裂缝型碳酸盐岩储层渗透率应力敏感性分析

李成良 邵洪志（东北石油大学，黑龙江 大庆 163318）

裂缝型碳酸盐岩储层渗透率应力敏感性分析

李成良 邵洪志（东北石油大学，黑龙江 大庆 163318）

储层岩石渗透率受应力变化而减小的现象称为储层岩石的应力敏感性。研究岩石应力敏感性对于使用合理开采方案,保持油气井产能以及储层物性的实验室分析都具有重要意义。以前研究多关注于孔隙型储层的应力敏感性,缺少对裂缝型碳酸盐储层的应力敏感性研究[1]。本文针对碳酸盐岩储层裂缝的研究，选取不同宽度人工缝岩样,进行应力敏感性实验研究。通过在相同的压力梯度下，测量不同裂缝岩心的渗透率变化，得到裂缝宽度对渗透率应力敏感性的影响。

碳酸盐岩；裂缝；渗透率；应力敏感性

1 实验原理和过程

1.1 实验原理

首先制备具有不同裂缝宽度的岩心若干。制作裂缝模拟材料要选择具有一定抗折性的固体薄片，该薄片在岩心制备过程中可以嵌入岩石骨架中，在岩心制备成功后可以用化学方法使该薄片生成水、气体或者其他不与岩石反应不滞留在岩石中的物质。本实验采用的不同厚度的铝箔片，在岩心制备过程中嵌入到岩心骨架中，制备完成后用NaOH溶液，溶解铝箔片，在岩心中形不同宽度的裂缝[6]。

设定一定的压力梯度，在此压力梯度下，测量不同裂缝宽度的岩心在每个压力下的渗透率，同过公式计算和作表分析每个岩心的应力敏感性。最后综合分析裂缝宽度对碳酸盐岩渗透率应力敏感性的影响[2]。

1.2 实验的样品制备

实验岩心样品材料选自矿场现场的碳酸盐岩，将现场的碳酸盐岩粉碎成粉末备用，用铝箔片在岩心制备过程中嵌入岩心骨架中，带岩心成型后，用NaOH溶液溶蚀掉铝箔片，在岩心中形成中空模拟裂缝[3]。

选取直径为2mm，厚度分别为5μm、10μm15μm的铝箔片各两个，用来制备六个岩心。将碳酸盐岩粉末和环氧树脂充分混合搅拌均匀后放入岩心压制模具中，模具为直径2.5cm，长度10cm，然后向模具中加入准备好的一个铝箔片，用10MPa的压力压制好岩心，其余五个岩心也用同样的压力压制。将压制的好的岩心放入70℃的恒温箱烘干。将制备好的岩心放到70℃的4%NaOH溶液中，起初铝箔片与NaOH反应生成气泡，待没有气泡后，铝箔片全被溶蚀，在岩心骨架中形成不同级别的裂缝。由此制作成三组有不同级别裂缝的岩心。

1.3 实验步骤：

(1)制取长为10cm，直径为2.5cm，不同裂缝宽度的岩心6个，分别编号为岩样1、2、3、4、5、6，将岩样1放入在岩芯夹持器中。

(2)将岩芯夹持器与环压跟踪泵相连，通过环压跟踪泵给岩芯夹持器加5MPa环压。

(3)用SCMS-Ⅱ型渗透率仪，测量此环压下的渗透率值。

(4)再分别用环压跟踪泵给岩芯夹持器加压到10MPa、20MPa、30MPa、40MPa重复步骤（3）。

(5)处理数据，利用公式（1）[8]计算出不同裂缝宽度下应力的敏感性系数Ss的变化见表1.2，分析评价应力敏感程度。

式中；Ss为应力敏感性系数；σ0、K0分别为初始测点的有效应力（MPa）及其对应渗透率（×10-3μm2）；σ、K为侧得的有效应力及其对应的渗透率（×10-3μm2）。

实验装置如图：

图1.1 实验装置连接图

2 实验结果

表2-1 不同应力条件下的储层岩石渗透率及其应力敏感程度

注：岩样1、2裂缝宽度为5μm，岩样3、4裂缝宽度为10 μm，岩样5、6裂缝宽度为15μm

由表2-1可知，储层中的不同的裂缝宽度对有效应力的敏感性是不一样的[4]，根据实验得它们之间的关系：S15μm＞S10μm＞S5μm，渗透率的应力敏感性随着裂缝宽度的增大而增大。

3 结语

（1）裂缝与碳酸盐岩的应力敏感性有一定的相关性，随着裂缝的宽度增加碳酸盐岩的应力敏感性增加。

（2）裂缝碳酸盐岩在有效应力增加的过程中，在刚超过裂缝支撑力后，裂缝开始闭合，此时的渗透率急剧减小，随着有效应力持续增加，渗透率减小的幅度趋于平缓。

（3）裂缝对渗透率的压力敏感性的影响较高，在实际碳酸盐岩开发过程中要注重对裂缝宽度对渗透率的影响。

[1]李松,康毅力,李大奇,等.考虑孔洞沟通性的碳酸盐岩储层应力敏感性实验研究[C]//全国渗流力学学术大会.2011.

[2]李大奇,康毅力,游利军.碳酸盐岩储层渗透率应力敏感性实验研究[J].天然气地球科学,2014,25(3):409-413.

[3]黄阳.裂缝性碳酸盐岩储层的保护技术[J].中国石油和化工标准与质量,2012,33(13):139-140.

研究方向：油气田开发

李成良（1993-）性别：男,民族：汉,籍贯：山东,学历：硕士