低渗透油藏渗吸机理研究进展.doc

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1、低渗透油藏渗吸机理研究进展 摘要目前新探明的油藏近30.9%的储量都是低渗透油藏，由于低渗透裂缝性油藏基质渗透率低、裂缝分布复杂，常常会出现油井过早水淹导致开发效果差。而裂缝性油藏渗吸过程中受裂缝发育程度、毛管力大小、润湿性、初始含水饱和度、基质与裂缝渗透率之比等10多种因素影响。现在大多数研究都是基于物模方法，数模研究相对较少，现通过建立了典型的渗吸数值模型（岩心规模和近井规模）对多种因素进行了规律研究，为有效利用基质与裂缝渗吸作用对开发效果进行改善提供指导。通过研究完善，加深了对各影响因素的影响程度的认识，其中毛管力对渗吸至关重要，油水粘度比、基质与裂缝渗透率之比、注入速度、初始含水饱和度

2、、温度是渗吸的敏感因素，其余因素影响不明显关键词：低渗透； 渗吸过程； 影响因素； 对比分析目录第一章前言41.1概述 41.2渗吸作用 4第二章典型渗吸模型描述 52.1岩心规模基块模型 52.2考虑渗吸作用与不考虑对比 52.3岩心规模单裂缝模型 52.4近井规模双重介质模型 5第三章影响因素分析（以双重介质模型为例） 53.1油水粘度比的影响 63.2基质与裂缝渗透率之比的影响 63.3基质孔隙度的影响 63.4初始含水饱和度的影响 73.5渗吸主导时注采压差的影响 73.6注入量的影响 83.7界面张力的影响83.8毛管力与润湿性的影响 83.9基质润湿性对渗吸效果的影响 93.10温

3、度的影响 93.11裂缝内驱替速度影响 9第四章 结论 11参考文献 12第一章 前言目前在新探明的石油地质储量中低渗透油藏就占到30.9%左右，其中具有经济开发价值的低渗透油藏一般都是有发育裂缝，裂缝提供了良好的流出通道，但同时也提供了良好的注入通道，导致一些水井的注入水很快窜入裂缝导致油井过早水淹，开发效果变差1。所以有效利用渗吸方法采油改善开发效果越来越有意义。李扬帆等2利用产量递减规律理论对渗吸进行了研究，发现不同储层成藏机制和渗透率不同渗吸规律是不一样的。郭和坤等3通过从微观渗吸机理出发得出裂缝-孔隙性介质油藏控制底水上升对改善渗吸作用很大。此外，李士奎等4、华方奇等5、刘向君等6也

4、分别从实验角度、影响规律进行了研究。低渗透油藏的产量替代作用越来越重要，其中低渗透裂缝性油藏开发难度更大，自发渗吸在裂缝性油藏中起着非常重要的作用。渗吸的影响因素很多，在水湿裂缝性储层中，毛管力引起基质与裂缝之间的窜流，起到了水从裂缝渗入到基质并把其中原油置换出来的作用，且裂缝越发育，渗吸作用效果越好。因此，渗吸作用在亲水性裂缝性油藏中的作用是不容忽视的。渗吸作用发挥好，可以在一定程度上延缓见水时间，提高采出程度，增加经济效益。其中掌握影响渗吸过程各个因素的作用程度和影响范围，对提高开发效果意义重大7-9。1渗吸作用渗吸过程其实是基质与裂缝油水、油气的交换。基质中的流体流向裂缝并通过井筒流出，

5、或者裂缝中直接注入驱替剂或者后期注入驱替剂窜入裂缝都可以发生裂缝中的注入流体进入基质把烃类替换出来。渗吸过程可以分为正向和反向渗吸过程，通常反向渗吸作用更加明显，对油水交换效率更高。同向流动为驱替剂与被驱替流体在同方向流动。当裂缝中压力与基质中压力相比比较高时容易产生同向流动。第二种是逆向流动，发生的条件为毛管力起到主要作用，水的驱动力比较弱，这时候发生逆向渗吸作用，这种作用可以使一般水驱油藏中难以驱替出来的那部分流体开始流动10-12。 渗吸量大小与形状因子、流体性质、裂缝发育、压差大小等有关。第二章典型渗吸模型描述模型参数选取胜利某低渗区块并参考基质与裂缝的差异性建立了典型的渗吸模拟参数群

6、。建立了3个模型为岩心规模方块模型、岩心规模单裂缝模型和近井规模双重介质模型。结合裂缝网格尺寸、裂缝孔隙度、裂缝渗透率可以模拟天然裂缝和人工裂缝规模下的基质与裂缝之间流体的交换。限于篇幅在本文中主要以双重介质模型模拟结果为分析对象。2.1岩心规模基块模型模型中用到的典型的相渗曲线和毛管力曲线，通过以上参数建立了4个面为油水交换面的典型数值模型，建立时总共考虑了4个面、5个面、6个面的情况，射孔位置不变，最后发现在毛管力比较强时不同油水渗吸面差异较小，对研究渗吸的其他影响因素影响不大，故以下结果都是基于4个面的模型来进行的。2.2考虑渗吸作用与不考虑对比同样的注入采出关系（都射孔在裂缝网络中），

7、主要考虑基质毛管力与裂缝毛管力差异的渗吸过程结果是不存在渗吸的采出程度低、暴性水淹时间早与强度强的，相反主要受毛管力梯度控制的油水交换可以延缓见水时间，提高采出程度，而且，其采收率提高值在30%左右。因此利用此现象为现场提供指导具有比较实际的经济价值。为了研究岩心中裂缝的动态渗吸特征,需将切割开的岩心重新装好,在装岩心之前,将岩心外表和两个单面用聚四氟乙烯胶条密封,使之不与流体接触。只露出岩心内裂缝两个侧面与水接触,注入水沿着裂缝从模型进口流动到出口。将加工了裂缝的岩心安装在岩心夹持器内,岩心模型进口安装管线与注入泵,岩心夹持器中部安装围压管线与围压泵,模型出口安装油水分离器同时计量油水两相流

8、体。2.3岩心规模单裂缝模型模型建立裂缝有效开度为0.01mm的裂缝，基准裂缝渗透率在5000mD，相渗流体岩石参数如表1所示，网格数DI=60,DJ=14,DK=14的网格系统，裂缝上形成一注一采系统。2.4近井规模双重介质模型建立双重介质模型（网格数DI=5,DJ=5,DK=8的模型，尺寸10m10m10m）通过改变毛管力对单一孔隙介质模型（网格数DI=20,DJ=20,DK=20的模型，尺寸10m10m10m）来进行拟合采出程度和含水率。建立了均匀网络状裂缝分布模型，参数也采用了相渗毛管力曲线。双重介质模型改变毛管力之后的拟合结果，一致性很好，双重介质模型可以代表精细网格模型渗吸过程。一

9、般在精细网格可以一定程度上模拟岩心实验的结果，故认为在精细网格模型中，渗吸规律是参考的标准，通过建立同等地质储量等规模的双重介质模型，改变毛管力大小，可以达到精细网格模型的结果，以便在实际应用中用较少的网格来模拟渗吸情况,具有很大意义。第三章 影响因素分析（以双重介质模型为例）3.1油水粘度比的影响研究自发渗吸时观察到渗吸采收率与油水黏度比平方成反比,油水黏度比对自发渗吸影响很。油水黏度比对渗吸效率影响很大,黏度比越小,渗吸效率越高;黏度比越大,渗吸效率越低。如油水黏度比为1,渗吸效率为32.2%;而油水黏度比为10时,渗吸效率仅为12.2%。 油水黏度比不仅影响渗吸效率,而且对渗吸速度影响很

10、大,油水黏度比越小,渗吸效率越高并且渗吸速度越快,如油水黏度比为1时,渗吸效率在较小注入孔隙体积倍数就达到32.2%;而油水黏度比为10时,渗吸效率低而大。油水黏度比对动态渗吸效率影响的实验方法仍与驱替速度对渗吸效果影响的实验方法相同。岩心饱和不同黏度的模拟油,然后水力切割制造裂缝,由于驱替水的黏度固定不变,基质中模拟油的黏度不同,造成不同的油水黏度比。进行动态渗吸实验时,固定围压为15MPa,驱替速度恒定为6.0mL/h。且需要较大的注入孔隙体积倍数才能达到12.2%。因此在低油水黏度比的低渗透油藏中,采用动态渗吸的方法有利于提高采收率。在水的粘度0.49cP不变的情况下，改变原油粘度范围从

11、2200cP，可以看出含水率都是在前期经历一个先下后上的阶段，先下阶段主要是裂缝中原始含水饱和度结合相渗曲线，此时水先被产出，之后是基质的影响使得含水持续上升。采出程度和含水率表明，粘度是渗吸过程中很敏感的因素，采出程度可以差别20%0%左右。3.2基质与裂缝渗透率之比的影响基质渗透率从110mD含水率和采出程度变化很大，而从10100mD，这2个指标没有大的变化。说明在基质渗透率与裂缝渗透率之比的影响之中，其影响程度存在一个拐点。在该模型中，拐点在10mD附近。另外，当渗透率大于拐点渗透率以上时候，影响程度将逐渐变小，所以如果油藏基质渗透率在拐点附近时，对渗吸作用发挥是最有利的3.3基质孔隙

12、度的影响含水率、采出程度2个指标在基质孔隙度从0.1到0.2变化时几乎没有变化，所以在渗吸作用之中基质孔隙度几乎没有什么影响，所以一般低渗透油藏的低孔隙度不会影响渗吸作用的发挥。3.4初始含水饱和度的影响含水饱和度比较小时，最终采出程度比较大，反之也成立。含水变化在初期时，含水率数值与初始含水饱和度数值成正比。渗吸作用是裂缝中的水交换基质中的油，当基质初始含油饱和度比较高时，油水交换窜流的效率就越高，裂缝中的水将有更大空间可以进入。较小的初始含水饱和度对提高采收率很有利。3.5渗吸主导时注采压差的影响在渗吸作用主导时，生产压差在一定范围内改变，渗吸指标没有什么变化，只有当渗吸作用的毛管力弱于驱

13、替力时，才表现出比较大的差距。所以在时间允许的条件下，可以放松注采压差，尽量利用渗吸作用同样可以收取比较好的经济效益。同时，此曲线也说明建立的渗吸模型是正确的，渗吸作用是主导作用，驱替力作用是辅助作用。3.6注入量的影响大的注入量会将在裂缝中的水迅速推向产出井井底，这将会给裂缝中的水垂向进入基质产生额外的阻力和干扰。注入驱替压力梯度与毛管力压力梯度方向相反，会降低总的有效压力梯度。含水率随着注入量的增加，初期增高，后来逐渐平缓下来。采出程度在注入量是2个PV时，注入量越大采出程度越低，随着开采的继续进行采出程度趋于一致，就是说给予足够的时间，各类情况的采出程度很相近。这对于要求短时间开采的情况

14、来说，减小到适宜的注入量将会是提高采出程度的重要手段之一。更一般的是，兼顾两者共存的平衡。3.7界面张力的影响在模拟中，鉴于界面张力变化范围较大，取值高、中、低，总跨度倍数为100倍。 分析认为，界面张力有利于渗吸作用发挥。通常的提高采收率项目中都是通过降低界面张力来进行的，因为驱替力是主导的作用几乎不考虑渗吸作用，如果考虑渗吸作用那就要寻求一个折中的界面张力。界面张力太大会导致渗流阻力变大，太小会导致毛管力很小，因此折中的界面张力是提高采收率最高的。3.8毛管力的影响通过改变润湿性大小，在基准毛管力润湿角（润湿性）基础上可以进行参数的改变，从毛管力的改变上可以看出在注入体积在1.25PV左右

15、时采出程度变化很大。毛管力是渗吸过程中非常重要的参数，如果油藏毛管力较大，反向渗吸作用就会发挥越好，渗吸作用比例就会越高，但同时也要考虑到界面张力的影响。3.9基质润湿性对渗吸效果的影响裂缝油藏动态渗吸是在毛细管力与黏性力共同作用下产生的。在毛细管力的作用下水渗吸到基质中,将基质中的油替换出来,替换出来的油在黏性力作用下沿着裂缝从进口流到出口。当岩石表现为亲水时,毛细管力为驱动力。当岩石表现为亲油时,毛细管力为阻力。由于露头岩心强亲水,研究不同润湿性对渗吸效果的影响时,需要改变油藏岩石的润湿性。通过硅油加石油醚对露头岩心进行处理,改变岩石的润湿性 。不同润湿性裂缝岩心的渗吸实验方法与驱替速度对

16、渗吸效果影响的实验方法相同。进行动态渗吸实验时,固定围压为15MPa,驱替速度为6.0mL/h。󰀁󰀁强亲水岩心的渗吸效率最高,为32.2%,弱亲水岩心渗吸效率次之,中性岩心的渗吸效率最低,为2.9%,亲油岩心的渗吸效率为12.9%。由于亲油岩心的水湿指数较高,为0.09,表现为吸水排油能力较强;而中性露头岩心的水湿指数较低,为0.01,吸水排油能力较弱,导致渗吸效率最低。强水湿岩心不仅渗吸效率高而且渗吸速度快。由于毛细管力与接触角的余弦成正比,接触角越小,岩心表现为亲水,毛细管力越大,吸水排油能力越强,渗吸效率越高,因此对于润湿性为亲水和弱亲水的低渗透油藏,采用

17、动态渗吸的方法有利于提高采收率。3.10温度的影响油藏温度越高采出效果越好，含水率和采出程度的状况越好。温度主要反映在油水粘度比上，其中水的粘度变化有限，而油的粘度降低会显著降低采油的粘附功，温度越高的油藏粘度一般不会很高，温度梯度一般都是很相近的。由此可见，注入热水或者蒸汽进入裂缝渗吸作用会发挥的更好。3.11裂缝内驱替速度影响通过改变裂缝内驱替速度(060.0mL/h),对低渗透岩心进行动态渗吸实验。当驱替速度为0时裂缝岩心完全自发渗吸。将切割好裂缝的岩心垂直放入装有水的容器中,由于毛细管力的作用,水渗吸入基质中将油替换出来,在浮力的作用下油自动从裂缝中部浮到岩心上端部,最后浮到容器顶部。

18、完全由毛细管力作用(驱替速度为0)时,渗吸效率最低,仅为4.9%。仅渗吸效率高,而且渗吸速度快。当驱替速度加快时,裂缝中的水还没有与基质中的油产生交渗流动就被驱替出来,导致渗吸效率低,渗吸速度慢。结论渗吸作用通常在低渗透裂缝性油藏开采中作用比较突出，但是还没有一个油田完全利用该方法，因为渗吸作用采油具有选择性，耗时性。在有的油藏中该作用可能是有利的，相反在某些油藏中是不利的。原因有静态因素和动态因素2个方面。认识油藏中渗吸作用，发挥渗吸作用可以相对更好地开发这类复杂裂缝性油藏。本文首先建立单裂缝数值模型验证了渗吸作用的存在比较明显地提高采收率，之后又建立典型双重介质模型来模拟多因素影响规律，最

19、后分析各个因素的作用强弱从而可得以下结论：(1)可以用双重介质模型通过改变毛管力与精细网格模型拟合出能反映基质与裂缝流体交换的典型渗吸模型进行敏感因素分析。(2)近井规模渗吸模型主要反映的是采油井附近基质与裂缝油水交换进入井底的规律，在此种规模下得出了一些敏感性因素。(3)油水粘度比、基质与裂缝渗透率之比、初始含水饱和度、毛管力如润湿性、界面张力是渗吸过程最为敏感的因素。(4)通过敏感因素可以得到一些相应的有利于渗吸作用发挥的措施方法，如注入热水、压裂、注入表面活性剂等。(5)最有效发挥渗吸作用的方法是要综合考虑驱替压力梯度方向与渗吸作用的毛管力重力梯。在本实验条件下,存在一个最佳驱替速度,为

20、3.0mL/h,渗吸效率最高为35.5%。在一定的驱替速度范围内,毛细管力与黏性力的共同作用,渗吸效果最好。对于裂缝性油藏,优化注水流量对于提高采收率有着重要意义。亲水岩心的动态渗吸效果最好。油水黏度比越小,动态渗吸效果越好。岩心初始含水饱和度越高,毛细管力越小,动态渗吸效果越差。参考文献： 1王锐,岳湘安,尤源,等.裂缝性低渗油藏周期注水与渗吸效应实验J.西安石油大学学报:自然科学版,2007(6):57-59. 2李扬帆,胡磊，刘波，等.基于渗流规律的产量递减理论在渗吸中的应用J长江大学学报，2007(2):178-179.3胡雅礽，郭和坤.低渗透油田吸渗驱油微观机理J.特种油气藏，199

21、8(4):17-19.4李士奎，刘卫东，张海琴,等.低渗透油藏自发渗吸驱油实验研究J.石油学报，2007(2):109-111.5华方奇，宫长路，熊伟,等.低渗砂岩油藏渗吸规律研究J.大庆石油地质与开发，2003(3):51-53.6刘向君,戴岑璞.低渗透砂岩渗吸驱油规律实验研究J.钻采工艺，2008(6):110-112.7. 王瑞飞.孙卫.杨华特低滲透砂岩油藏水驱微观机理期刊论文-兰州大学学报（自然科学版）2010(6)8. 蔡喜东.姚约东.刘同敬.李东东低滲透裂缝性油藏滲吸过程影响因素研究期刊论文-中国科技论文在线2009(11)9. 游利军.康毅力油气储层岩石毛细管自吸研究进展期刊论文-西南石油大学学报（自然科学版）2009(4)10殷代印,蒲辉,吴应湘.低渗透裂缝油藏渗吸法采油数值模拟理论研究J.水动力学研究与进展,2004(4):441-444.11杨正明,朱维耀,陈权,等.低渗透裂缝性砂岩油藏渗吸机理及其数学模型J.江汉石油学院学报,2001(9)25-28.12朱维耀,鞠岩,赵明,等.低渗透裂缝性砂岩油藏多孔介质渗吸机理研究J.石油学报,2002(6):57-59.致 谢 谢谢老师您的辛苦栽培!18