低渗地层渗流机理

胶质
沥青
重组分
第二节 低渗岩心渗流流体新概念
2.4 孔道中原油的物理性质 由于原油的各种成分在孔道中的有序分布，使得孔道壁 附近的原油粘度增大，而孔道中轴部位原油的粘度减小。
采油过程中采 出原油粘度随 生产时间增长 而增加-与此 有关？ u1-界面层中原油的平均粘度
低渗油藏渗流机理
目
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
0.04 0.03 0.02 0.01 0 0 0.05 0.1
y = 0.364x 2 + 0.0969x - 2E-05 R2 = 1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
压力梯度（M Pa/cm）
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
3.5 束缚水下油的流量-压差关系
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 压力梯度（M Pa/cm）
岩心渗透
83-5-12 K=1.762mdc 83-5-7 K=2.302mdc
率越低，
曲线越向 右下方移 动，渗流
渗流速度（cm/min）
89-3-11 K=4.1229mdc 83-5-11 K=1.84mdc 83-5-10 K=0.278mdc 89-3-4 K=3.5559mdc
曲线非线
性段延伸 越长。
1
流体 2
P L
A a
B
流体
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
3.2启动压力及流量－压差测定
启动压力实验流程:
标 准 盐 柴油 低渗岩心 水 h1 h2
2
以0.005ml/min的
速度向岩心注流体,
模 拟 油
平流泵
岩心出口端出液时
关闭容器出液开关,
直至上游压力稳定 -启动压力.
手动泵
水
灰色代表汞柱，淡蓝色代表水柱
A a
B
P L
最大启动 压力梯度
拟启动压 力梯度
V
k e dP B dx
dp C dx
梯度
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
3.3 水相启动压力特点：
(△P/L)min/(MPa/cm)
P （ ） min A 0.0016 ( ) 0.6756 w x w kg
0.030
拟启动压力(MPa/cm)
0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 0 2
水相拟启动压力
0.020 0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 0.0
水相最小启动压力梯度
y = 0.0016x-0.6756 R 2 = 0.5611
y = 0.0238e -0.1448x R 2 = 0.8076
0.5
1.0
1.5
2.0
-3
2.5
2
3.0
(kg/uw)/(10 um /mPa.s)
k g 0.1148 P （ ） 拟 A 0.0238 ( ) w x w
4 6 8
-3
10
2
12
(kg/uw)/(10 um /mPa.s)
9 10 2.5 4.0
11
12
孔喉半径，m
第一节 低渗岩心的孔隙结构特点
1.3 孔隙特点： （3）低渗岩心比面极大:
根据毛管束模型：
Sv
3
2k
当渗透率小于10×10-3um2时,油层岩石的比面急剧上升.
低渗油藏渗流机理
目
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
录
低渗油藏的孔隙结构特点 低渗油藏渗流流体新概念 低渗油藏启动压力及渗流规律 低渗油藏两相渗流特点 低渗油藏的应力特征
第一节 低渗岩心的孔隙结构特点
1.2 低渗油田地质特点
(1)近源沉积的颗粒混杂、分选差；远源
沉积的颗粒细，泥质含量高；
(2)矿物成熟度低； (3)成岩压实作用强，伴有裂隙，出现双 重孔隙度;
第一节 低渗岩心的孔隙结构特点
第一节 低渗岩心的孔隙结构特点
1.3 孔隙特点： 孔隙小，喉道细，微孔多，束缚水高。
83-3-2 k=0.556mdc
Swc下油相渗流速度与压力梯度关系：
低渗讨论
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
3.6 渗透率与压力梯度的关系
1K=1.020
1.2 1.0
2
2K=0.635 10 m 3K=0.325
-3
2
渗透率，10 m
0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
含水饱和度
含水饱和度
渗透率越低，两相渗 流区越小
第四节 低渗油藏两相渗流特点
4.2 低渗油藏含水上升快，束缚水、残余油饱和度高 低渗油藏多亲水—束缚水 饱和度高； 喉道细小，油流孔道很容易 在喉道处被截断—残余油饱 和度较高，两相渗流区较小。
0.7351
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
油井
驱替压力梯度
驱替压力梯 度
v E e D d C c b
距离
极限半径
A a
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
录
低渗油藏的孔隙结构特点 低渗油藏渗流流体新概念 低渗油藏启动压力及渗流规律 低渗油藏两相渗流特点 低渗油藏的应力特征
(1)孔隙小孔细喉型
10
毛管曲线高，阈压高，束缚水高。
毛管力，MPa
1
0.1
白2－9井－206 沙3－2，3145－3149米 孔隙度 13.74% 渗透率 1.17 10 m
-3 2
2 cos Pc r
8020 90 10 100 0
0.01
50 50 60 40 70 30
汞饱和度，％
第一节 低渗岩心的孔隙结构特点
1.3 孔隙特点：
(2)少量大孔隙提供绝大多数的渗透能力
14 12
白2－9井－206 沙3－2，3145－3149米 孔隙度 13.74% 渗透率 1.17 10 m
-3 2
饱和度频率，％
10 8 6 4 2 0
k
r
2
8
1 2 3 4 5 6 7 8 0.062 0.1 0.16 0.25 0.4 0.62 1.0 1.6
第二节 低渗岩心渗流流体新概念
长期以来人们把孔隙中的流体和孔隙表面的流体视 为同等，忽略了边界流体的存在极其对渗流的影响。 2.1体相流体和边界流体： 渗流流体包括两部分： • 体相流体—指其性质不受界面现象 影响的流体，它在孔隙介质孔道的中 轴部位； • 边界流体—指其性质受界面现象影 响的流体，它靠近孔隙壁面，形成一 个边界层。
k g 0.1448 P （ ）拟 A 0.0238 ( ) o x o
4 6 8
-3
10
2
12
(kg/uw)/(10 um /mPa.s)
Kg/uo<0.5 md/mPa.s 时，随渗透率减小，最小启动压 力梯度迅速增加。
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
渗流速度（cm/min）
低渗油藏渗流机理
中国石油大学（华东）石油工程学院 李爱芬 aifenli@
2007年6月
低渗油藏渗流机理
目
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
录
低渗油藏的孔隙结构特点 低渗油藏渗流流体新概念 低渗油藏启动压力及渗流规律 低渗油藏两相渗流特点 低渗油藏的应力特征
第一节 低渗岩心的孔隙结构特点
3.5 束缚水下油的流量压差关系
83-5-12压力梯度与渗流速度的关系曲线
0.024 0.02 0.016 0.012 0.008 0.004 0 0 0.1 y = 0.0942x2 + 0.044x - 2E-05 R2 = 1 0.2 0.3 0.4 0.5 压力梯度（M Pa/cm）
89-3-11压力梯度与渗流速度的关系曲线
流体
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
低渗地层由大小不同的孔隙组成，每个孔道都有自己的 启动压力梯度，只有驱动压力梯度大于某孔道的启动压力 梯度时，该孔道的油水才开始流动。 随驱动压力梯度的增加，会有更多的孔道参于流动，流 量及渗透率随之变大。
k P 流速： v x
2
v E 1e D d C c b
录
低渗油藏的孔隙结构特点 低渗油藏渗流流体新概念 低渗油藏启动压力及渗流规律 低渗油藏两相渗流特点 低渗油藏的应力特征
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
3.1启动压力由来
当边界层所占比例大到一定程度,渗流将存在驱动压力， 渗流将不符合达西定律。 水是牛顿流体，但它在很细小 的孔道中流动时也呈现出非线性 渗流特征，具有启动压力梯度。
1. 低渗油田分类
1.1 油田按渗透率分类
类别
特高渗
高渗
中渗
低渗 特低渗
<1
数值(10-3μm2) >1000 1000～100 100～10 10～1 1.2 低渗油田分类
第一类低渗油田: k=(50~10.1)×10-3um2. 这类油田接近 正常油层,油井产能达到工业油流标准,但产能低,采用压 裂等增产措施才能达到较好的开发效果和经济效果.
Kg/uw<0.5 md/mPa.s 时，随渗透率减小，启动压力梯 度迅速增加。
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
(△P/L)min/(MPa/cm)
3.4 束缚水下油的启动压力特点
k g 0.0.9813 P （ ）min A 0.005 ( ) o x o
0.030
0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0 1 2
Ci
C0 h r 0
第二节 低渗岩心渗流流体新概念
2.2边界层流体的性质具有特殊的变 化规律。
孔隙中流体的某些成分与 孔隙壁面相互作用，使孔隙 壁面处这些成分的浓度较大。 使得其物性与体相流体有较 大得差别。
Ci
C0 h r 0
低渗油藏孔隙中流体 的分布
第二节 低渗岩心渗流流体新概念
2.3原油中的各种成分在孔道中的分布： 原油是多种成分的混合物，其中的极性物质易在岩石表面 吸附，形成一个富含极性物质的特殊的液体层，在这个层中， 原油的重质成分和胶质沥青质更多、粘度和密度更大。越靠 近孔道表面的地方，这些极性化合物的含量越大。
-3 2
最小启动压力梯度 y = 0.005x -0.9813 R 2 = 0.9034
拟启动压力(MPa/cm)
0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 0 2
水相拟启动压力
y = 0.0238e -0.1448x R 2 = 0.8076
3
(kg/uo)/(10 um /mPa.s)
0.025
渗流速度（cm/min）
0.05
渗流速度（cm/min）
83-5-11压力梯度与渗流速度的关系曲线
0.02 0.015 0.01 0.005 0 0 0.005 0.01 0.015 y = 3.7727x2 + 0.8407x - 0.00005 R2 = 1 0.02 0.025 0.03 压力梯度（M Pa/cm）
压力梯度 增加，渗 透率增加， 最后为定 值。
-3
启动压力梯度
4.0 4.5 5.0 5.5
压力梯度，0.1MPa/cm
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
单相水：P
（ ） min A 0.0016 ( ) 0.6756 w x w L max kg
p Kg 0.134 w
kro
fw
第三节 低渗岩心启动压力及渗流规律
3.2低渗岩心渗流规律描述
(1)低流速下渗流不符合达西定律； (2)渗流存在启动压力梯度； (3)渗透率不为常数。
v E e D d C c b
V0
2

dp A dx
dP dP V a b c dp dx dx A C dx dP V b c dx 最小启动压力
第四节 低渗油藏两相渗流特点
4.1油水两相渗流区窄：（相渗曲线特点）
1
相对渗透率
0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.0
Kg=31.71md Kw=10.32md
油相Kro 水相Krw
相对渗透率
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.0
Kg=11.51md Kw=2.37md
油相Kro 水相Krw
第一节 低渗岩心的孔隙结构特点
第二类低渗油田: K=(10~1.1)×10-3um2, 束缚水含量较高,喉 道细小而狭窄,自然产能低,正常测试达不到工业油流标准, 必须采取大型压裂才能获得有效产能. 第三类低渗油田: K=(1.0~0.1)×10-3um2, 一般不具有开发价 值。但如果油层厚,原油物性好,仍可有效地开发。 如新疆 的小拐油田,玉门的川口油田. 如果油层中存在裂隙,它可以构成基质块的渗流通道, 极大 改善油层的渗流状况.