疏松储层应力敏感性评定方法
疏松砂岩储层敏感性评价方法
疏松砂岩储层敏感性评价方法徐加放;李小迪;孙泽宁;马英文;孙中富;顾甜甜;陈哲【摘要】The conventional evaluation methods for the formation sensitivity are not applicable to the unconsolidated sand-stones because of its unconsolidation, which leads to be unable to get columnar cores. The evaluation methods for unconsoli-dated sandstone sensitivity were established, which are gas flow rate method and recovery method, respectively. The gas flow rate method measures the velocity index of cores. Then, the critical flow rate of the velocity index was deduced using gas-tes-ting method by kinetic energy theorem of fluid. And the sensitivity calculation formulation and sensitivity index dividing prin-ciple of water, salt, alkali and acid were given by recovery method. It is found that the recovery method is fit for water sensi-tivity, salt sensitivity, alkali sensitivity and acid sensitivity. The results show that the method is easy to proceed, and has a firm theoretical foundation. And the experimental data are reliable.%疏松砂岩胶结差，不能钻取柱状岩心，因此无法用常规储层敏感性评价方法进行评价。
致密砂岩储层应力敏感性评价——以库车北部构造带为例
摘要本文通过岩心观察、气体孔隙度、渗透率测定，对该区域Jia组岩心进行了物性分析；通过铸体薄片、普通薄片、扫描电镜及X射线衍等手段对储层岩石学特征、孔隙微观特征、粘土矿物微观特征进行了分析；使用压汞手段对储层岩心孔喉结构特征进行了分析。
开展变围压与变内压对照实验、储层敏感性评价实验，针对该区域致密储层的特性，从多个角度对其应力敏致敏机理展开了研究，开展了压汞及应力敏感性对照实验，人工造缝样品与基质样品应力敏对比实验，裂缝充填与不充填、不同充填物进行充填对比实验、不同连通性应力敏对比实验、应力敏多次加载实验以及不同含水饱和度下的应力敏对比实验。
本文最终得出如下结论认识：1.变内压与变围压的实验方法均能一定程度上反映出储层受应力敏损害的情况，但考虑到研究区域储层结构复杂多为低孔渗地层故选择变内压的实验方式更好的模拟实际地层受净应力发生应力敏损害的情况。
2.研究区域平均损害率高于85%，属于强应力敏。
从平面上看，西部中部井区表现出强应力敏，MN井区相对较弱表现出中等偏弱至中等偏强。
三个小层有细微差异，但整体表现仍为强应力敏；纵向上看，除开MN井区J1a1小层到J1a2小层有减弱趋势，其余井区整体表现出强应力敏损害且最大损害率变化不大。
故储层整体上表现强应力敏，且中部井区表现出中等偏强到强不可逆损害率。
3．研究区域内应力敏损害曲线大致分为三种类型：中速应力敏损害，同时伴随着强不可逆损害；快速应力敏损害，同时伴随着弱不可逆损害；中速应力损害，同时伴随着中等不可逆损害。
4．对应力敏损害机理的研究主要在孔喉因素、裂缝因素、多次加载因素、含水饱和度因素等，通过实验结合地质资料发现导致研究区域应力敏强的主要因素是微孔隙发育和微裂缝发育，因此本文主要在孔喉因素与裂缝因素这两方面做双重介质研究损害机理，从而解释了产生三种类型应力敏损害曲线的原因。
5.致密砂岩中裂缝存在时应力敏十分严重，因此，在现场生产开发过程中，应尽量避免采用衰竭式开采，并及时补充地层能量，防止因净应力增大而导致储层渗透性急剧下降而导致开发过程中的减产甚至不出。
第024章：储层敏感性及其评价
（2）流体分析
地层水、注入水、射孔液、泥浆滤液
（3）水敏性预分析
粘土膨胀实验 阳离子交换实验
（4）酸敏性预分析
酸溶分析：酸溶失率 浸泡观察：盐酸、土酸、氯化钾溶液、蒸馏水浸泡
2、岩心流动试验与储层敏感性评价
（1） 速敏性流动实验与评价
渗透率伤害率： Dk=(KL-KLA)/KL 速敏指数 Iv = Dk /Vc
HCl: 含铁矿物（绿泥石、铁碳酸盐等） Fe(OH)3 SiO2 HF: 高含钙矿物（如方解石、钙长石、沸石等） CaF2 SiO2
（三） 储层敏感性评价
潜在敏感性分析 岩心流动试验与储层敏感性评价
1、潜在敏感性分析
（1）储层岩石基本性质的实验分析
岩石薄片鉴定 X衍射分析 扫描电镜分析 粒度分析 常规物性分析 毛管压力分析
四、 储层敏感性 及其评价技术
储层敏感性
油气储层与外来流体发生各种物理或 化学作用而使储层孔隙结构和渗透性 发生变化的性质
（一） 储层损害的原因和类型
外来颗粒的侵入和堵塞 外来固相颗粒的侵入和堵塞 外来微粒的侵入和堵塞 外来流体与岩石的相互作用 粘土矿物的水化膨胀 地层内部微粒迁移 酸化过程中的化学沉淀 外来流体与储层流体的不配伍性 乳化堵塞 无机结垢 有机结垢 铁锈与腐蚀产物的堵塞 微生物作用 细菌堵塞
（2）速敏矿物与地层微粒
储层中的速敏矿物：高岭石、毛发状伊利石 膨胀后的水敏矿物：蒙脱石、伊蒙混层 胶结不坚固的碎屑微粒 油层酸化处理后释放的碎屑微粒
（3）流体性质对速敏性的影响
低盐度：水敏矿物膨胀 高PH值：使地层微粒增加 分散剂：释放地层微粒
3、储层酸敏性
酸化液进入地层后，与地层中的 酸敏矿物发生反应，产生沉淀或释放 微粒，使地层渗透率下降的现象。 酸敏矿物：
储层应力敏感性评价模型及其影响因素
接影响油气井 的产能 。所 以，研究应力敏感效应 下的致密气 渗流理论就显得尤为重要 。 本文在前人研究 的基础上 综述 了 应力敏 感性 与有效应 力的 关系和应 力敏感 性的主要 评价模 型，并分析 了致密砂岩储层应力敏感性评价模型 的主要影 响
因素。
从式 ２可以看 出，ｂ值越大 ，储层应力敏感性越强。 ３ ． ２二 次三项式评价模型 ２ ０ ０ ２年范学平 等提 出二次三项式评价模型为【 ０ 】 ： Ｋ ／ Ｋｏ ＝ １ Ａ Ｄ ＋Ｃ ２ Ａ Ｏ ＇ ＋ ｃ ３ —— （ 式３ ） 式 中： 为 渗 透 率 ， ×１ ０ 。！ － ｔ ｍ ；Ｋ ｏ 为初 始 渗 透 率 ， × １ ０ ｕ ｍ ；Ａ 为有效应力变化 ，取围压 与孔 隙压 力之 差， ＭＰ ａ ；Ｃ １ 、Ｃ ２ 、Ｃ ３ 为拟合系数，量纲为 １ 。
致 密 气 藏 的 开 发 普 遍 受 到 储 层应 力 敏 感 性 的影 响 。Ｆ ａ Ｒ
３ 应 力敏 感 性 的主要 评价模 型
３ ． １指数形式评价模 型 １ ９ ８ ６年 Ｐ ｅ ｄ ｒ ｏ ｓ ａ等提 出指 数形式评价模 型如下［ ９ 】 ．
Ｋ ＝ａ ｅ — ～ （ 式 ２ ）
增 大了地层的弹性驱油能力 ， 这 对 提 高 油 气 井 的产 量 是 有 利
大应力敏感性越 强。 ３ ． ３三次 四项式评价模型 ２ ０ ０ ０ 年 张守 良等提 出三次 四项式评价模型为【 “ 】 ：
Ｋ＝ ａ ｘ ３ ＋ ｂ ｘ ｚ ＋ ｃ ｘ ＋ —— （ 式４ ）
的；另一方面 ，有效应力增大会使地层的孔隙被压缩 ，导致
式 中： 为渗透率 ，×１ ０ 。ｔ ． １ ｍ ；ａ 、ｂ 、ｃ 、ｄ为拟合系
数 ，量 纲 为 １ ； 为岩样破坏 比。
储层岩石的应力敏感讲解
低渗
30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 (MPa)
•致密介质比疏松介质对应力更敏感 •低渗油藏因强应力敏感不宜衰竭开采
表皮效应
k /k o
1.0
0.8
中渗
0.6
0.4
0.2
0.0 0.0
26.1mD 0.42mD
10.0 20.0
低渗
30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 (MPa)
油藏评价
•测试: 增大外压
k koeb
k
k eb( pi p) o
k (mD)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 (MPa)
•油藏: 降低内压
k f ( p)
•用有效应力转化到油藏条件
油藏评价
•Terzaghi有效应力
SI=6.3% SIp=0.7%
SI=30.4% SIp=2.0%
•低渗透油藏对外应力强敏感 •一般油藏对内应力弱敏感
表皮效应
k /k o
1.0
0.8
中渗
0.6
0.4
0.2
0.0 0.0
26.1mD 0.42mD
10.0 20.0 30.0 40.0 (MPa)
低渗
50.0 60.0 70.0
SI=6.3%
k koeb
SI
ko k ko
SI 1 eb SI 1 e10b
k (mD)
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 (MPa)
储层岩石的应力敏感性评价方法
[ 5 ] 李铁军 , 罗晓容 1 碎屑岩输导层内油气运聚非均一 性的定量分析 [ J] 1 地质科学 , 2001 , 探家 , 2000 , 5 ( 1) : 36 ( 4 ): 402 -4131 [ 6] 谢泰俊 1 琼东南 盆地天然 气运移输 导体系及 成藏模式 [ J] 1 勘 17 -211 235 -2391 [ 7] 龚再生 , 杨甲明 1 油气成藏 动力学及油 气运移 模型 [ J ] 1 中国 海上油气 ( 地质 ) , 1999 , [ 8] Bek ele E, 13 ( 4 ): Person M, M ars ily G1Petroleum m igrat ion pathw ays and
储层岩石的应力敏感程度用内应力敏感指数来进 行评价 , 以渗透率的应力敏感性为例 , 储层岩石的内 应力敏感指数定义为地层压力下降一定数值时渗透率 的损失百分数, 即
基金项目 : 四川省应用基础研究资助项目 ( 04JY 029 - 114) 。 收稿日期 : 2005-03-22
增大 ( 图 2 、图 3) 。 渗透率随外应力的变化曲线, 称作岩石的实测外 应力敏感曲线。岩石的外应力敏感曲线基本上呈指数 规律变化 ( 图 3), 可以用下面的方程进行描述
由于把油气藏的应力敏感指数统一定义为地层压 力下降 10M Pa 时的数值, 因此 , 式 ( 11) 可以写成 SI p = 1 - e
- 10bU
( 12 )
式 ( 12) 就是用实测的岩 石外应力敏感 曲线评 K = Ko e ( 2) R ) ) ) 岩石的外应力 , M Pa ; K o ) ) ) 外应力为 0
1 应力敏感现象
所谓应力敏感现象, 是指油气藏岩石的渗透率等 物性参数随应力条件而变化的性质。通常情况下, 油 气藏的外应力 ( 外压 ) 为一常数 , 当 从油气藏岩石 的孔隙中采 出流 体时, 孔 隙压 力 ( 内应 力, 内压 ) 从原始地层压力 p i 下降到 p, 岩石因而被压缩 , 岩石 的相关物性参数也跟着发生变化 ( 图 1)。一些强应 力敏感性地层, 还伴随有地表的明显沉降和储层的垮 塌现象。
储层敏感性流动实验评价方法
SY/T 5358-2010代替SY/T 5358-2002储层敏感性流动实验评价方法储层敏感性流动实验评价方法FtidltibflttFormation damage evaluation by flow test2 0 1 1 年6 月中石化胜利油田分公司地质科学研究院2 0 1 1 年6 月一、编制说明一、编制说明二二《《储层敏感性流动实验评价方法储层敏感性流动实验评价方法》》二、二、《《储层敏感性流动实验评价方法储层敏感性流动实验评价方法》》油标委秘字油标委秘字〔〔20092009〕〕1919号号《《国家能源局关于下达国家能源局关于下达20092009年第一批能源年第一批能源任务来源油标委秘字油标委秘字〔〔20092009〕〕1919号号《《国家能源局关于下达国家能源局关于下达20092009年第一批能源年第一批能源领域行业标准制修订计划的通知领域行业标准制修订计划的通知》》。
计划编号能源。
计划编号能源2009002320090023。
标准修订的原则及主要内容标准起草工作组本着标准起草工作组本着科学发展、合理完善科学发展、合理完善的原则的原则在原标准的基础在原标准的基础上充分调研国内外相关资料根据储层伤害基本理论及国内同行业生上充分调研国内外相关资料根据储层伤害基本理论及国内同行业生产研究中对储层敏感性实验测定的要求结合目前的室内实验分析的实产研究中对储层敏感性实验测定的要求结合目前的室内实验分析的实际、油田具体的矿场情况进行修订。
际、油田具体的矿场情况进行修订。
内容主要包括原标准中内容主要包括原标准中实验范围、实验原理、术语和定义、实验项实验范围、实验原理、术语和定义、实验项目的选取、敏感性程度的判断、临界值的确定、部分分析项目的实验程目的选取、敏感性程度的判断、临界值的确定、部分分析项目的实验程目的选取、敏感性程度的判断、临界值的确定、部分分析项目的实验程目的选取、敏感性程度的判断、临界值的确定、部分分析项目的实验程序序等方面。
储层五敏性实验
储集层敏感性及五敏试验1．基本概念所谓储集层敏感性，是指储集层岩石的物性参数随环境条件（温度，压力）和流动条件（流速，酸，碱，盐，水等）而变化的性质。
岩石的物性参数，我们主要研究孔隙度和渗透率。
衡量储集层岩石的敏感程度我们常用敏感指数来，敏感指数被定义为在条件参数变化一定数值时，岩石物性减小的百分数，习惯上用SI 来表示。
我们以渗透率这个物性参数为例，给出其一个基本公式：i ik p K K K SI -= （1-1）上标表示岩石物性参数，用下标表示条件参数。
上式定义的是渗透率对地层压力的敏感指数。
敏感指数的物理含义是指条件参数变化一定数值以后，岩石物性参数损失的百分数（主要是孔隙度和渗透率）。
所以我们要想了解油藏的敏感指数就必须了解条件参数的变化幅度，从而我们可以求出敏感指数。
在实际矿场中，渗透率比孔隙度更能影响储集层产能。
因此渗透率的研究尤为重要。
储集层渗透率因为地层压力的改变而呈现出的敏感性质，称作储集层的压力敏感，压力敏感指数用符号P SI 表示。
由以上可以知道下面的概念。
储集层渗透率因为地层温度的改变而呈现出的敏感性质，称作储集层的温度敏感，简称热敏，用T SI 表示。
储集层渗透率因为渗流速度的改变而呈现出的敏感性质，称作储集层的温度敏感，简称热敏，用v SI 表示。
储集层渗透率因为注入液体的盐度的改变而呈现出的敏感性质，称作储集层的盐度敏感，简称盐敏，用salSI 表示。
储集层渗透率因为注入液体的酸度的改变而呈现出的敏感性质，称作储集层的酸度敏感，简称酸敏，用aciSI 表示。
储集层渗透率因为注入液体的碱度的改变而呈现出的敏感性质，称作储集层的碱度敏感，简称酸敏，用alk SI 表示。
储集层渗透率因为注入淡水而呈现出的敏感性质，称作储集层的水敏性质，简称水敏，用w SI 表示。
其中我们最常用的就是五敏：速敏，水敏，盐敏，酸敏，碱敏，实验室常做五敏实验来判断油藏性质。
如果一个油藏水敏，那么我们一定要对其做盐敏实验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图 １ 塔 木 察 格 区 块 储 层 应 力 敏 感 性 曲线
２ 储 层 物 性分 析
产 生上述 现象 必定 与岩 石 的微观结 构 、物性 组
分 、 胶 结 状 况 、力 学 性 能 有 关 ， 因 此 进 行 了 岩 心 薄
片分 析 实验 。 岩石 薄片 分析 技术 是利用 岩 石矿物 晶体 的透 光
构造 和 次生缝 洞 之间 的关 系 。 通过 岩心 的薄 片 图可 以看 出 ，砂砾 岩成 分 以火 成 岩和 长石 为主 ，分别 占碎 屑总 量 的 ５ 和 ２ 。 ５ ３
火 成 岩 中 ， 以 酸 性 喷 发 岩 为 主 ， 含 少 量 中基 性 喷 发
敏感 性数 据经 处理 出现 了 图 １所示 的现 象 。在降 压
致有 效应 力减 小 ，渗透 率急 剧下 降 ，使 油井 产能 下 降 ，启动 压力 梯度 提高 ，渗 流阻 力增 大 ，造 成注 入 压力 的进 一步 提高 ，形 成恶 性循 环 。因此 必须对 这
岩 和凝灰 岩 。长石 中钾 长石 含量 居 多 ，占碎屑 总量
的 １ ；石 英 成 分 少 ，仅 有 ７ ；填 隙 物 含 量 为 ３
性 和 反 光 性 ，对 岩 石 矿 物 的 晶 形 、解 理 和 各 项 光 学
以高 纯度 氮气 作为 实验 介质 ，参 照气测 渗透 率实 验 方法 ，改 变 围压 ，测定 相应 的克 氏渗透 率 。其应 力
性质 进行 观察 鉴 定 ，进 而 达 到 对 矿 物 的鉴 定 和 命 名 。该技 术在 岩性 识别 、储 集层 评价 和落 实显示 等 方 面具 有直 观可视 的优 势 ，能够 清 晰地显 示 出岩 石 微观 结构 特点 ，揭示 岩 石 中油 气分 布 与 岩 石 结构 、
２ ；主要成 分 泥质＞ １ 。储 层胶 结疏 松 ，颗 粒 ０ ０
为点 接触 ，大 小 颗粒混 杂 ，长形 颗粒 具定 向 。泥质
油 气 田地 面 工 程 第 ２ ９卷 第 ８期 （０ ０ ８ ２ １． ）
ｌ ７
呈 团块 、薄 膜 状充 填孔 隙 。方 解 石连 晶结 构 充填部 分孔 隙 ，局 部 富集 。
０． ９
０．８ ８
了这 样一 种 现 象 ，降 压 过 程 中 随 着 有 效 应 力 的减 小 ，渗透 率逐 渐 降 低 ，并 且 下 降 的 幅度 越来 越 快 。
本文 通过 理论 分析 和实 验验证 ，对 这种 现象 进行 了 解释 ，并 提 出了必要 的解决措 施 ｌ 。 】 ］
过程 中 ，随着 有 效 应 力 的减 小 ，渗 透 率 逐 渐 降低 ， 并且 下 降的 幅度越来 越 快 。 这种 现象 将对 油 田开发 产 生重 要 的影 响 ，图 １ 中降压模 拟 的是油 田开 发后 期注 水过 程 。随着注 人 量和 注入 压力 的提 高 ，地层 孔 隙压力有 所增 加 ，导
因 此 ，该 储 层 胶 结 疏 松 ，力 学 强 度 较 弱 ，颗 粒
式中
为上 覆 岩 层 压 力 （ ａ ； 为 地 层埋 ＭＰ ） ｈ
１ ６
油 气 田地 面 工程 第 ２ ９卷 第 ８期 （０ ０ ８ ２ １． ）
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ６６ ９ ． ０ ０ ０ ． ０ ｏ ： ０ ３ ６ ／． ｓｎ １ ０ － ８ ６ ２ １ ． ８ ０ ８
疏 松 储 层 应 力敏 感 性 评 定 方 法
王 利 民 大庆石油学 院
关键 词 ：应力 敏感 性 ；渗透率 ；薄片分 析 ；三轴应 力 ；临界 有效 应力 油藏 投产 后 ，随地 层流 体 的采 出和后期 的注 水 开发 ，地 层孔 隙压 力发 生变 化 ，导致有 效应 力 （ 上 覆 岩层 压力 与孑 隙流体 压力 之差 ） 的变化 ，迫使 储 Ｌ 种 现象进 行解 释 ，并提 出科 学措施 。
０・６ ８
０ ・ ４ ８ ０．２ ８
０
１ ０
２ ０
３ ０
４ ０
有效应 ￣／ ａ ＭＰ
１ 应 力 敏 感 性 实验
正常 的应 力敏感 性 表现 为 ：在 升压 过程 中，随 着有 效应 力 的增大 ，渗 透率值 逐 渐减小 ，且 随有效 应力 的增 大 ，渗透率 的下降 幅度越 来越 小 ；在降压 过程 中渗 透率 逐渐恢 复 ，但恢 复 不到原 围压 时 的渗 透率 ，从 而形 成永久 性 伤害 。 在研究 塔 木察格 区块低 渗透储 层应 力敏 感性 实 验过 程 中 ，用 塔木 察 格 区块 低 渗透 油 藏 天 然 岩 心 ，
摘 要 ：油藏投 产 后 ，随地 层流体 的 采 出，地层 孔 隙压 力降低 ，导 致有 效应 力升 高 。对 于胶 结
疏 松储层 ， 当有 效应 力升 高到 一定程 度 时 ，颗 粒 易脱 落； 随着流体 的运 移 ，堵塞孔 喉 通道 ，造成
储 层渗 透率 急剧 下 降 。对 于这 种储层 ，必须 结合应 力敏 感性 和 临界 有 效应 力综合评 定储 层 的压敏
效 应 。设计 了确 定 临界 有 效应 力 的实验 方案 ：利 用三轴应 力 试验机 ，模 拟 油 田开采过程 中储 集层 应 力动 态 变化过程 ，确定岩 样发 生堆 落 的有效 应 力点 。以塔木 察格 区块 疏松储 层 为例 ，进行 了实
验 验 证 ，该 方 案 为 确 定 合 适 的 注 水 时 机 和 注 入 量 提 供 了 理 论 依 据 和 试 验 方 法 。
１
０・８ ９
０－６ ９
集层 岩石 发生 变形 ，而 使孔 隙空 间 以及 渗 透率发 生
变化 。此 时 渗 透 率 已不 再 是 常 数 ，而 是 压 力 的 函
０・４ ９ ０・２ ９
＼
数 ，这种 由于 压力 的变 化而使 渗 透率发 生改 变 的现
象被 称 为储集 层岩 石 的应力 敏感性 。在 研究 塔木察 格 区块低 渗透 疏松储 层 应力敏 感性 实验 过程 中遇 到