油气储层多孔介质的变形理论及应用研究

本文以油气储层岩石这种特殊的多孔介质作为研究对象，利用实验研究和理论研究相结合，岩石力学、流体力学、渗流力学和油气田开发理论等多学科相结合，理论研究与实际应用相结合等方法，建立了一套完整的油气储层多孔介质的变形理论。 在油气田开发过程中，储层多孔介质的变形为弹塑性变形，其变形又可包括本体变形和结构变形。影响储层多孔介质变形的主要因素有压力(包括侧限压力、上覆岩层压力、孔隙压力、井筒液柱压力等)、温度、流体的类型及特征等外部因素，还要受储层岩石的物质组成、单元体类型、颗粒的接触关系和排列方式以及胶结方式等内部因素的影响。在Terzaghi有效应力原理和其它修正的有效应力的基础上，提出了用有效应力来研究多孔介质的骨架应力，并结合储层多孔介质的变形机理，分析了多孔介质的本体有效应力和结构有效应力，以及多重孔隙介质的有效应力定律。 利用先进的实验手段和方法，研究多孔介质变形对储层岩石孔隙特性、渗透特性以及流体饱和特性等的影响。研究表明，油气储层多孔介质的孔隙度、渗透率等物性参数是随着岩石受到的有效应力的增加而呈降低的趋势，并用数学方法描述了孔、渗、饱等特征与有效应力之间的拟合关系，其中还提出了考虑油气储层在实际地层条件时所受到的初始有效应力的影响。针对裂缝性储层所特有的变形特征，对裂缝性储层的应力敏感性及裂缝的闭合机理和规律进行了详细的研究。 根据储层岩石渗透率与有效压力之间的变化关系，提出了用常用的指数关系来描述渗透率与生产压差之间的变化关系，以及描述多孔介质变形对储层岩石渗透率影响的渗透率变形系数；在此基础上研究储层多孔介质变形对油气渗流的影响，建立变形介质油气藏的渗流数学模型，研究了变形介质油气藏的试井分析方法。重点研究了低渗透变形介质油田考虑启动压力梯度的产能分析方法，并分析低渗透储层岩石的变形因生产压差的增加而增大对生产所造成的影响，得到了低渗透变形介质油藏的合理生产压差。