油藏物性对低渗储层压敏性影响的试验研究

孙磉礅 （中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东 东营257000）

低渗储层的孔隙度和渗透率低、孔喉细小，与中、高渗油藏相比，其开采过程中的压力敏感性更强，是导致低渗油藏开发效果变差的主要因素之一[1～3]。对于低渗油藏的压敏性前人已做过大量研究[4～8]，但系统研究油藏物性对低渗储层压敏性的影响较少。相对中、高渗油藏，低渗油藏具有基质渗透率低、非均质性强、裂缝发育的特点，笔者通过室内模拟试验，研究了上述特点对低渗储层压敏性的影响。

1 试验仪器及方法

1.1 试验仪器

试验仪器主要有岩心夹持器和计量系统。气源主要为N2，2个岩心夹持器分别进行高、低渗或基质与裂缝岩心试验，气体流量检测包括入口端的Teledyne气体流量计和出口端的皂沫流量计。试验流程如图1所示。

1.2 试验方法

按照SY/T 5336－1996岩心常规分析方法进行了覆压下岩石渗透率测定，依据SY/T 6385－1999覆压下岩心孔隙度和渗透率测定方法对岩心进行测试数据处理，用N2进行了不同渗透率、非均质岩心和裂缝性岩心的压力敏感性试验。

图1 试验装置示意图

2 试验结果及分析

2.1 渗透率对低渗储层压敏性的影响

选用4块不同渗透率的砂岩岩心，经过洗油、烘干后，分别进行以单相N2作为流动介质的压力敏感性试验。岩心参数如表1所示。

渗透率保持率反映了不同有效压力条件下，岩心渗透率损失后的残留状态，渗透率保持率越大，说明岩心渗透率损失越小，反之则越大。图2和图3分别比较了岩心有效压力加载和卸载过程中的渗透率保持率的差异性。在有效压力加载过程中，将有效压力为1.38MPa时的渗透率作为基准渗透率，即此时的渗透率保持率为100%。从图2中可以看到，对于不同岩心，在某一有效压力时，随着渗透率的减小，渗透率保持率均逐步降低；对于同一岩心，随着有效压力的增大，渗透率保持率逐步降低。即表明在有效压力加载过程中，渗透率较小的岩心，渗透率保持率较低，渗透率损失较大。同样，从图3中可以看到，在有效压力卸载过程中，对于不同岩心，在某一有效压力时，随着岩心渗透率的降低，渗透率保持率逐步降低；对于同一岩心，随着有效压力的减小，渗透率保持率逐步升高。即表明在有效压力卸载过程中，渗透率逐步恢复，且渗透率较小的岩心，渗透率恢复率较大。

对比有效压力的加载和卸载过程可以看出，随着有效压力增大，岩心渗透率保持率的差值随之减小，且渗透率越低，渗透率保持率差值越大，表明低渗岩心的渗透率损失主要发生在低有效压力阶段，渗透率损失率的变化随着有效压力的增大而减小，这种渗透率损失规律与岩石的体积应变随围压的变化规律一致。

表1 渗透率对低渗储层压敏性的影响试验岩心参数

图2 有效压力加载过程渗透率保持率差异性

图3 有效压力卸载过程渗透率保持率差异性

2.2 非均质性对低渗储层压敏性的影响

低渗透油藏一般具有较强的非均质性，而非均质油藏的渗透率压敏性是否与均质油藏规律相同，国内外学者对于该问题关注比较少。通过实验室自制的非均质砂岩岩心，研究了非均质性对低渗储层压敏性的影响。岩心参数如表2所示，岩心分为高渗、低渗两层。分别钻取与非均质岩心高、低渗透层渗透率相同的岩心，进行并联岩心的压力敏感性试验，并将非均质岩心与并联岩心的试验结果进行比较。

由于试验手段的局限性，目前室内试验一般用并联岩心模拟非均质岩心，故将其定义为非均质岩心渗透率变化的理论值，而将其与非均质岩心测量值进行比较。图4为不同有效压力下非均质岩心渗透率变化测量值、非均质岩心渗透率变化理论值与高、低渗岩心渗透率变化测量值的比较。可以看出，随着有效压力的增大，非均质岩心的渗透率测量值逐步降低，其渗透率损失率介于高、低渗层岩心。而用并联岩心模拟的非均质岩心渗透率损失值要小于实际测量值。可见，实际非均质油藏的压力敏感性要强于室内试验通过并联岩心测量的结果。

表2 非均质性对低渗储层压敏性的影响试验岩心参数

2.3 裂缝对低渗储层压敏性的影响

低渗透油藏裂缝发育，基质作为油流的储集空间，裂缝作为油流的流动通道，裂缝的属性对于低渗透油田油井产能起着至关重要的作用。随着油藏开采的进行，油藏孔隙压力逐步降低，进而导致有效上覆压力增大，如果不能合理控制有效压力的增长，必然导致油藏裂缝开度减小甚至闭合，使得油井产能急剧下降。

选用实验室自制砂岩岩心，选取3组不同渗透率的岩心各2块，岩心物性参数如表3所示。裂缝岩心是应用巴西劈裂原理造水平缝得到的，裂缝面保持未被污染状态。裂缝岩心的基质部分渗透率与均质岩心渗透率相等。选取一组均质岩心及裂缝性岩心，分别进行不同有效压力条件下的渗透率压力敏感性试验。

图4 非均质岩心压力敏感性试验

图5～7分别为上述3组基质岩心与裂缝性岩心的试验结果。可见随着有效压力的增大，基质岩心和裂缝性岩心渗透率均有不同程度的降低，而裂缝性岩心渗透率的降低幅度和降低速率比基质岩心快得多。对比不同岩心数据可知，裂缝性岩心渗透率变化与其基质部分渗透率相关，裂缝性岩心渗透率降低至与基质岩心渗透率相近时，渗透率降低速率变缓。基质渗透率越小，裂缝性岩心的渗透率降低幅度越大，且渗透率降低速率越快。

表3 裂缝对低渗储层压敏性的影响试验岩心参数

图5 YM12裂缝性岩心渗透率变化曲线

图6 YM14裂缝性岩心渗透率变化曲线

在裂缝性岩心中，基质部分渗透率越低，岩心渗透率损失越大。在有效压力增大过程中，裂缝空间先于基质部分发生形变。当裂缝空间的渗透率降至与基质部分渗透率相近时，裂缝空间与基质部分同时发生形变，即裂缝变形与基质变形也存在着不同步性。在该类油藏的开采过程中，裂缝作为流动通道，基质作为储油空间，可以应用裂缝与基质变形的不同步性，调节各部分的渗透率变化，进而控制其中的流量分布，提高最终采收率。

3 结 论

1）渗透率越小，压力敏感性越强，渗透率越大，压力敏感性越弱。渗透率损失主要发生在有效压力增大的初始阶段。

2）非均质岩心压力敏感性介于单一高、低渗层之间，非均质岩心压力敏感性试验结果要强于并联岩心的压力敏感性。

3）裂缝性油藏渗透率损失远大于基质油藏，其损失程度与裂缝性岩心中的基质渗透率有关。基质渗透率越小，裂缝性岩心渗透率损失越大；反之，其渗透率损失越小。

图7 YM16裂缝性岩心渗透率变化曲线

[1]阮敏 .压敏效应对低渗透油田开发的影响 [J].西安石油学院学报 （自然科学版），2001，16（4）：40～41.

[2]阮敏，王连刚 .低渗透油田开发与压敏效应 [J].石油学报，2002，23（3）：73～76.

[3]李道品 .低渗透砂岩油田开发 [M].北京：石油工业出版社，1997.33～73.

[4]杨其彬，陈忠，黄侠，等 .低渗透岩石压敏特征研究 [J].石油大学学报 （自然科学版），2005，29（2）：49～51.

[5]刘建军，程林松 .低渗储层物性压力敏感性研究 [J].新疆石油科技，2005，15（2）：16～18.

[6]肖曾利，蒲春生，秦文龙 .低渗砂岩油藏压力敏感性实验 [J].断块油气田，2008，15（2）：47～48.

[7]阮敏，王连刚 .低渗透油田开发与压敏效应 [J].石油学报，2002，23（3）：73～76.

[8]秦积舜 .变围压条件下低渗砂岩储层渗透率变化规律研究 [J].西安石油学院学报 （自然科学版），2002，17（2）：28～31.