温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂岩渗透率影响的实验研究.pdf

第l6卷第l期天然气地球科学VO1．16NO．
＼TURAI(A(()S【’IEN(]EEe1)．2005
2005年2月．

天然气地质学

温度、有效应力和含水饱和度对低渗透
砂岩渗透率影响的实验研究

曾平，赵金洲，李治平，郭建春’，杨满平
(1．西南石油学院．四川成部610500；2．中国地质大学，北京l00083；
3．燕山大学．河北秦皇岛066004)

摘要：为了全面评价温度、有效应力和含水饱和度的变化对砂岩渗透率的影响．实验测定了在不同
条件下低渗透砂岩渗透率的变化规律。根据实验结果定性地分析了温度、有效应力和含水饱和度对
低渗透砂岩渗透率的影响以及三者之间的相互作用关系。实验结果表明：在有效应力相对较小时温
度对渗透率的影响较大，而随着有效应力的增大其作用逐渐减小；随着含水饱和度的增加．温度对
渗透率的影响增大；渗透率与有效应力近似呈指数关系变化．但随着温度和含水饱和度的增加需要
作校正处理；含水饱和度越高岩石渗透率越低，且随着有效应力的增加，渗透率下降幅度呈递增的
趋势。而温度的增加使得含水饱和度越高的砂岩渗透率下降越严重。
关键词：温度；有效应力；含水饱和度；渗透率；低渗透；砂岩
中图分类号：TEl22．23文献标识码：A文章编号：l6721926(2005)0l—O03l_O4

0前言素，为全面认识造成岩石渗透率伤宵的原因提供了
参考，但没有评价温度的作用。也没有作多因素交叉
随着油气资源不断从地层L}l采出。地层能量将分析。在不同的实验设备条件下．文献[3～7]对多种
不断衰竭，地层中的热力场、应力场等都将重新分岩样品进行了研究，通过分析分别提出了不同的
布，且在存在边底水或人工注入水的油气藏【{1．边底描述渗透率与净覆压(有效压力)或同压之间的函数
水或人工注入水的推进也会引起地层含水饱和度的关系，为描述机械作用力对岩石渗透率的影响提供
变化。这些参数的改变。必将对地层渗透率造成严重r很好的基础。文献[8，9]综合分析了有效应力和含
的伤害，尤其是低渗透储层，这样的伤害就更加致水饱和度对岩石渗透率的影响及其相作用关系，
命。这些问题的存在既为油气田的生产带来了困难．提出r随含水饱和度的增加，气体渗透率受效应
同时也为研究地层中的三场(温度场、应力场、渗流力的影响也增大的结论。
场)耦合渗流提供fr机遇。就目前的研究状况来看．上述文献的研究表明。有效应力和含水饱和度
其理论研究较多且相对深入，而相关实验研究相对是影响岩石渗透率的两个重要参数。但都是在同一
薄弱，且大多数文献主要是针对某一单因素影响的温度条件下得出的结论。而在实际的油气田的开发
研究。过程中。由于地层能量的自然衰竭或外界因素(如注
参考文献[1]总结了2O世纪8o年代以前在有蒸汽或注水等提高采收率工艺的实施)的作用，地层
效应力对岩石渗透率影响等方面的研究成果。fjl起温度往往会发生变化。地层温度的改变，不仅改变了
岩石渗透率变化的因素是多方面的。文献[2]从内外油气藏流体的粘度、密度等参数。引起岩石骨架的膨
因素两个方面综合分析了影响岩石渗透率的各种因胀或收缩，还会对岩石的变形特性产生影响。因此，

收稿日期：200I1()f)8；修回日期：20o卜I】1()．
基金项目：国家重大基础研究项目(9：{项目)子课题“气藏变形介质渗流规律研究”(编号：2001CB209108)资助
作者简介；曾平(1978)．男．四川南充人．在渎博士．从事油气田开发研究1：作．E—mail：[e-mail]．
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综合研究温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂2实验结果及分析
岩渗透率的影响更贴近实际生产的需要，同时也能
为研究温度场、应力场、渗流场三场耦合渗流提供实3块岩样的含水饱和度分别为0、30和
验基础。本文在实验研究的基础上，较全面地评价了48。实验过程中，有效应力从2MPa增加到
温度、有效应力和含水饱和度对低渗透砂岩渗透率40MPa，温度从2OC增加到60C。分别测定在有效
的影响。应力和温度变化过程中渗透率的变化，用达西定律
公式计算岩样在不同条件下的渗透率：
1实验方法

选用华北油田某井二叠系上石盒子组低渗透气
藏储层砂岩为实验对象，根据实验的目的和要求将式中：K为气测渗透率，10gm!；为气体粘度，
mPa·S；L为岩心长度，cm；Q为气体流量，m1／s；
某取芯井的一块岩心分成3段，分别将其加工成直42lOOO0
径同为50mm的3块岩样。实验步骤为：为岩心横截面积，cm；．为入口端压力，MPa；
(1)将岩样放人烘烤箱中烘干；为出口端压力，MPa。
(2)待岩样冷却至室温后取其中一块先进行无根据实验中对3块岩样在不同条件下所测得的
水条件下的实验；实验数据，由上式进行处理，得到了如