温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂岩渗透率影响的实验研究

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1、第l6卷第l期天然气地球科学VO1．16NO．＼TURAI(A(()S【’IEN(]EEe1)．20052005年2月．天然气地质学温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂岩渗透率影响的实验研究曾平，赵金洲，李治平，郭建春’，杨满平(1．西南石油学院．四川成部610500；2．中国地质大学，北京l00083；3．燕山大学．河北秦皇岛066004)摘要：为了全面评价温度、有效应力和含水饱和度的变化对砂岩渗透率的影响．实验测定了在不同条件下低渗透砂岩渗透率的变化规律。根据实验结果定性地分析了温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂岩渗透率的影响以及三者之间的相互作用关系。实验结果表明：在有效应力相对较小

2、时温度对渗透率的影响较大，而随着有效应力的增大其作用逐渐减小；随着含水饱和度的增加．温度对渗透率的影响增大；渗透率与有效应力近似呈指数关系变化．但随着温度和含水饱和度的增加需要作校正处理；含水饱和度越高岩石渗透率越低，且随着有效应力的增加，渗透率下降幅度呈递增的趋势。而温度的增加使得含水饱和度越高的砂岩渗透率下降越严重。关键词：温度；有效应力；含水饱和度；渗透率；低渗透；砂岩中图分类号：TEl22．23文献标识码：A文章编号：l6721926(2005)0l—O03l_O40前言素，为全面认识造成岩石渗透率伤宵的原因提供了参考，但没有评价温度的作用。也没有作多因素交叉随着油气资源不断从地层L

3、}l采出。地层能量将分析。在不同的实验设备条件下．文献[3～7]对多种不断衰竭，地层中的热力场、应力场等都将重新分岩样品进行了研究，通过分析分别提出了不同的布，且在存在边底水或人工注入水的油气藏【{1．边底描述渗透率与净覆压(有效压力)或同压之间的函数水或人工注入水的推进也会引起地层含水饱和度的关系，为描述机械作用力对岩石渗透率的影响提供变化。这些参数的改变。必将对地层渗透率造成严重r很好的基础。文献[8，9]综合分析了有效应力和含的伤害，尤其是低渗透储层，这样的伤害就更加致水饱和度对岩石渗透率的影响及其相作用关系，命。这些问题的存在既为油气田的生产带来了困难．提出r随含水饱和度的增加，气体

4、渗透率受效应同时也为研究地层中的三场(温度场、应力场、渗流力的影响也增大的结论。场)耦合渗流提供fr机遇。就目前的研究状况来看．上述文献的研究表明。有效应力和含水饱和度其理论研究较多且相对深入，而相关实验研究相对是影响岩石渗透率的两个重要参数。但都是在同一薄弱，且大多数文献主要是针对某一单因素影响的温度条件下得出的结论。而在实际的油气田的开发研究。过程中。由于地层能量的自然衰竭或外界因素(如注参考文献[1]总结了2O世纪8o年代以前在有蒸汽或注水等提高采收率工艺的实施)的作用，地层效应力对岩石渗透率影响等方面的研究成果。fjl起温度往往会发生变化。地层温度的改变，不仅改变了岩石渗透率变化的因

5、素是多方面的。文献[2]从内外油气藏流体的粘度、密度等参数。引起岩石骨架的膨因素两个方面综合分析了影响岩石渗透率的各种因胀或收缩，还会对岩石的变形特性产生影响。因此，收稿日期：200I1()f)8；修回日期：20o卜I】1()．基金项目：国家重大基础研究项目(9：{项目)子课题“气藏变形介质渗流规律研究”(编号：2001CB209108)资助作者简介；曾平(1978)．男．四川南充人．在渎博士．从事油气田开发研究1：作．E—mail：zengppy@toni．com．32天然气地球科学Vo1．16综合研究温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂2实验结果及分析岩渗透率的影响更贴近实际生产的需要，

6、同时也能3块岩样的含水饱和度分别为0、30和为研究温度场、应力场、渗流场三场耦合渗流提供实验基础。本文在实验研究的基础上，较全面地评价了48。实验过程中，有效应力从2MPa增加到温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂岩渗透率40MPa，温度从2OC增加到60C。分别测定在有效的影响。应力和温度变化过程中渗透率的变化，用达西定律公式计算岩样在不同条件下的渗透率：1实验方法选用华北油田某井二叠系上石盒子组低渗透气式中：K为气测渗透率，10gm!；为气体粘度，藏储层砂岩为实验对象，根据实验的目的和要求将mPa·S；L为岩心长度，cm；Q为气体流量，m1／s；某取芯井的一块岩心分成3段，分别将其加工成

7、直径同为50mm的3块岩样。实验步骤为：为岩心横截面积，cm；．为入口端压力，MPa；为出口端压力，MPa。(1)将岩样放人烘烤箱中烘干；根据实验中对3块岩样在不同条件下所测得的(2)待岩样冷却至室温后取其中一块先进行无实验数据，由上式进行处理，得到了如表l所示的气水条件下的实验；测渗透率数据。(3)利用实验驱替装置将剩余的两块岩样用蒸分析实验数据可以得出，随着有效应力的增加，馏水饱和达到实验所需的含水饱和度