油氣儲層開發程度對地質力學的影響規律

李燕 侯歡 肖倩 王歆 徐慧

摘要：為了研究油氣儲層在開采過程中所引起的孔隙壓力變化特征對地質力學所造成的影響。需要建立多個介質彈性儲層地質力學模型，分析正應力與剪應力之間的關系，從而研究儲層壓力變化，對儲層附近的應力所帶來的影響，恐懼壓力的變化會使斷層附近產生剪應力，并且造成儲層地應力場的大小發生明顯變化，在檢驗應力的影響下，低應力的大小發生程度會呈現線性降低，低應力方向也會發生偏轉，偏轉角是孔隙壓力變化以及斷層夾角之間的函數關系，在充分考慮到脫水作用以后，儲層壓力的變化會對上面覆蓋層的地應力造成一定的影響。

關鍵詞：油氣儲層;地質力學;影響規律

油氣田在開發過程中，隨著儲層內流體的不斷被采出，孔隙壓力也會發生明顯變化，在注水井附近又會形成異常的高壓狀態。結合相應的實驗研究結果表明孔隙壓力變化對地應力的變化尤為重要。因此在實際開采過程中，只有確保地應力控制在合理范圍內，才能夠確保鉆井的安全性。壓力衰竭游蕩實施增產作業時衰竭所引起的低應力變化，會對裂縫的擴展收支模型造成直接影響。假如低應力發生劇烈變化，很有可能導致油氣藏邊緣的斷層激活，嚴重威脅到油田的開采。因此加強對油氣田在開采過程中合理控制儲層地應力場的研究尤為重要。

1地質特征

通過對油藏的地質進行分析，我國部分油藏的地質特性均以席狀砂、壩砂為主，且地層的厚度變化不是特別大，地形也比較平穩，通過利用電位曲線來進行監測地質，可以看出地形中的幅度變化比較大。油藏的地質特征比較復雜，而且開發難度比較大，主要的開發難點為：油層物性不理想，沒有自然產能，儲層之間相互聯系，施工難度大，在進行油藏的開發中，不僅要控制各個儲層之間的溝通，還要實現壓裂砂的支撐，由于在壓裂的過程中儲層慮失率比較大，會造成采收率低的情況，常規的注水方式會造成能耗增加的現象，并且受到經濟技術條件的限制，如果說該油藏儲量比較少，要求布置井距必須要合理，只有這樣才能完成驅替壓差，但是在這個過程中，對于井網和井距的確定難度比較大。

在油藏中主要的滲流機理就是體相流體和邊界流體，但是由于油藏中孔隙比較小，邊界流體所占的比例比較大。流體在巖石的空隙中往往會產生一些化學作用，對滲流規律造成很大的影響，油水在油層中進行流動的過程中，會受到這些因素的影響而產生阻力。只有克服掉這些阻力，才能讓流體流動起來，邊界流體往往會存在這些附加阻力，當孔隙兩端的壓力達到一定數值以后，巖石孔隙中的流體才會進行流動，會產生啟動壓力，想要克服啟動壓力單純依靠自然產能是不可能完成的。

2儲層開發對儲層地應力大小的影響

油氣田開發會導致儲層水平內方向的低應力發生明顯變化，通過對地應力的研究可以看出游前在長期開發過程中，地應力實測數據會發生明顯改變。水平最小的地應力變化量與孔隙度壓力變化相會呈現成正比例關系，儲層壓力降低水平，最小的地應力也會呈現出下降區。對于不同邊界條件和地層性質的郵政，可以建立單軸壓縮模型，結合相應的比例系數分析研究結果。根據孔溪縣彈性理論的研究結果可以看出，儲層力學性質為均質各向同性的底層單向壓縮，且忽略橫向變形的條件下水平對應力的變化與空氣壓力會呈現出正比例關系。

3儲層開發對儲層地應力方向的影響

通過對密閉斷層控制的油氣儲層進行分析，如果斷層走向與原始的水平地應力方向存在差異性，這會在斷層附近形成有曲的剪應力。此時斷層地帶的低應力方向不會與原來的低應力方向保持一致，而且會形成一定的夾角，根據相應的地穴質力學模型分析油氣儲層在開發過程中對地應力方向的影響規律，其主要的模型包括儲層存在非滲透性斷層，另外在實際開采過程中要忽略地層溫度的變化。

4低應力對開發的影響

地應力對油田的開發影響主要體現在凈網部署，注水管理和壓力改造等方面。由于我國部分油站的儲層物形下非均質性較強，天然裂縫發育不完全，通過水力壓裂改造是其中的一種重要的增產措施，在進行水利壓力過程中，人工壓裂的裂縫形態與延伸方向會受到地應力狀態的控制。通常情況下，人工壓裂縫一般會垂直于最小主應力的方向進行分布。通過對第一應力研究可以看出，地應力狀態與壓力裂縫之間的關系。壓裂縫的形態會受到最大主應力狀態的控制，因此人工壓力裂縫的走向與水平最大主應力的方向一致。

裂縫強制閉合和快速反排會導致地層巖石的體積發生應變。體積應變是指巖石多孔介質在變形過程中巖體的體積會發生改變，在流一固耦合滲流和變形模型間起著傳遞耦合的作用。利用數值模擬可以得出，地層最小水平主應力和最大水平主應力之間的差值，進而可以確定進行第2次施工的設計參數。

由于裂縫強制閉合和快速反排會對最小水平主應力和最大水平主應力的差值產生影響，在進行裂縫強制閉合和快速反排后，地層中最小水平主應力和最大水平主應力的差值會變小，根據所得差值進行人工裂縫優化，繼續加砂可以實現裂縫轉向。

通過大量的實驗證明并結合儲層的實際特點，可以得出在一樣的地質條件下，如果想要新裂縫轉向壓裂技術發揮得更好，充分發揮自身的作用，在進行新裂縫轉向壓裂技術設計時就應該減少縫間距的影響，縮短人工裂縫和天然裂縫之間的距離，并且需要對施工的規模進行擴大，才能提高人工裂縫的波及范圍以及轉向功能，使人工裂縫和天然裂縫形成裂縫網絡，進而提高油層中的滲流能力，在很大程度上能夠提高油井的開采量。

5結束語

綜上所述，油氣儲層在長期處在不平衡的狀態下會直接導致地層的孔隙壓力發生明顯改變，并且會進一步造成促成低應力大小和方向發生明顯變化，其中低應力大小的變化幅度可以通過線性模型進行計算而得出其敏感性和儲層巖石力學參數和斷層封閉狀態等有著直接關系，因此在實際開采過程中，一定要控制好地層地應力的改變，才能夠有效提高油田的開采效率。

參考文獻

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