储层应力敏感性测试装置的改进及其对测试结果的影响

2016-09-10李培伦中石化股份胜利油田分公司勘探开发研究院

中国科技信息 2016年16期

孙强李培伦中石化股份胜利油田分公司勘探开发研究院

孙强李培伦
中石化股份胜利油田分公司勘探开发研究院

孙强（1986-）男，助理工程师，2012 年硕士毕业于中国石油大学油气田开发工程专业，现就职于中石化股份胜利油田分公司勘探开发研究院，主要从事油气田开发试验方面的研究。

在油气藏的开发过程中，由于储层流体不断被采出，孔隙内压力不断降低，油气藏中岩石固有的应力平衡状态被打破。根据岩石力学相关理论，由于应力平衡状态发生改变，岩石的几何尺寸必然将发生变化，即发生弹塑性变形。这种变形同时会导致岩石中孔隙体积和孔隙形态的改变，比如孔隙体积变小、孔隙中微裂缝的闭合等，从而大大影响孔隙中流体渗流能力的变化，这就是储层应力敏感性产生的原因。目前实验室应力敏感性的测试方式有变围压和变回压（即改变孔隙中的流体压力）两种方式。无论采取上述哪种方式，受目前实验室常用的岩心夹持器设备的限制，都只能对岩心施加径向围压，这与实际储层岩石所受的来自各个方向上的应力不符。这就需要我们对原有的岩心夹持器设备进行一些改进。

应力敏感性测试所用岩心夹持器的改进

目前，储层应力敏感性评价流动实验受所用的岩心夹持器设备（如图1所示）的限制，测试中无论是采取变围压定孔隙压力还是变孔隙压力定围压的方式，均只能对岩心施加径向围压，这与实际储层岩石所受的来自各个方向上的应力不符；实验室所用的岩石力学实验机虽然可以对岩心施加三轴应力，但是由于该设备在使用过程中拆卸不方便，且实验成本较高，对于日常的生产样品来说，操作起来难度较大。为解决上述技术难题，我们发明了一种新的用于储层应力敏感性评价流动实验的岩心测试装置。该装置能够解决现有岩心测试装置不能对岩心施加三轴向应力、密封效果安全性等方面的不足。图2为本发明的三轴应力敏感岩心夹持器装置结构图。

图1应力敏感性测试常用岩心夹持器

图2中：1-入口岩心顶杆，2-密封圈，3-轴向围压进口，4-活塞式岩心堵头，5-岩心筒，6-径向围压口，7-橡胶筒，8-出口处岩心顶杆，9-固定螺母

该装置的工作原理如下：围压跟踪泵内的液体通过6-径向围压进口进入7-橡胶筒和5-岩心筒之间的环形空间，挤压7-橡胶筒从而对样品施加径向围压；轴压跟踪泵内的液体通过3-轴向围压进口进入4-活塞式岩心堵头和2-密封圈所围的环形空间，带动4-活塞式岩心堵头以及1-入口岩心顶杆向岩样方向发生轴向位移，从而对岩样施加轴向应力。径向围压系统和轴向应力系统作为独立的加压单元，互不影响，可同时对岩心施加不同的压力值。

测试装置对应力敏感性测试结果的影响

为了对比普通岩心夹持器和该发明中所述的岩心夹持器的实验效果，我们在同一块岩心上取了两个样品，样品的基础数据如表1所示。样品1#用普通岩心夹持器做了只加径向围压的应力敏感性评价流动实验，实验结果如图3所示；样品2#用该发明中所述的岩心夹持器做了同时施加径向围压和轴向应力的应力敏感性评价流动实验，实验结果如图4所示。曲线图中上面的曲线为加载曲线，下面的曲线为卸载曲线。其中图3所示的渗透率损坏程度为41.50%，根据行业标准SY/T 5358—2010中的要求，其应力敏感性测试结果为中等偏弱，图4所示的渗透率损坏程度为17.50%，其测试结果为弱损坏程度，因此，与同时施加径向围压和轴向应力的应力敏感测试结果相比，只施加径向围压的应力敏感测试结果夸大了储层岩石的应力敏感性。用该发明中的岩心夹持器所得的测试结果更接近于储层实际情况，提高了室内实验评价的准确度，取得了较好的效果。