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疏松砂岩物性参数应力敏感性实验研究

作　者: 张学友
导　师: 程远方
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: 疏松砂岩应力敏感性渗透率弹性模量
分类号: P618.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

疏松砂岩油藏胶结强度弱,当储层有效应力状态发生改变时,具有很强的应力敏感性。同时,疏松砂岩油藏在我国油气资源中占有十分重要的地位。因此,系统研究疏松砂岩应力敏感性,对疏松砂岩油藏的高效开发具有重要意义。岩心自井下取出后,原始地应力状态被破坏,致使岩石的孔渗特性发生变化。储层应力敏感性实验首先要尽可能地恢复岩心的原地应力状态,采用与储层类似的流体对岩心进行相关测试。本文主要采取了室内实验和有限元分析相结合的研究方法,首先,对疏松砂岩应力敏感性的实验设备及其改进方法进行了描述,并阐述了相关实验原理及流程。其次,对滨南尚二区疏松砂岩进行了应力敏感性实验。实验结果表明:疏松砂岩的Biot系数随有效应力的变化不明显,而渗透率和弹性模量存在较强的应力敏感性。最后,建立了适合疏松砂岩油藏渗透率及弹性模量的动态模型,同时,结合建立的动态参数模型,对单相渗流流固耦合效应下的油藏压裂开发动态进行了有限元模拟,分析了油藏各物性参数及油藏产能的实时变化。研究表明:在流固耦合作用下,近裂缝区域储层物性参数会发生显著变化,压裂增产倍数明显低于常规渗流模型计算结果。本文得到的研究成果对具有较强应力敏感性油藏的开发有一定指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 问题的提出  9
  1.2 储层应力敏感性的研究现状  9-13
    1.2.1 应力敏感性特点及其研究方法  10
    1.2.2 毕奥特（Biot）系数研究  10-11
    1.2.3 物性参数动态模型研究  11-13
  1.3 疏松砂岩油藏流固耦合研究现状  13-15
    1.3.1 流固耦合问题研究方法  13-14
    1.3.2 流固耦合的研究现状  14-15
  1.4 存在的问题及本文主要研究内容  15-17
    1.4.1 存在的问题  15-16
    1.4.2 本文的主要研究内容  16-17
第二章储层应力敏感性理论基础  17-28
  2.1 储层岩石的孔隙及结构  17-18
  2.2 储层岩石的变形类型及变形机理  18-20
  2.3 储层应力敏感性产生机理  20-21
    2.3.1 裂缝开度下降  20-21
    2.3.2 孔隙及孔隙喉道的收缩  21
    2.3.3 孔隙内可动微粒的迁移  21
  2.4 储层岩石变形的影响因素  21-22
    2.4.1 内在因素  21-22
    2.4.2 外在因素  22
  2.5 有效应力原理  22-28
    2.5.1 Terzaghi有效应力  23
    2.5.2 其它形式的有效应力  23-24
    2.5.3 多孔介质的双重有效应力原理  24-28
第三章实验设备及操作步骤  28-39
  3.1 实验设备  28-30
  3.2 岩样制备  30-33
    3.2.1 冰冻疏松砂岩取心工艺  30-32
    3.2.2 冰冻疏松砂岩的安装  32-33
  3.3 实验流程及原理  33-37
    3.3.1 实验前操作  33
    3.3.2 实验流程  33-34
    3.3.3 实验原理  34-37
  3.4 三轴实验主要操作步骤  37-39
    3.4.1 岩心的安装  37
    3.4.2 压力室冲液  37-38
    3.4.3 控制系统的设置  38
    3.4.4 实验过程  38
    3.4.5 实验后处理  38
    3.4.6 实验注意事项  38-39
第四章疏松砂岩储层应力敏感性实验研究  39-67
  4.1 X射线衍射全矿物分析和薄片分析  39-42
    4.1.1 岩心分析的目的和意义  39-40
    4.1.2 X射线衍射全矿物含量分析  40-41
    4.1.3 岩心薄片分析  41-42
    4.1.4 小结  42
  4.2 Biot系数测试  42-46
    4.2.1 Biot系数实验分析  42-45
    4.2.2 小结  45-46
  4.3 渗透率应力敏感性实验研究  46-57
    4.3.1 变围压下应力敏感性实验分析  47-50
    4.3.2 变轴压下应力敏感性实验分析  50-51
    4.3.3 渗透率的滞后效应  51-53
    4.3.4 疏松砂岩渗透率动态模型建立  53-56
    4.3.5 小结  56-57
  4.4 弹性参数应力敏感性实验研究  57-65
    4.4.1 弹性参数测试结果分析  57-64
    4.4.2 疏松砂岩弹性参数动态模型建立  64-65
  4.5 本章小结  65-67
第五章应力敏感油藏流固耦合有限元分析  67-76
  5.1 多孔介质单相渗流流固耦合数学模型  67-69
    5.1.1 多孔介质流固耦合分析基本方程  67-68
    5.1.2 物性参数动态模型方程  68-69
  5.2 单井压裂产能流固耦合有限元模型建立  69-72
    5.2.1 有限元模拟基本参数  69-70
    5.2.2 几何模型及边界条件  70-72
  5.3 多孔介质单相渗流流固耦合规律性分析  72-76
    5.3.1 流固耦合作用对储层物性参数影响  72-74
    5.3.2 应力敏感性对压后生产动态影响  74-76
结论  76-77
参考文献  77-80
致谢  80

疏松砂岩物性参数应力敏感性实验研究

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