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鄂北低渗致密砂岩渗透率有效应力方程与应力敏感性研究

肖文联  
【摘要】:低渗储层岩石有效应力的确定和应力敏感性的评价是十分复杂而又有意义的研究工作。因此,本文以鄂北低渗砂岩为研究对象,从岩石的微观特征研究入手,采用实验与理论相结合的方法,结合岩石力学、流体力学和渗流力学等学科,开展了储层岩石的渗透率有效应力方程和应力敏感性研究并就应力敏感对产能的影响进行了评价。完成的主要研究工作和取得认识如下: (1)结合压汞实验、电镜扫描和铸体薄片等储层岩石的微观分析手段,完成了25块岩样的微观特征分析。 (2)归纳并回顾了常见的渗透率有效应力理论,从理论上获取了渗透率有效应力系数的变化范围和变化特征。 (3)改进实验装置,并根据实验方案完成渗透率有效应力方程研究的实验。完善适于实验数据分析的响应面方法,并采用响应面方法分析处理实验数据,得到了鄂北低渗砂岩的渗透率有效应力系数的变化规律和变化范围。 (4)根据储层岩石的微观特征和渗透率有效应力的理论研究,分析了实验研究中获得的渗透率有效应力系数的变化规律和鄂北低渗砂岩的变形机理。同时结合有效应力的概念验证了获得的渗透率有效应力系数的合理性。 (5)对鄂北低渗砂岩渗透率与有效应力的关系进行了分析,得到了适合描述渗透率与有效应力之间的函数关系式。 (6)按部颁标准完成了鄂北低渗砂岩的渗透率应力敏感性实验。并基于不同的有效应力理论和渗透率应力敏感性评价方法,评价了鄂北低渗砂岩的渗透率应力敏感性。 (7)根据有效应力的定义,结合不同的有效应力理论和渗透率与有效应力的关系式,建立了基于不同有效应力理论的渗透率随孔隙流体压力的变化关系式。 (8)引入考虑渗透率应力敏感性的拟压力,结合渗流力学理论建立了考虑渗透率应力敏感性的气体平面径向达西稳定渗流的微分方程和数学模型,并求得了拟压力形式的产能方程。 (9)结合渗透率随孔隙流体压力的关系式和拟压力的产能方程,推导了气井高压和低压下的产能方程,并结合实例分析了不同有效应力理论下渗透率应力敏感性对产能的影响。 通过实验、理论和对储层岩石变形机理的分析,深化了储层应力敏感性认识,为实现气田的高效合理开发提供了科学的理论依据。


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