孔隙度、渗透率与净覆压的规律研究和应用

研究油层条件下孔隙度、渗透率与其净覆盖压力之间的变化规律，更好地指导油田的开发与调整。利用新引进的８０ 年代末期发展的研究高压孔、渗的新仪器ＣＭＳ－３００ 岩心自动分析仪，对中原油田的天然岩心测试资料进行统计分析与研究。结果表明：油层孔隙度、渗透率与净覆压的关系以一元二次方程最为密切；孔隙度与净覆压间按指数规律拟合时，代表的物理意义更为明确，既能满足精度的要求，又能自动得出岩石的压缩系数。并提出了岩石的压缩系数与岩石的平均水力半径间呈幂律关系；净覆压下油层的渗透率与地面渗透率之比，仅与净覆压的大小有关，与地面渗透率的大小无关等新观点。

文东沙三中油藏净覆压与储层物性的关系

针对文东沙三中油藏不同类型的储层特征 ,分析了净覆压对储层的孔隙度、渗透率、岩石压缩系数和孔隙结构因数的影响 ,建立了净覆压与储层物性的关系式 .结果表明 :净覆压对储层的孔隙度、渗透率和岩石压缩系数具有明显的影响 ,对储层岩石孔隙结构影响较小 ;净覆压与孔隙度、渗透率、岩石压缩系数、结构因数关系的建立 ,可对类似油层的参数进行估算 ,弥补室内试验的局限性 。

净围压对低渗储层渗流特征曲线测定的影响

渗流特征曲线是研究渗流机理的基础，一般在进行渗流特征曲线的测定过程中，为了保证岩心孔隙结构在实验过程中不发生变化，必须根据岩心孔隙压力的变化不断改变围压，以保证岩心实际承受的有效净围压（围压与岩心进口端孔隙压力之差）不变，本文在进行安塞特低渗透储层渗流特征曲线的测定过程中，发现这种净围压建立方式不能保证整个岩心实际承受的净围压不变，从而对实际结果产生影响，因而，在进行低渗透储层渗流特征曲线实验时应考虑这一因素带来的影响。

异常高压气藏应力敏感性实验研究

异常高压气藏压力系数高,渗流机理不同于常规气藏,开发过程中存在岩石形变,对气藏开发动态及开发效果影响很大,因此开展应力敏感性研究对异常高压气藏的开发具有重要意义。利用超高压岩心驱替流程分别对基质型、充填裂缝型和裂缝型岩心进行了应力敏感性实验,研究结果表明:异常高压气藏具有很强的应力敏感性,随着净围压的增加,渗透率初始下降比较快,逐渐趋于平稳,渗透率的变化规律符合幂指数形式;基质型岩心的应力敏感性最大,充填裂缝型岩心次之,裂缝型岩心的应力敏感性最小;异常高压气藏岩石在应力作用下弹性变形很小,主要发生塑性变形,岩心的应力敏感性是不可逆的。

致密砂岩启动压力测试中围压模式的优选

为了优选出一种适合室内测定启动压力梯度的围压控制方法,应用先进的ASF300TM设备分别开展了恒定围压和恒定净围压2种控制模式下的实验。每种控制模式分别以恒定注入压力和恒定注入流量的方式向实验岩心注入实验流体,最终将实验测试结果进行回归拟合计算,得到4种不同的启动压力梯度值,并根据不同实验条件对实验结果进行详细分析,结合应力敏感实验和有效应力理论的结论,对上述4种结果进行综合评价。经分析可知:在恒定围压模式下测得2组启动压力,但数值都偏大;为降低实验误差,可将净围压控制在11 MPa以上,在恒定净围压模式下,测试结果准确。因此,在恒定注入压力方式下,以恒定净围压模式开展实验是室内测试致密岩心启动压力梯度比较理想的方法。

各向均等压缩条件下原状黄土的吸力特征

采用非饱和土三轴仪,对不同含水率西安原状黄土进行常含水率各向均等压缩试验,最大净围压为400 kPa。用轴平移技术量测了无和有净围压条件下黄土的基质吸力。分析常含水率各向均等压缩过程中净围压变化对基质吸力的影响及其变化规律,提出原状黄土土水特征曲线的表达式。研究结果表明:含水率一定时,净围压变化对基质吸力的影响与含水率有关。含水率小于缩限及大于缩限时,基质吸力随净围压的增大呈现出不同的变化趋势;含水率在缩限与塑限之间变化时,净围压对基质吸力的影响较大,含水率小于缩限或大于塑限时,其影响很小。含水率小于缩限时,在净围压变化及含水率变化条件下所对应的二类基质吸力与饱和度关系具有不同的变化趋势;净围压相关的饱和度变化比含水率相关的饱和度变化对基质吸力的影响要小得多。净围压对饱和度与基质吸力关系的影响比较大。净围压(≤400kPa)对含水率与基质吸力关系的影响可以忽略,用无应力条件下呈对数函数的含水率与基质吸力关系来描述原状黄土的土水特征。

深层高压低渗透油藏储层微观非均质性及其对开发的影响

文东沙三段中亚段油藏是我国典型的深层高压低渗透油藏 ,储层以砂层薄、粒度细、非均质性显著为特征。油田开发中后期地层压力下降明显 ,储层物性及注水效果差。为此 ,开展了细致的微观非均质研究 ,指出主力产层呈大孔较粗喉及中孔、中细喉型孔隙结构 ;大多数储层为中小孔、细喉型孔隙结构 ,表面积大 ,储层非均质性强。另外 ,还首次进行了净覆压对储层性质的影响和真实砂岩微观水驱油模型研究 ,建立了净覆压与储层物性的定量关系模型 ,阐明了高压低渗透油藏驱油规律 ;指出储集岩孔隙结构的非均质性是影响驱油效率的主要因素 ,增加注入压力与注入水推进速度对降低剩余油饱和度作用不大。

安塞油田王窑区储层压力敏感性研究

描述了安塞油田王窑区特低渗储层孔隙结构特征,在对25块岩心作了渗透率与有效压力实验的基 础上,分别对渗透率对有效压力的敏感性,渗透率的滞后和渗透率的大小与有效压力的敏感性关系进行了 研究。研究认为,存在层理缝或微裂缝时,渗透率在低有效压力下变化特别明显,岩心在净围压的重复变 化过程中均具有一定的塑性;对储层进行评价时,应考虑有效压力和气体滑脱效应的影响;注水开发时,应 考虑微裂缝的影响。

低渗储层物性压力敏感性研究

在实验研究的基础上,分析了渗透率的压力敏感性特征。随着有效压力(上覆岩石压力与孔隙压力之差)的增加,渗透率呈下降趋势,不同初始渗透率岩心的渗透率随有效压力增加下降的幅度不同,且都存在不可恢复量。对实验取得的数据进行回归分析后得到渗透率随有效压力(净围压)变化的关系式,对低渗透油田开发过程中确定储层的渗透率提供了依据。

上覆压力对低渗储层速敏的影响

在研究储层速敏试验的中，试验经常忽略净围压(上覆压力)对速敏试验的影响．本文通过不同低渗样品不同净围压下的速敏试验发现，对于弹性形变较强的储层，净围压对速敏试验的评价结果产生较大的影响，对相同的气体渗透率，净围压越大，速敏程度越小，反之亦然。对于渗透率相同的岩样，围压为3.0MPa时，速敏程度为中等偏弱，围压为80MPa时，速敏程度为弱速敏当渗透率大于1×10^-3μm^2时。

测试压力对低渗透砂岩气测渗透率影响规律实验研究

气测渗透率是油田开发的最基本的参数之一,但是由于低渗透储层孔隙结构复杂,微裂缝发育,气测渗透率误差较大、可重复性差。文章通过室内实验研究了压力梯度和净围压对某低渗区块渗透率测定的影响,发现气测渗透率随压力梯度的增加而降低,且岩样渗透性越差,降低幅度越大;随着净围压的增加而降低,且净围压小于15MPa时,渗透率随围压的增加迅速降低。因此,气测渗透率为测试压力的函数,必须不标明测试压力梯度和净围压值才具有绝对数值意义才可以进行横向对比。

非饱和填土(黄土)的湿化变形研究

为探讨非饱和路堤填土湿化变形规律,应用非饱和土三轴仪,对干密度为1.7和1.8 g/cm3的重塑黄土进行24组剪切试验,控制净室压力为50,100和200 kPa,控制吸力为0,50,100和200 kPa。采用2种简化的模型和双线法分析湿化变形,给出应用线性简化模型和双曲线模型计算湿化变形的公式,并确定公式中的参数取值。通过分析2种模型计算的湿化变形发现,干密度对湿化变形影响很大,因此提高路基压实度可以有效地控制湿化变形。

变形介质的变形机理及物性特征研究

变形介质气藏在开发过程中 ,孔隙压力随流体的流出而下降 ,使储层内外压差增大 ,孔隙受到压缩而体积缩小 ,孔隙度和渗透率随之降低 ,极大地影响到此类气藏的开采。主要阐述了多孔介质发生变形的类型 ,并从多孔介质的微观物理特性 (包括物质组成 ,单元体类型及它们之间的接触关系、排列方式和胶结方式 )来分析对其发生变形的影响。还通过实验 ,分析了变形介质的孔隙体积、孔隙度和渗透率随压力而发生的变化规律。实验表明 ,随着净围压的升高 ,孔隙体积缩小 ,孔隙度和渗透率降低。与孔隙度相比较 ,渗透率受压力变化的影响更明显。因而 ,在变形介质气藏的开采过程中 ,保持气藏内部的原始压力对稳产。

脱湿状态下南京下蜀土的土水-力学特性

用经改造的GDS非饱和土三轴仪测得下蜀土在不同净围压下的变形特性和持水特性,并以van Genuchten模型对试验数据的拟合结果为基础,分析了净围压对下蜀土吸力应力特征曲线的影响,全面系统地研究了脱湿状态下南京下蜀土的土水-力学特性。研究表明,下蜀土的变形特性受净围压与基质吸力影响,基质吸力越高,下蜀土的压缩性越低,可以用二元指数函数本构模型分析孔隙比与应力状态变量间的关系。净围压使下蜀土持水能力增强,净围压与进气值呈幂函数关系。土的压缩性越高,净围压对其持水特性的影响越显著;随着净围压的增大,下蜀土孔隙比趋同,净围压对持水特性的影响逐渐减弱。外部荷载对下蜀土吸力应力特征曲线的影响是分段的,在边界效应区范围内,净围压增大时,吸力应力特征曲线间的差异逐渐减小;在过渡区范围内,吸力应力随状态变量变化的快慢程度不受外部荷载影响。根据双电层理论分析了高吸力时吸力应力的物理意义与计算方法,提出以界限有效饱和度作为吸力应力函数的分界点。

考虑应力敏感性的低渗透气藏气井产能分析

低渗透气藏储层在开发过程中,由于受到的净覆压差增大,储层孔隙度、渗透率等物性会随之降低。结合国内某低渗气藏的室内岩心实验,用实验数据拟合回归出了孔隙度与净覆压的二次多项式,建立了覆压渗透率与净覆压、常压渗透率的经验公式。根据Forchheimier非达西渗流公式,建立了气藏在考虑应力敏感性时的二项式产能方程,对比分析了常压渗透率与覆压渗透率下的单井产能。结果表明,考虑应力敏感的气井,无阻流量降低了12.3%,累积产气量减少20.5%。

有效应力概念的误用

有效应力是为了工程计算的方便而虚拟的应力概念。为了正确使用该概念,对石油工程中的有效应力进行了研究,并获得以下认识:复杂结构材料和复杂应力条件都必须采用有效应力;有效应力引导了力学的等效原理,根据等效原理,只要物体受到的有效应力相同,所产生的力学效果就完全相同;岩石的有效应力为双重有效应力,即本体有效应力和结构有效应力。研究结果发现:石油工程中通常所使用的有效上覆压力和净围压是一些错误的概念,都是对有效应力概念的误用;使用有效上覆压力和净围压,把地面条件下测量的岩石物性参数转换到地层条件时,其转换结果明显偏大。因此,建议今后不再使用上述两个概念。

影响特低渗气藏气体渗流能力因素分析

为了有效地开发特低渗气藏,就必须搞清楚这类储层的渗流规律。通过室内模拟实验发现。储层基质渗透率的不同,气体的渗流特征也不同,压力越大,流量的增幅越大;在不含水的条件下不存在启动压力,含水饱和度对气体渗流能力影响很大,当含水达到一定值时,在储层中就会存在非达西渗流特征和启动压力梯度;净围压的变化对气体渗流也会产生一定的影响,特别是特低渗储层,随着净围压的增加,其流量随之减小。通过实验得出,含水饱和度和净围压变化对气体渗流能力影响最大。

广吸力范围内非饱和原状黄土的力学特性

为了研究广吸力范围内非饱和原状黄土的力学特性,采用轴平移技术和饱和盐溶液蒸汽平衡法控制试样的吸力,对Q3原状黄土进行了一系列控制吸力的常净围压三轴剪切试验,分析了吸力和净围压对原状黄土强度和变形特性的影响。试验结果表明:净围压一定条件下广吸力范围内原状黄土破坏时的偏应力随着吸力的增大而增大;不同吸力条件下原状黄土剪切过程中表现出不同程度的应变硬化或应变软化现象,同时吸力对黄土的剪胀性有明显的影响,且吸力越小或净围压越大,剪胀性越小;原状黄土的强度参数黏聚力随着吸力的增大而明显增大,而内摩擦角在低吸力范围内变化不明显,在高吸力范围内随吸力增大而明显增大。

岩石弹性变形中孔隙度变化的研究

从两方面研究了弹性变形中孔隙度的变化情况。首先,借助于岩石的4个压缩系数及其相互关系,从理论上证明了孔隙度的变化与净围压有直接的关系,即若净围压不变,孔隙度也不会改变;反之,孔隙度将变化。另一方面,从实验角度用反证法证明了弹性变形中孔隙度是变化的,即先假设孔隙度不变,推导出岩石骨架颗粒压缩系数的表达式,再借助于实验数据将计算值与实测的岩石骨架颗粒压缩系数值对比,若两者相差特别大,则原假设就不成立。理论与实验计算结果都表明,在一般情况下,岩石在弹性变形过程中,孔隙度是变化的,孔隙度不变性原则并不成立,因而孔隙度校正是有依据的。

生物安全三级实验室气流控制

本文主要介绍了生物安全三级实验室气流控制的目的;如何实现实验室的气流控制;并介绍了三种气流控制方式。