石油渗流力学论文（设计）
姓 名： 孟汉青 中国糖酒网学号： ***********
院（系）： 资源学院 专业： 石油工程
指导教师： 潘林 职称： 教授
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油气层渗透率变化的影响因素
孟汉青
组蛋白
（中国地质大学资源学院 022091班 20091000266）
摘要：渗透率是岩石本身固有的性质，用来表征多孔介质使流体通过的能力。在油气开发过程中，油气层的渗透率还会随着介质的变形而发生改变。在这里，我们将影响油气层渗透率变化的因素概括为自身特性和外部条件。其中，自身特性在该油气层形成时期就已经确定，包括沉积作用、成岩作用、构造作用；而外部条件则包括上覆岩层压力、水平应力和孔隙流体压力。通过对这些因素的研究，使我们对油气层的性质有了进一步的了解。为更好的进行油气开发提供理论上的依据。 关键词：渗透率；影响因素；油气层；外部条件；压力
在这里我们强调，岩石的沉积作用、成岩作用和构造作用所决定的是储集层的固有渗透率，它表征了流体在孔隙中的流动能力[1]。它对岩石渗透率的影响是决定性的。它从本质上决定了岩石的渗透率是高还是低。而后期由于开发的进行导致孔隙介质的变形进而引起
的渗透率的变化，都是在其基础上变化的。由于油气层岩石发生变形，导致孔隙体积的改变，于是引起了油气层的一些物性参数的改变。这些物性参数的改变又会影响油气层中流体的渗流。我们通常把流体渗流与岩石变形之间的相互影响作用称为流固耦合作用。
1、影响渗透率的因素
1.1自身特性
油气层岩石渗透率的影响因素与岩石孔隙度的影响因素一样，并且受控于油气层的地质作用——沉积作用、成岩作用和构造作用[2]。
1.1.1沉积作用
沉积作用对渗透率的影响主要体现在岩石结构、构造上。岩石的结构、构造主要是指岩石的粒度、分选和层理，它们对渗透率都有影响，但影响程度并不同。实验发现，疏松砂的粒度越细，分选越差，其渗透率就越低。克鲁宾和蒙克（W.C.Krunmbein，G.D.Monk，1942）曾得出如下公式：
式中：C——为一常数；d——平均颗粒直径；a——砂粒标准偏差；e——自然对数的底。
一般来说，岩石孔隙度与渗透率并不具函数关系。这是由于岩石渗透率不仅取决于孔隙度，还取决于岩石孔隙结构。因此，凡是影响孔隙结构的因素都影响岩石渗透率。
1.1.2成岩作用
成岩作用对渗透率的影响主要体现在压实、胶结和溶蚀作用上。
峰尾 随着上覆负荷的增加，压实作用对渗透率影响巨大。压实作用包括机械压实和化学压实两种。机械压实主要发生在成岩作用早期，此时沉积物埋藏较浅，主要是排除水分，减小孔隙体积以及孔隙度。随着埋藏加深，温度升高，压力加大，机械压实逐渐转化为化学压实。尼克拉耶夫斯基指出：渗透率与压力有如下关系：
式中：p、po——分别为实验起始和实验压力；K、KO——分别为实验起始和实验压力下的渗透率；αK——表示渗透率变化程度的常数。
不管早期成岩阶段还是晚期成岩阶段，胶结物质的沉淀和胶结作用都使孔隙通道变小，孔喉比增大，曲折度增大和孔隙粗糙度增加，因此引起渗透率大大降低。而溶蚀作用都使孔隙度增大，但这对于渗透率来说，有可能增大，也有可能降低。这是因为溶蚀作用的次生孔隙通道一般不规则，而且孔喉比增加，曲折度极具增大，孔隙粗糙度也增加。
1.1.3构造作用
构造作用形成的断裂和裂隙无论对于油气层孔隙度还是渗透率都起一个良好的作用，但对于渗透率影响尤为突出，特别是碳酸盐储层，有时使非渗透岩层变为高渗透岩层。
1.2外部条件
油气层的渗透率还会随着介质的变形，受到包括上覆岩层压力、水平应力和孔隙流体压力等因素的影响[3]。完整岩石的透渗率与岩石所处的应力状态有密切关系[4]。
1.2.1上覆岩层压力
一般情况下，油气层埋藏深度都达到了几千米, 承受着很高的上覆岩层压力, 而且埋藏越深, 上覆岩层压力也就越大。在上覆岩层压力的作用下, 储层会发生压实变形, 并使储层的渗透率降低。从图中可以看出, 随着上覆岩层压力的增加, 储层岩石的渗透率是逐渐降低的: 在上覆岩层压力变化的初期阶段, 渗透率的降低最大; 而随着上覆岩层压力的继续增加, 渗透率的降低趋向平缓。
1.2.2 水平压力
埋藏在几千米深的油气储层, 不但受到上覆岩层压力的影响, 同时也受到周围的水平应力的影响。从图中看出, 随着水平应力的增加, 渗透率也是降低的, 并且降低趋势与上覆岩层压力趋势基本相同。
1.2.3 流体压力
储层除受到上覆岩层压力和水平应力外, 还受到孔隙中的流体压力, 并且在储层被打开以前, 三者之间保持应力平衡状态。当对储层进行开采时, 由于隙中流体的流出, 孔隙流体压力就会降低, 从而使储层的应力平衡状态被打破, 并使储层岩石发生变形并影响到储层渗透率的变化。图中的曲线表明, 岩石的渗透率是随着流体压力的增大而逐渐升高的。由于上覆岩层压力、水平应力以及孔隙流体压力是共同作用于储层岩石骨架上的, 因此, 通常用有效应力来衡量岩石骨架所受到的应力。如在围压实验中, 有效压力就相当于围压与孔隙流体压力之间的差值, 也称为净围压。2 0世纪80年代末期发明的CMS -3 00岩心自动分析仪就能精确地测得岩石渗透率随净围压( 有效压力) 的变化。
2、结论
（1）影响油气层渗透率变化的因素概括为自身特性和外部条件。其中，自身特性在该油气层形成时期就已经确定，包括沉积作用、成岩作用、构造作用；而外部条件则包括上覆岩层压力、水平应力和孔隙流体压力。
（2）各因素对渗透率的影响是非常大的。在开采过程中, 要充分考虑到这些因素对渗透率和气井产能的影响。
参考文献：
[1] 陈祖安，伍向阳，孙德明，杨伟.砂岩渗透率随静压力变化的关系研究[J] . 新岩石力学与工程学报， 1995,14(2)：155—159.
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