储层应力敏感性对油田开发的影响分析

李春菊 夏洪强 许姗姗 孟皓锦

摘要：当前国内外对低渗透层的渗透率应力的敏感性进行了大量的研究，但大部分以低效应力为基准点研究压敏效应。而其所得到的应力敏感具有很高的伤害程度，从而导致在实际的石油开采过程中，其应力状态由原始的地应力状态变为了井筒中泥浆的静电水压的状态。而相应的岩心上的地应力得到释放后，岩心的孔候结构也发生了相应的变化，若是室内试验的条件难以与底层的实际应力水平相接近，那么试验所取得的应力敏感的伤害也难以反映底层下的真实状况。孔隙受到压敏的影响较小，而咽喉的大小則决定了岩石的渗透率以及应力的敏感程度，在生产井的井底附近存储层中存在的渗透率的漏斗，给油井的产量造成了一定的影响。

关键词：储层应力;敏感性;开发;影响

常规岩心实验的设计的低有效应力所取得的结果难以有效反映压敏效应所引发的孔喉结构的变化。具体的应力分析应以室内的试验为基础，以有效应力达到原始存储层的有效应力为起点进行致密油藏的应力敏感性研究。

1.应力敏感机理

低渗透致密性的岩石在产生渗透应力敏感的根本原因处于盈利状态的改变导致了承载股价颗粒以及孔喉结构之间的原本关系产生了变化，从而引发了渗流通道的变化。岩石的孔隙包括孔隙体以及喉道体两个部分，根据孔喉变形的理论了解到，致密岩石受压后，首先被压缩的部分是喉道，从而岩石的渗透率主要收到喉道的影响。

1.1微观孔喉

储层孔隙之间以粒间的孔隙为主，具有较少的填隙物含量。从而其孔壁较为平滑，空隙呈现多种形式，有多边形喝椭圆形等，具有较强的抗压能力，受到盈利的影响相对较小。其喉道呈现片状以及反拱状的结构，喉道表面多存在粘土搭桥以及绿泥石分布，当相应的有效应力增加时，相应的结构容易受到压缩，从而降低了渗透率。

1.2恒速压汞测试喉道

渗透率相对较小的岩心，其喉道半径分布的范围较小，其分布接近于正态分布体系，其峰值的喉道半径较小，而对相应致密储层的渗透造成影响的主要是半径小于1μm的喉道，渗透率相对较大的岩心，喉道半径的分布范围较大，峰值的喉道半径也随之增大。并且随着渗透率的不断增加，大于1μm喉道也将逐渐增多，超过3μm的喉道也具有一定的分布。当相应的底层压力降低时，相对较小的喉道具有敏感的变化，小喉道所占据的半径比例越大。其喉道减小或是闭合的数量也将增加，由此，渗透率下降的幅度也随之增大。底层压力的逐渐降低，造成了骨架颗粒的不断压实，尚未闭合的喉道数量将逐渐减小，且未闭合的渠道大多为不容易闭合的喉道，由此将减小渗透率降低的趋势。

2.应力敏感对开发效果的影响

致密油藏的实际开发过程中，随着底层压力的逐渐下降，储层的岩石产生了弹塑性的变形，从而引发了压敏效应的产生。而当油藏储层的渗透率产生变化将对油气井产出的效能产生影响，为了提高油气井的产能，还应有效降低井底的流压。在一定程度引发了井底附近压降，不断扩大漏斗，从而导致压敏所产生的影响力和伤害不断增加，抑制了油田产量的提高。由此，为了保证油藏井保持合理的井底流压，有效提高油田的产能以及最终的采收率，应通过相应的计算实现流压的控制。根据实践的结果，应力的敏感对油井的开发效果产生了一定的影响，从而应根据实际状况确定适宜的井底流压。

3.合理开采方式

3.1油层保护

（1）压裂，对低渗透储层进行压裂时，会增大储层渗透率，增强导流能力。但压裂过程中如果压裂液性能不达标、压裂工艺不当，都将对储层造成永久性损害。因此，在低渗透储层压裂过程中，要选用性能稳定的压裂液，适当添加粘土稳定剂;压裂施工完成后，要及时对储层彻底返排压裂液。

（2）射孔，在射孔过程中造成油层伤害的主要原因包括射孔弹射孔后的碎屑物堵塞孔眼和射孔液、滤液伤害油层。针对油层可能在射孔过程中所受到的伤害而进行储层保护措施主要包括：①选用穿透能力强的聚能射孔弾，防止产生碎屑物;②使用优质射孔液，保证射孔液与地层水具备良好的配伍性，防止孔眼堵塞，防止与地层水发生反应而导致储层伤害;③利用负压射孔新型技术，对近井地带污染物充分返排，减小储层伤害。

（3）作业，对于井下作业，会因进井液的污染，导致储层渗透率降低。因此，在井下作业过程中，需保证井下所有工具和洗井液的清洁，切实保证洗井液水质达到要求，保证洗井液与地层水良好的配伍性，减小洗井液对储层的伤害。

3.2合理生产压差的确定

在低渗透油藏中，流体流动既要克服启动压力梯度的影响，又要尽量降低应力敏感性对储层渗透率的伤害，因此在油藏开采过程中合理的生产压差对单井产能尤为关键。

根据岩石变流体压力应力敏感性实验，保证围压和进口压力不变，通过调整回压阀控制出口压力，统计不同生产压差下岩心的流量，得出不同生产压差下岩心的采油指数。研究结果表明：初始阶段，随着生产压差的递增，采油指数呈上升趋势，但达到一定高度后，采油指数反而随着生产压差的继续增大而递减。拐点后的采油指数下降最直接原因是低渗透储层岩石发生塑性变形，致使储层渗透率下降，渗流能力减弱。因此，为提高油井的生产效率，在实际生产过程中实时监测动液面的变化，调整抽油机的工作制度，尽量保持井底流压在合理范围内。

3.3适时改造近井地带储层

在油田正常开采过程中，流体从供给边缘流向生产井，随着流体压力的逐渐下降，岩石渗透率降幅逐渐增大。流体在渗流过程中不可避免地出现压力损失，在油井井底附近压降最大，井底附近地层压力敏感性最强，储层渗透率伤害也最为严重。由于低渗透储层应力敏感性是不可逆的，即使地层压力能恢复到原始压力，渗透率也很难恢复到初始水平。一旦近井地带的渗透率下降明显，单井产能将会明显下降，在实际生产中继续放大生产压差反而会导致单井产能的进一步降低。低渗透油藏生产中、后期，可通过氮气泡沫酸化返排技术和酸压等适时改造近井地带储层的渗透率，提高油井的产液能力。

4.结论

随着流体压力的减小，渗透率逐渐降低，但减小幅度趋于平缓;岩石渗透率越低，应力敏感性越明显，流体压力恢复后，渗透率不能恢复到初始水平，低渗透储层应力敏感性是不可逆的;地层压力降幅增大，单井产能下降越明显，储层岩石所表现出的应力敏感性对单井产能的影响越严重。合理高效开发低渗透油藏时，需注意对压裂、射孔、作业过程中的油层保护，在生产过程中保持4MPa的合理生产压差，低渗透油藏在生产中、后期时需对近井地带储层进行改造。

参考文献

[1]徐新丽.含微裂缝低渗储层应力敏感性及其对产能影响[J].特种油气藏，2015，22（1）：127-130.

大庆油田有限责任公司第三采油厂地质研究所

新疆油田公司实验检测研究院

青海油田勘探开发研究院