劉 享 ，伊向藝 ，2，王彥龍 ，李 丹 ，李 沁

（1. 成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都 610059；2. 成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

不同閉合壓力下測試時(shí)間對(duì)巖心導(dǎo)流能力的影響

劉 享1，伊向藝1，2，王彥龍1，李 丹1，李 沁1

（1. 成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都 610059；2. 成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

利用擬三軸巖心夾持器對(duì)劈裂巖心進(jìn)行加壓，考察了測試時(shí)間對(duì)裂縫導(dǎo)流能力的影響。實(shí)驗(yàn)表明：隨著測試時(shí)間的增加，巖心導(dǎo)流能力逐漸降低，60 min之前下降速度較快，60 min之后下降較慢。加壓前期，曲線擬合的誤差相對(duì)較大，隨著加壓時(shí)間的延長，誤差逐漸減小。利用擬合公式對(duì)加壓后期的導(dǎo)流能力進(jìn)行預(yù)測，從而減少實(shí)驗(yàn)的工作量。當(dāng)裂縫處于閉合階段時(shí)，巖石受到壓縮，與儲(chǔ)層的實(shí)際情況相符，此階段實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用于對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)，更真實(shí)地反映油藏條件下裂縫導(dǎo)流能力與應(yīng)力之間的關(guān)系。

加壓時(shí)間；閉合壓力；導(dǎo)流能力；裂縫寬度

實(shí)驗(yàn)室對(duì)導(dǎo)流能力的測量大部分以研究閉合壓力對(duì)導(dǎo)流能力的影響，很少研究在某一閉合壓力下，測試時(shí)間對(duì)裂縫導(dǎo)流能力的影響。通過改變圍壓進(jìn)行導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)圍壓的改變需要一段時(shí)間達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定[1–3]。測試裂縫導(dǎo)流能力的閉合時(shí)間越短，實(shí)驗(yàn)效率越高，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較低。因此，在測定裂縫導(dǎo)流能力的過程中，多長閉合時(shí)間所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確對(duì)于研究裂縫短期導(dǎo)流能力具有重要的參考作用。

1 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)選取6塊巖心，巖心參數(shù)見表1。巖心全部來自塔河油田碎屑巖儲(chǔ)層，巖石主要以細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，砂巖以中粗粒砂狀結(jié)構(gòu)為主，平均粒徑 0.12～0.31 mm；膠結(jié)物中含有方解石，巖心中石英含量達(dá)到90%以上。

表1實(shí)驗(yàn)巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)步驟為: ①對(duì)巖心進(jìn)行縱向人工造縫，清除斷面上的破碎顆粒，將兩部分用膠帶固定，放入巖心夾持器中；②圍壓設(shè)為4 MPa；向巖心中注入配好的標(biāo)準(zhǔn)鹽水，直到巖心另一端出水時(shí)開始計(jì)時(shí)，測定其實(shí)際流量；③每隔30 min測定出口的實(shí)際流量；④改變圍壓重復(fù)前三步，測定其它巖心的圍壓分別為5 MPa，10 MPa，15 MPa，20 MPa，25 MPa。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

導(dǎo)流能力隨閉合時(shí)間的變化用導(dǎo)流能力下降率表示[4]， 導(dǎo)流能力下降率 = （初始導(dǎo)流能力－任意時(shí)刻導(dǎo)流能力）÷ 累計(jì)閉合時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖1）表明：①隨著時(shí)間的增加，導(dǎo)流能力逐漸降低；②在加壓初期，導(dǎo)流能力下降較快，下降率10%～22%；③60 min之后，導(dǎo)流能力下降速度減慢。

對(duì)巖心實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)冪函數(shù)很好地?cái)M合實(shí)驗(yàn)曲線（表2），擬合表達(dá)式為：

式中：C為裂縫導(dǎo)流能力，10–3μm2·cm/min；T為裂縫閉合時(shí)間，min；a，b為系數(shù)。

由圖2可以看出，閉合壓力與b值有一定的相關(guān)性；通過擬合，得到b值與閉合壓力的關(guān)系為：

圖1 導(dǎo)流能力下降率與閉合時(shí)間關(guān)系

表2 不同巖心實(shí)驗(yàn)擬合參數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖2 b值與閉合壓力的關(guān)系曲線

由圖3可看出，雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，a值與初始導(dǎo)流能力有很好的線性關(guān)系；通過擬合，a值和初始導(dǎo)流能力在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中呈線性關(guān)系，由此可得到：

圖3 a與初始導(dǎo)流能力的關(guān)系曲線

利用擬合的導(dǎo)流能力公式，計(jì)算不同閉合時(shí)間下的裂縫導(dǎo)流能力；利用擬合公式求得15 MPa圍壓下導(dǎo)流能力隨閉合時(shí)間的變化，對(duì)比計(jì)算值與實(shí)測的裂縫導(dǎo)流能力。由圖4可看出，加壓前期曲線擬合的誤差相對(duì)較大；隨著加壓時(shí)間的延長，誤差逐漸減小。利用擬合公式對(duì)加壓后期的導(dǎo)流能力進(jìn)行預(yù)測，從而減少實(shí)驗(yàn)工作量。

圖4 導(dǎo)流能力實(shí)測值與計(jì)算值對(duì)比

3 裂縫寬度預(yù)測

式中：Kf為裂縫滲透率，10–3μm2；W為裂縫寬度，μm；D為裂縫間距，cm；

裂縫導(dǎo)流能力與裂縫寬度關(guān)系為：

把實(shí)驗(yàn)得到裂縫導(dǎo)流能力和加壓時(shí)間進(jìn)行回歸得到冪指數(shù)關(guān)系代入公式（4）和（5）：得到裂縫寬度與加壓時(shí)間的關(guān)系：

前人研究得到的裂縫寬度與滲透率的關(guān)系為[5]:

由圖5可看出，60 min之前裂縫寬度減小速度較快，60 min之后減小速度逐漸變緩，它與導(dǎo)流能力隨時(shí)間的變化具有相同規(guī)律。本文引用平行板模型將裂縫假設(shè)成理想的平行板模型，沒有考慮實(shí)際裂縫兩表面的粗糙程度的影響。在實(shí)際裂縫中，裂縫表面的形態(tài)十分復(fù)雜，多組裂縫之間互相交錯(cuò)，裂縫的延伸方向變化不定等，會(huì)對(duì)裂縫內(nèi)流體的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生極大的影響。因此，本文利用該模型預(yù)測的裂縫寬度只能作為一個(gè)參考，實(shí)際應(yīng)用中則需要進(jìn)一步考慮各種因素。

圖5 不同巖心裂縫寬度隨加壓時(shí)間變化預(yù)測

4 結(jié)論

（1）裂縫導(dǎo)流能力隨加壓時(shí)間的延長而減小，以60 min為拐點(diǎn)，60 min之前導(dǎo)流能力下降較快，60 min之后下降緩慢。

（2）加壓前期曲線擬合的誤差相對(duì)較大，隨著加壓時(shí)間的延長，誤差會(huì)逐漸減小。因此，可以利用擬合的公式對(duì)加壓后期的導(dǎo)流能力進(jìn)行預(yù)測，從而減少實(shí)驗(yàn)的工作量。

（3）當(dāng)裂縫處于閉合階段時(shí)，巖石受到壓縮，與儲(chǔ)層的實(shí)際情況相符，此階段的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用于對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)，更真實(shí)地反映油藏條件下裂縫導(dǎo)流能力與應(yīng)力之間的關(guān)系。效應(yīng)力作用時(shí)間的響應(yīng)[J]. 鉆采工藝，2007，30（3）：105–107.

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TE357

A

1673–8217（2017）06–0119–03

2017–04–18

劉享，碩士研究生，1991年出生，2015年畢業(yè)于成都理工大學(xué)能源學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)為成都理工大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)閮?chǔ)層保護(hù)與儲(chǔ)層改造?；痦?xiàng)目：國家自然科學(xué)青年基金“碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸巖反應(yīng)表面形態(tài)與演化”（51504200）。

張 凡

[1] 王業(yè)眾，康毅力，張浩，等. 碳酸鹽巖應(yīng)力敏感性對(duì)有