滲透率變化的影響因素

1、石油滲流力學(xué)論文（設(shè)計(jì)）題目：滲透率變化的影響因素姓 名：孟漢青學(xué)號：20091000266院（系）：資源學(xué)院專業(yè)：石油工程指導(dǎo)教師：潘林職稱：教授評閱人：職稱：2012年1月油氣層滲透率變化的影響因素孟漢青(中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院022091班 20091000266 )摘要：滲透率是巖石本身固有的性質(zhì)，用來表征多孔介質(zhì)使流體通過的能力。在 油氣開發(fā)過程中，油氣層的滲透率還會(huì)隨著介質(zhì)的變形而發(fā)生改變。在這里，我 們將影響油氣層滲透率變化的因素概括為自身特性和外部條件。其中，自身特性 在該油氣層形成時(shí)期就已經(jīng)確定，包括沉積作用、成巖作用、構(gòu)造作用；而外部 條件則包括上覆巖層壓力、水平應(yīng)力和孔隙流

2、體壓力。通過對這些因素的研究， 使我們對油氣層的性質(zhì)有了進(jìn)一步的了解。為更好的進(jìn)行油氣開發(fā)提供理論上的 依據(jù)。關(guān)鍵詞：滲透率；影響因素；油氣層；外部條件；壓力在這里我們強(qiáng)調(diào)，巖石的沉積作用、成巖作用和構(gòu)造作用所決定的是儲(chǔ)集層 的固有滲透率，它表征了流體在孔隙中的流動(dòng)能力1。它對巖石滲透率的影響是 決定性的。它從本質(zhì)上決定了巖石的滲透率是高還是低。而后期由于開發(fā)的進(jìn)行 導(dǎo)致孔隙介質(zhì)的變形進(jìn)而引起的滲透率的變化，都是在其基礎(chǔ)上變化的。由于油 氣層巖石發(fā)生變形，導(dǎo)致孔隙體積的改變，于是引起了油氣層的一些物性參數(shù)的 改變。這些物性參數(shù)的改變又會(huì)影響油氣層中流體的滲流。我們通常把流體滲流 與巖石變形之間

3、的相互影響作用稱為流固耦合作用。1、影響滲透率的因素1.1自身特性油氣層巖石滲透率的影響因素與巖石孔隙度的影響因素一樣，并且受控于油 氣層的地質(zhì)作用一一沉積作用、成巖作用和構(gòu)造作用2。1.1.1沉積作用沉積作用對滲透率的影響主要體現(xiàn)在巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造上。巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 主要是指巖石的粒度、分選和層理，它們對滲透率都有影響，但影響程度并不同。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，疏松砂的粒度越細(xì)，分選越差，其滲透率就越低?？唆斮e和蒙克 (W.C.Krunmbein , G.D.Monk , 1942 )曾得出如下公式：K = Cd 2 c-1.35 a式中：C為一常數(shù)；d平均顆粒直徑；a砂粒標(biāo)準(zhǔn)偏差；e自然 對數(shù)的底。一

4、般來說，巖石孔隙度與滲透率并不具函數(shù)關(guān)系。這是由于巖石滲透率不僅 取決于孔隙度，還取決于巖石孔隙結(jié)構(gòu)。因此，凡是影響孔隙結(jié)構(gòu)的因素都影響 巖石滲透率。1.1.2成巖作用成巖作用對滲透率的影響主要體現(xiàn)在壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用上。隨著上覆負(fù)荷的增加，壓實(shí)作用對滲透率影響巨大。壓實(shí)作用包括機(jī)械壓實(shí) 和化學(xué)壓實(shí)兩種。機(jī)械壓實(shí)主要發(fā)生在成巖作用早期，此時(shí)沉積物埋藏較淺，主 要是排除水分，減小孔隙體積以及孔隙度。隨著埋藏加深，溫度升高，壓力加大， 機(jī)械壓實(shí)逐漸轉(zhuǎn)化為化學(xué)壓實(shí)。尼克拉耶夫斯基指出：滲透率與壓力有如下關(guān)系：K = K e ak（ p- po） o式中：P、Po分別為實(shí)驗(yàn)起始和實(shí)驗(yàn)壓力；K、KO分

5、別為實(shí)驗(yàn)起始和實(shí) 驗(yàn)壓力下的滲透率；aK表示滲透率變化程度的常數(shù)。不管早期成巖階段還是晚期成巖階段，膠結(jié)物質(zhì)的沉淀和膠結(jié)作用都使孔隙 通道變小，孔喉比增大，曲折度增大和孔隙粗糙度增加，因此引起滲透率大大降 低。而溶蝕作用都使孔隙度增大，但這對于滲透率來說，有可能增大，也有可能 降低。這是因?yàn)槿芪g作用的次生孔隙通道一般不規(guī)則，而且孔喉比增加，曲折度 極具增大，孔隙粗糙度也增加。1.1.3構(gòu)造作用構(gòu)造作用形成的斷裂和裂隙無論對于油氣層孔隙度還是滲透率都起一個(gè)良 好的作用，但對于滲透率影響尤為突出，特別是碳酸鹽儲(chǔ)層，有時(shí)使非滲透巖層 變?yōu)楦邼B透巖層。1.2外部條件油氣層的滲透率還會(huì)隨著介質(zhì)的變形，受

6、到包括上覆巖層壓力、水平應(yīng)力和 孔隙流體壓力等因素的影響【3】。完整巖石的透滲率與巖石所處的應(yīng)力狀態(tài)有密切 關(guān)系。1.2.1上覆巖層壓力一般情況下，油氣層埋藏深度都達(dá)到了幾千米，承受著很高的上覆巖層壓力, 而且埋藏越深，上覆巖層壓力也就越大。在上覆巖層壓力的作用下，儲(chǔ)層會(huì)發(fā)生上覆巖層壓力(MPa)圖1上覆巖層壓力對滲透率的影響壓實(shí)變形，并使儲(chǔ)層的滲透率降低。從圖中可以看出，隨著上覆巖層壓力的增加, 儲(chǔ)層巖石的滲透率是逐漸降低的：在上覆巖層壓力變化的初期階段，滲透率的降 低最大；而隨著上覆巖層壓力的繼續(xù)增加，滲透率的降低趨向平緩。1.2.2水平壓力埋藏在幾千米深的油氣儲(chǔ)層，不但受到上覆巖層壓力的

7、影響，同時(shí)也受到周 圍的水平應(yīng)力的影響。從圖中看出，隨著水平應(yīng)力的增加，滲透率也是降低的, 并且降低趨勢與上覆巖層壓力趨勢基本相同。圖2水平壓力對滲透率的影響水平壓力(MPa)1.2.3流體壓力儲(chǔ)層除受到上覆巖層壓力和水平應(yīng)力外，還受到孔隙中的流體壓力，并且在 儲(chǔ)層被打開以前，三者之間保持應(yīng)力平衡狀態(tài)。當(dāng)對儲(chǔ)層進(jìn)行開采時(shí)，由于隙中 流體的流出，孔隙流體壓力就會(huì)降低，從而使儲(chǔ)層的應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，并使 儲(chǔ)層巖石發(fā)生變形并影響到儲(chǔ)層滲透率的變化。圖中的曲線表明，巖石的滲透率是隨著流體壓力的增大而逐漸升高的。由于上覆巖層壓力、水平應(yīng)力以及孔隙流 體壓力是共同作用于儲(chǔ)層巖石骨架上的，因此，通常用有效

8、應(yīng)力來衡量巖石骨架 所受到的應(yīng)力。如在圍壓實(shí)驗(yàn)中，有效壓力就相當(dāng)于圍壓與孔隙流體壓力之間的 差值，也稱為凈圍壓。2 0世紀(jì)80年代末期發(fā)明的CMS -3 00巖心自動(dòng)分析儀就能 精確地測得巖石滲透率隨凈圍壓（有效壓力）的變化。2、結(jié)論（1）影響油氣層滲透率變化的因素概括為自身特性和外部條件。其中，自 身特性在該油氣層形成時(shí)期就已經(jīng)確定，包括沉積作用、成巖作用、構(gòu)造作用； 而外部條件則包括上覆巖層壓力、水平應(yīng)力和孔隙流體壓力。（2）各因素對滲透率的影響是非常大的。在開采過程中，要充分考慮到這些 因素對滲透率和氣井產(chǎn)能的影響。參考文獻(xiàn)：1陳祖安，伍向陽，孫德明，楊偉.砂巖滲透率隨靜壓力變化的關(guān)系研究.新 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1995,14：155159.2王加佳.砂巖儲(chǔ)層孔隙度和滲透率的影響因