煤储层等效有效应力系数变化规律实验研究

煤储层进入饱和气体单相流后,储层有效应力系数的变化规律是正确评估储层渗透性的关键。本文采集不同变质程度的煤岩样品,对不同外界荷载和孔隙压力条件下煤储层的等效有效应力系数进行了研究,结果表明:在孔隙压力一定的条件下,外界荷载对煤储层等效有效应力系数具有负效应,随外界荷载加载,煤储层等效有效应力系数减小,且外界荷载越大负作用越强;在外界荷载一定条件下,随孔隙压力增加,煤储层等效有效应力系数增大,孔隙压力对煤储层等效有效应力系数具有正效应;相对于中阶煤和高阶煤储层,低阶煤储层由于孔隙类型多样,孔隙尺度大,储层的等效有效应力系数在外界荷载和孔隙压力耦合作用下影响程度相对较小。由于煤储层等效有效应力系数在不同外界荷载和孔隙压力下差异较大,煤储层进入饱和气体单相流后,在不考虑解吸收缩效应条件下,煤储层的有效应力变化并非等同于储层孔隙压力的变化,而与煤阶类型、地应力高低和孔隙压力大小密切相关,原位高地应力条件下,由于煤储层的等效有效应力系数较小,随孔隙压力降低,煤储层有效应力变化相对微弱。

基于动态有效应力系数的地层压力估算方法

地层压力可反映地下岩层孔隙度、压实情况、流体赋存状态等,对于寻找有效储集层十分重要。针对目前计算地层压力时将有效应力系数简化为1的情况,以统一岩石骨架模型及Gassmann方程为基础,计算出含孔隙结构参数的动态有效应力系数,结合常规Eaton法实现地层压力及压力系数的估算,提高地层压力的预测精度。以碳酸盐岩及砂岩储集层为例,估算的地层压力在水层、油层、气层等均出现异常高值,比常规Eaton法计算结果的精确度更高,寻找的有效储集层更可靠。

TB地区地层应力与储层有效性关系研究

TB地区气藏埋藏较深,重力压实作用明显,且存在较强的挤压构造作用,地层非均质性较强,储集层具有较高的孔隙压力,有效地层应力和地层水平主应力差值随之较低。通过引入储层有效地层应力系数,研究有效地层应力及地层水平主应力差值和优质储层的关系。在地层低有效地层应力和低地层水平主应力差值区,储层有效性明显变好;当储层有效地层应力系数低于0.7时,优质储层发育。

应用有效应力法预测页岩气藏地层压力系数

目前页岩气勘探开发实践证明,页岩气井产量与地层压力系数呈正相关关系,因此,针对页岩气储层的压力系数预测对页岩气的勘探具有重要指导意义。在计算得出地层有效应力的基础上,应用有效应力法对页岩气储层进行压力系数预测。该方法的关键是准确求取页岩气储层单位厚度的压缩量。应用实测压力系数值确定出研究区页岩气储层单位厚度的压缩量,大大提高了有效应力法预测页岩气藏压力系数精度。

有效应力对高煤级煤储层渗透率的控制作用

为了探究有效应力对高煤级煤储层渗透率的控制作用及其应力敏感性的各向异性,对5块高煤级煤样进行了覆压孔渗实验,揭示了有效应力对煤储层渗透率的控制机理。以3.5 MPa模拟原始地层压力发现,煤岩在平行主裂隙和层理面方向具有最高的初始渗透率,垂直层理面方向初始渗透率最低;有效应力从3.5 MPa增加到15.5 MPa的过程中,渗透率呈现出良好的幂函数降低趋势;渗透率伤害/损失的各向异性表明平行主裂隙方向渗透率伤害率和损失率最大,且不同方向应力敏感性受裂隙的宽度及其展布方向的控制;裂隙压缩系数随应力的增加呈现降低趋势,但由于高煤级煤岩压缩难度大,裂隙压缩系数的各向异性不明显。有效应力对渗透率控制的实质为通过减小煤储层孔裂隙体积降低渗透率,从而对各个方向上的渗透率均造成较大的不可逆伤害。

低渗透油气储层的应力敏感性表皮系数研究

在低渗透油气藏开发过程中,随着流体的产出,油气层压力是逐渐降低的,储层岩石的敏感性效应使得渗透率也是随着地层压力的降低而降低,根据地层压力的分布特征,表明渗透率漏斗也客观存在。根据渗透率漏斗在地层中的分布特性,以及油气渗流力学中的单相流体的平面径向流渗流理论,通过复合模型得到了计算描述油气储层应力敏感性的等效表皮系数的方法。实例分析表明,在开发过程中,油气层压力降低幅度越大,即地层压力越低(有效压力越高),储层岩石的应力敏感性越明显,对应的等效表皮系数的值也越大,并且低渗透储层的应力敏感性等效表皮系数不容忽视,在实际的油气井测试和分析工作中需要认真考虑。

有效应力和滑脱作用对深部页岩气渗流的影响

深部页岩气储层压力在衰竭过程中势必会产生滑脱效应和有效应力变化,两者对渗透率演化均起着重要影响,有必要探究它们对渗流的作用机理。进行了不同体应力和孔隙压力耦合作用下页岩的变形与渗流试验。研究表明:孔隙压力和地应力对浅部页岩气储层变形作用显著;在深部高应力作用下,页岩已处于致密状态,可压缩性显著降低,孔隙压力对其内部裂隙变形作用可忽略。随着页岩气储层由浅部进入深部,滑脱效应取代有效应力作用主导着页岩气渗流。在低应力和高应力作用下,页岩的渗透率有效应力系数均大于1,分别为2.90和2.95,表明未经实验验证而假定页岩渗透率有效应力系数κ=1是值得商榷的,这对页岩气产量预测会造成重大偏差。由于页岩微孔隙结构的形成与黏土颗粒密切相关,可利用黏土壳模型较好地解释κ>1的实验现象。利用线性、二次和双滑移Klinkenberg方程对滑脱效应进行修正,发现表观渗透率和孔隙压力之间更符合二次函数关系式。在深部应力环境下,相较储层有效应力变化,随着孔隙压力衰竭,滑脱效应更加明显;滑脱效应在高气体压力下会减弱,滑脱系数呈指数降低。最后,通过确定有效应力影响区最佳κ,得到不同应力阶段的渗透率应力敏感性指数ξ,进而提出了一种量化滑脱效应对表观渗透率贡献的新方法。

有效应力对保德区块煤储层渗透率影响研究

通过有效应力单因素影响保德区块煤岩气体渗流实验,分析了煤岩渗透率应力敏感性以及割理压缩系数变化特征.结果表明:保德区块煤储层渗透率与有效应力呈负指数函数关系;煤层埋深越深,煤岩渗透率变化幅度越小,渗透率应力敏感性下降。渗透率损害系数的线性函数拟合相关系数较低,应力敏感系数的负指数函数拟合相关系数较高,应力敏感系数比渗透率损害系数更具规律性。在高有效应力阶段,煤岩割理压缩系数更趋近于常数,低有效应力阶段,割理压缩系数应视为变量。

低渗透和高渗透储层都存在应力敏感性

近几年,有人将岩石孔隙压缩系数与岩石压缩系数的概念混为一谈,导出了一个错误公式,并用其解释实验结果,得出了低渗透储层不存在强应力敏感性这一错误认识。为了澄清一些概念,阐述了有孔岩石在不同压力环境下的压缩系数的概念,并指出孔隙度与岩石孔隙有效压缩系数的关系和孔隙度与岩石压缩系数的关系不是一回事,从有孔岩石体积公式入手,导出岩石孔隙有效压缩系数公式,通过该公式可看出,岩石孔隙有效压缩系数随孔隙度的增大而减小,而岩石压缩系数随孔隙度的增大而增大。其关系与油藏工程中表征孔隙度和岩石孔隙体积有效压缩系数的Hall曲线一致,进而说明Hall曲线是正确的。强调指出:用错误的公式解释正确的试验,所得结论和认识同样是错误的。理论公式的结果需要实验验证,实验是科学研究中一门基础科学,实验和理论一样都是在一定条件下成立。国内外研究者通过实验和理论研究,提出低渗透油气储层比中高渗透储层更具有较强的应力敏感性,诸多研究者的实验数据是可信的,不是实验的系统误差所致,这已经是事实,是毋庸置疑的。

深部致密油储层现今地应力测井评价方法

利用测井资料进行现今地应力评价可以为压裂增产和水平井轨迹优化提供依据。以塔中S9井区志留系致密油为例,对目的层(S1k1)致密砂岩岩石力学性质及地应力进行综合研究及评价。从阵列声波测井资料中提取了致密油储层的纵横波时差,获得了动静态力学参数转换关系。通过引入修正系数C*至Newberry模型中,实现了对致密油储层水平方向最小主应力(σh)的计算。考虑到地应力的各向异性,引入非平衡结构因子(Ub),对储层水平最大主应力(σH)进行了测井计算。该测井解释模型的平均相对误差低于8%。古地磁、扩径分析及快横波方位分析结果表明,研究区目的层(S1k1)水平最大主应力方向为NE向。

裂缝性储集层应力敏感性实验研究

方法 使用基质渗透率为零的天然致密砂岩和灰岩露头制备裂缝性岩心 ,结合理论推导 ,研究了在不同有效应力条件下渗透率、水力学开度和传导系数的变化规律。目的 评价裂缝性储层的应力敏感性。结果 裂缝的油相渗透率、水力学开度和传导系数随有效应力增大呈非线性函数关系变化。结论 在低有效应力阶段 ,裂缝体现出较强的应力敏感特征 ,当有效应力逐渐增大时 ,其应力敏感性逐渐减弱 ,直至油相渗透率。

倾斜储层压力拱比计算方法

压力拱效应影响储层应力、有效应力的计算,而有效应力又影响孔隙度和渗透率的应力敏感性分析结果。通常用压力拱比来表征压力拱效应的强弱,而常规压力拱比计算模型未考虑地层倾角和方位角的影响。以复合材料细观力学中的夹杂理论为基础,建立倾斜储层压力拱比计算模型,利用张量运算法则进行求解,分析地层倾角、方位角、泊松比和岩石固结系数对压力拱效应的影响;在此基础上理论推导和分析压力拱效应对孔隙度和渗透率的影响。研究结果表明:当地层倾角、泊松比较小,纵横比较大,岩石固结系数较小时,垂向压力拱效应越强;地层倾角较大,纵横比、泊松比较小,岩石固结系数较小时,水平压力拱效应越强;平均压力拱比仅与岩石固结系数和储层泊松比有关。压力拱比一般为正值,但受应力集中的影响,倾斜储层主地应力方向的压力拱比可能为负值。有效应力的计算与压力拱比有关,而有效应力影响储层的应力敏感性。对于垂向、最大水平、最小水平和平均压力拱比分别为0.107 2,0.674 7,0.718 1和0.5的储层,当地层压力降低30 MPa时,利用夹杂理论计算的孔隙度和渗透率较常规变形理论的计算结果分别提高32%和76.7%。压力拱效应的存在降低了储层孔隙度和渗透率的应力敏感性,因此在低渗透致密油气藏开发过程中须考虑压力拱效应的影响。

煤系气储层渗透率解析模型研究进展

渗透率是评价煤系气商业开采的重要参数之一,为了准确评价煤系气商业开采的可行性,基于天然裂缝性储层的几何模型,以及渗透率和孔隙率的立方关系、渗透率和有效应力之间的指数关系,调研分析了煤系气储层渗透率解析模型的研究现状。对影响煤系气储层渗透率的各个因素进行了分析,结果表明:气体在基质中的动力学扩散作用导致基质压力和裂隙压力不相等;面割理和端割理张开度的差异导致渗透率出现各向异性;储层为非连续介质,弹性模量随有效应力的变化而变化;有效应力系数和裂隙压缩系数对渗透率有明显的影响。基于分析结果,提出了弹性模量、有效应力系数及裂隙压缩系数的测试方法。

一种描述页岩储层可压性的简易评价方法

受川东南地区页岩气产能及产气性评价研究与涪陵等页岩气先导示范区开发建设需求影响,结合近年来在涪陵页岩气田焦石坝、平桥、江东等区块开展的相关调查与科技项目研究成果,提出了一种通过页岩储层的地层孔隙流体压力梯度、页岩储层上覆地层岩石密度等参数计算页岩储层水平地应力差异系数,进而评价页岩储层可压性的方法。实践证明,这种方法适用于涪陵页岩气田志留系龙马溪组--奥陶系五峰组页岩储层,水平井水平段页岩储层分段压裂效果验证符合率高为97.1%。

根据地质力学试验评价储层性质

过去十年来,对储层岩心样品进行了多次地质力学试验的研究,从而对储层力学性质有了深入了解。这些试验主要目的在于测量压缩系数、热膨胀系数以及应力—应变—强度性质。传统上,进行两类地质力学试验:单轴压缩试验和三轴试验。然而,要对地质力学试验结果进行解释则必须对试验有充分的了解。在此发表了有关试验程序及对各类型试验结果的简短总结。典型的地质力学试验对油藏砂岩的试验结果将用来评价储层性质。 文中用了若干压缩系数定义,如岩石压缩系数、体积压缩系数、孔隙压缩系数、颗粒(固体)压缩系数以及流体压缩系数等。类似的定义也用于热体积变化,文中也推导出了以有效应力表示这些压缩系数的方程。对于砂岩和许多岩石,这些材料性质不是常数,而是随地层有效应力大小和所遵循的应力路径而变化。为了确定这些压缩系数在地下的数值,必须用能够模拟地下应力路径的试验设备和试验程序。对常规热体积改变方程的分析,揭示了其基本假设有误,并给出了修正方程。

不稳定试井方法在双坨子气藏的应用

确定岩石压缩系数公式,计算了双坨子气田岩石压缩系数。通过对双坨子气藏五口井(6井次)的压力恢复资料进行解释,对该气藏的地层压力、有效渗透率及污染情况有了进一步认识。建议在生产时间为半年时,对井重新做一次不稳定试井测试,以指导双坨子深层气藏储层评价及合理开发。