基于储层结构探究压力梯度

基于储层结构探究压力梯度
利用微流量计量仪，通过“压差-流量”法，精确测定了油藏水驱和乳状液驱的启动压力梯度，深入分析了油藏非线性渗流特征，重点研究了乳状液对油藏启动压力梯度的影响和作用机理。

结果表明，油藏的压差-流量曲线是一条上凹型曲线，具有非达西渗流特征。

启动压力梯度与渗透率成乘幂关系，启动压力梯度随渗透率的减小而增大，水驱平均启动压力梯度为0.05MPa/m，乳状液驱平均启动压力梯度为0.039MPa/m。

乳状液之所以会有效降低启动压力梯度，是因为它能够显著降低界面张力，减小了边界层的渗流阻力。

乳状液界面张力越低，启动压力梯度也就越小。

标签：乳状液；启动压力梯度；非线性渗流；界面张力；
0 引言
低渗透油藏孔喉细小、渗流阻力大、比表面大，固-液界面之间存在界面张力，流体通过多孔介质时会在孔隙表面形成边界层。

与孔隙中自由态的流体相比，边界层中的流体具有更大的渗流阻力，当驱替压力小于渗流阻力时，流体被束缚在孔隙中而不能发生流动。

随着驱替压力梯度的逐渐增大，各孔隙中的流体相继参与流动，宏观上表现为渗流速度随压力梯度增大而加速增大。

“压差-流量”曲线为一条上凹的曲线，而非直线，低渗透油藏中的渗流属于非线性渗流，不符合达西定律。

表面活性剂具有显著降低界面张力的作用。

微乳液流经孔隙时，体系中的表面活性剂会吸附在孔隙内壁处，大幅度降低了固液界面张力，减小了边界层的渗流阻力。

此外，离子型表面活性剂能够在溶液中发生电离作用，生成带电粒子，这些带电粒子进入边界层后，会与边界层中原有的离子发生相互作用，起到压缩扩散双电层的作用，进而使边界层变薄。

边界层变薄会直接增大孔隙中的实际过流面积。

因此，微乳液体系可以显著降低启动压力梯度，减小渗流阻力。

碳酸盐岩缝洞型油藏基质孔渗性能差、溶蚀孔洞和裂缝发育、储集空间具有多样性等特征，因此该类油藏油水关系复杂，油藏中油水界面不统一，不同单元的开发动态具有很大差异；其次，油藏具有多重介质特征，达西渗流规律不能完全描述流体流动特征，毛细管作用、岩石压缩系数作用影响较小；然后，缝洞结构差异性明显，缝洞储集体的主要流动通道是不同尺度的裂缝或溶洞系统，不同储集体之间的油井渗透率可相差很大，油藏储集空间分隔严重；最后，碳酸盐岩缝洞型油藏开发动态特征主要体现在油井初期产能高，但递减快，不同单井的产能和采油指数差异较大，油井见水后，产量递减明显。

1 启动压力梯度测定
1.1 实验仪器和流程。

真空泵、ISCO泵、手动计量泵、恒温箱、活塞容器、岩心夹持器、微流量计量仪等。

其中，微流量计量仪能够测量的最小流量为0.0001ml/天，可以极大的提高实验的精确程度，保证了研究成果的可靠性。

1.2 实验方法。

实验原理是利用“压差—流量”法，通过改变岩心两端流体驱替压差并测量通过岩心的流量来测得“壓差—流量”曲线。

延长曲线起始段，其与压力梯度轴相交得到的截距即为岩心的启动压力梯度。

具体实验步骤如下：
2 实验结果
2.1 水驱启动压力梯度。

为了研究不同渗透率的岩心的非线性渗流特征和启动压力梯度，选用朝阳沟油田、榆树林油田、头台油田不同渗透率岩心共计15块，采用地层水测定其“压差-流量”曲线，进而得到启动压力梯度。

2.2 乳状液驱启动压力梯度。

正辛烷5mL、水5mL、4.5%质量分数的十二烷基甜菜碱、8%质量分数的正丁醇、5%质量分数的NaCl。

与水驱相比，乳状液驱的启动压力梯度具有以下特征：
（1）相同渗透率的岩心，乳状液驱的启动压力梯度更小；
（2）渗透率越小，乳状液驱与水驱的启动压力梯度差值越大。

2.4.2启动压力梯度与界面张力的关系。

通过改变表面活性剂的浓度来配制不同性质的乳状液，并利用旋转液滴界面张力仪分别测定其界面张力[14-16]，各乳状液的配方和界面张力如下：
配方一：正辛烷5mL、水5mL、4.0%质量分数的十二烷基甜菜碱、8%质量分数的正丁醇、5%质量分数的NaCl。

配方二：正辛烷5mL、水5mL、4.5%质量分数的十二烷基甜菜碱、8%质量分数的正丁醇、5%质量分数的NaCl。

配方三：正辛烷5mL、水5mL、5.0%质量分数的十二烷基甜菜碱、8%质量分数的正丁醇、5%质量分数的NaCl。

通过实验测定得知，配方一的界面张力是0.0048mN/m，配方二的界面张力是0.0027mN/m，配方三的界面张力是0.0012mN/m。

在同一压力梯度下，界面张力越小，其渗流速度就越大。

对于同一渗透率的
岩心，乳状液的界面张力越低，岩心的启动压力梯度也越小。

由此可见，乳状液的界面张力是影响岩心非线性渗流特征和启动压力梯度的重要因素。

界面张力越低，渗流的阻力越小，启动压力梯度也越小。

2.4.3乳状液降低启动压力梯度的机理。

油藏孔喉细小、渗流阻力大、比表面大，固-液界面之间存在界面张力，流体通过多孔介质时会在孔隙表面形成边界层。

与孔隙中自由态的流体相比，边界层中的流体具有更大的渗流阻力，当驱替压力小于渗流阻力时，流体被束缚在孔隙中而不能发生流动。

随着驱替压力梯度的逐渐增大，各孔隙中的流体相继参与流动，宏观上表现为渗流速度随压力梯度增大而加速增大。

“压差-流量”曲线为一条上凹的曲线，而非直线，油藏中的渗流属于非线性渗流，不符合达西定律。

3 结论
（1）压差流量曲线是一条上凹型曲线，当压力梯度达到一定值后，曲线变为一条直线。

启动压力梯度与渗透率呈乘幂关系，渗透率越低，启动压力梯度越大。

（2）在相同渗透率条件下，与水驱相比，乳状液驱的启动压力梯度相对较小。

表明乳状液能够降低油藏的启动压力梯度，从而降低油藏开发难度。

参考文献
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[3] 张楠，王小琴，徐锋，等. 启动压力梯度和应力敏感效应对油藏直井产能的影响[J].特种油气藏，2012，19（1）：74-77.。