The faster the change of effective stress is,the stronger its damage to core permeability is.

effective stress,stress sensitivity,permeability,fractured sandstone reservoir.

TE135＋.3

A

2010-04-07；改回日期：2010-07-23。

冯红霞，女，1967年生，高级工程师，在读工程硕士，研究方向为油气田开发工程。E－mail：pyangffx@163.com。

（编辑 赵旭亚）

1005-8907（2010）05-599-03

冯红霞，黄新文，陈军斌，等.文留油田低渗透砂岩裂缝储层压力敏感性研究［J］.断块油气田，2010，17（5）：599-601.

Feng Hongxia，Huang Xinwen，Chen Junbin，et al.Research on pressure sensitivity of fractured sandstone reservoir with low permeability in Wenliu Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：599-601.