裂缝性低渗砂岩油藏渗吸驱油效果的影响因素分析_陈俊宇

8 R t= 29. 5 (1- e- 0. 3079n ) 29. 5
2 R t= 29. 5 (1- e- 0. 3867n ) 28. 5
2
4 R t= 34. 5 (1- e- 0. 4536n ) 34. 5
8 R t= 34. 5 (1- e- 0. 4671n ) 27. 5
平均 R t= 30. 58 (1- e- 0. 4329n) 30. 6
序号
16 17 18 19
水驱速度 (m d) 0. 048 0. 092 0. 184 0. 368
最终采收率 (% )
10. 56 10. 78 10. 68 9. 24
2. 3 渗吸驱油速度与渗吸驱油效果的关系 基岩的自吸速度可近似为 4 式〔16〕:
Τ=
∃p ckm
L
2 s
(4)
式中: ∃ Pc—基岩—裂缝毛细压力梯度; km —基岩渗透率;
上, 研究了影响裂缝性油藏采出程度的敏感参数。 殷代印等人建立了裂缝性油藏周期注水数学模 型〔10〕和双孔双渗数学模型〔11〕, 分析了裂缝与基质孔 隙度比值、油水粘度比、基质毛管力、周期注水开始
时间、注水周期等因素对周期注水效果的影响, 计秉 玉等人〔12〕根据油水两相D a rcy 定律, 研究了油层中 含水饱和度、渗透率和润湿角余弦对毛管力作用产
2007 年第 4 期 内蒙古石油化工
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裂缝性低渗砂岩油藏渗吸驱油效果的影响因素分析
陈俊宇1, 唐 海1, 徐学成2, 吕栋梁1
Ξ (1. 西南石油大学; 2. 新疆石油分公司)
摘 要: 由于裂缝性油藏储集空间物理性质的复杂性和特殊性, 渗吸效果控制着低渗透裂缝性水驱 开发动态与开发效果。本文在分析油藏渗吸驱油机理基础上, 对影响油藏渗吸驱油效果的各种因素进行 了综合分析, 为制定裂缝性油藏合理的渗吸注水开发方式提供了理论依据。
33. 2
7 139
4. 99
8 135 132. 7 9. 52
9 124
14. 5
10 16. 2
6. 3
11 15. 6 15. 23 6. 2
12 13. 9
5. 56
13 4. 8
11. 35
14 3. 9 4. 07 11. 9
15 3. 5
10. 4
6. 039 6. 745 6. 465 6. 445 6. 032 6. 175 1. 1281 2. 305 3. 92 1. 058 1. 047 0. 898 2. 893 2. 932 2. 761
在多孔介质中, 润湿相流体依靠毛管力作用置 换非润湿相流体的过程称为渗吸。从20 世纪50 年代 以来, 国内外对渗吸驱油机理及规律作了大量的研 究。 在国外, A ronofsky J. S 等人〔1〕首先导出了渗吸 驱油指数关系式方程, R apopo rt L. A 〔2〕提出渗吸驱 油准则, G raham J. W. 〔3〕和M annon W. 等〔4〕用三角 形和方块模型完成了渗吸实验研究,M t tax C. C. 〔5〕 和 Pa rson s R ,W. 等〔6〕进行了底水上升渗吸实验, 获 得了采收率与无因次时间的关系曲线, Pa rson s R. W. 和 Iffly R. 等〔7〕用称重法和毛管法完成了淹没渗 吸实验, 发现淹没渗吸驱油实验结果与底水上升实 验结果具有一致性。B la ir, P. M . 〔8〕利用数值模拟方 法分别讨论各个因素对渗吸的影响。 在国内, 张红 玲〔9〕在 建 立 了 毛 管 自 吸 采 油 机 理 的 数 学 模 型 基 础
油动力的毛细孔隙中能否产生实效的渗吸驱油过
程, 取决于裂缝系统的水相能否克服毛管力末端效
应后进入基岩孔隙系统中, 形成弯液面并产生有效
的渗吸驱油动力。 由于油藏流体的可压缩性及压力
的可传递性, 在裂缝系统中人为创造压力脉冲后, 有
利于裂缝系统的水相克服毛管压力末端效应并进入
基质岩块中, Biblioteka Baidu形成产生渗吸驱油毛管动力的流体
的脉冲渗吸动态满足衰竭规律 (3) 式:
R t = R ∞ (1 - e- Κn)
(3)
式中: R ∞—当 n→∞时, 极限渗吸采收率;
R t—时间为 n 时刻的渗吸采收率;
Κ—渗吸常数; n —脉冲次数。 根据脉冲渗吸规律分析结果 (表 3) 基质岩块的
平均脉冲渗吸规律为: R t= 30. 58 (1- e- 0. 4329n )。 当
生窜流的影响。 推导出裂缝性储层中毛管力作用下
基质和裂缝间油水交换的偏微分方程得出了: 渗透 率越低, 水湿性越强, 裂缝越发育, 渗吸作用采油效 果越好的结论。朱维耀等人〔13〕对渗吸与驱替作用对
采出程度的影响以及水驱油时的最佳渗流速度, 含 有微裂缝储层岩心基质的吸水条件进行了研究。 杨 正明等人〔14〕用实验方法分析了岩心长度, 岩心裂缝 接触面大小, 位置, 岩心裂缝中不同流体条件, 油水 重力差、初始饱和度、老化时间对自发渗吸的影响。 唐海等人〔15〕在川中大安寨裂缝性油藏渗吸注水实
论与实验结果相符。
表 1
渗透率与驱油效果的关系
渗透率 (m d) 孔隙度 孔隙体积 最终采收率 (% ) 序号
平均 (% ) (cm 3)
平均
1 375
32. 02
2 319 337. 6 34. 2
3 318. 7
26. 7
4 256
0. 315
5 235 238. 7 0. 345
6 225
0. 997 3. 0 0. 968 3. 6 0. 968 5. 2 0. 998 4. 2 0. 996 3. 5 0. 992 3. 4
面张力。因此, 当注入的流体中有表面活性剂与防膨
剂等降粘物质时, 使油水界面张力下降, 毛管力变
小, 渗吸驱油动力降低, 从而使驱油效果降低。
表4
驱油速度与驱油效果关系
脉冲次数
2
3
4
8. 654 11. 182 12. 676
8. 42 11. 158 12. 326
7. 92 9. 476 10. 12
置换出油。 显然, 毛管力为渗吸驱油动力之一, 毛管 力的表达式为
pc =
25cosΗ
r
(1)
式中, Ρ 为界面张力; Η为润湿接触角; r 为毛管
半径。
由 (1) 式可知, 岩石的毛管半径越小, 其毛管渗 吸驱油动力和效率就越好。 但在实际渗吸驱油过程
中, 渗吸驱油动力能否有效起作用, 取决于两个条 件, 第一, 需要克服裂缝系统与基质系统之间的毛管
表 3 脉冲渗吸规律分析结果 (ED = 80% )
的渗吸效果, 其原因是油水混合物存在着较大的界
时间 压力 d M Pa
拟合方程
最大脉冲 相关 渗吸 (% ) 系数 n
2 R t= 25. 5 (1- e- 0. 5359n ) 25. 5
1
4 R t= 38. 0 (1- e- 0. 4459n ) 38. 0
验研究中对渗吸驱油理论以及合理的注水开发方法
进行了研究。
本文在分析渗吸驱油机理和渗吸注水实验研究
的基础上, 对影响裂缝性低渗砂岩油藏渗吸驱油效 果的主要因素及机理进行分析。
1 渗吸驱油机理 在裂缝性油藏进行注水开发过程中, 注入水首
先在流动压力梯度作用下沿裂缝推进, 同时进入裂 缝的水在毛管力作用下被吸入岩块并从基质岩块中
Ξ 收稿日期: 2006- 11- 12
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内蒙古石油化工 2007 年第 4 期
力末端效应; 第二, 毛管半径应大于液膜在岩石固体
表面的吸附厚度, 因为固体表面的液膜吸附层具有
反常的力学性质和很高的抗剪切能力, 当孔隙半径
等于和小于吸附层厚度时, 孔道因液膜吸附层的反
常力学特性而成为无效渗流空间, 在毛管力曲线中
脉冲时间= 2d
脉冲时间= 4d
4h
3. 130
8h 0. 5d
1d
5. 392 7. 562 9. 755
次数
脉冲压力 (M Pa)
2
4
8
次数
脉冲压力 (M Pa)
2
4
8
次数
脉冲压力 (M Pa)
2
4
8
2d
11. 283
1 7. 737 12. 78 9. 4 1 9. 262 9. 165 7. 763 1 8. 50 7. 243 17. 56
ED = - 26. 589 ( lgK ) 2+ 69. 465lgK + 5. 3774 R 2= 0. 9797
可见, 渗透率在 14. 596m d 到 18. 387m d 之间 时, 驱油效果最佳。
2. 2 脉冲压力, 脉冲时间, 脉冲次数与渗吸驱油效
果的关系
根据渗吸驱油理论, 在基岩系统可产生渗吸驱
表现为束缚液相饱和度, 毛管力在这类无效渗流空
间中没有实效的驱油价值。在实际应用中, 可借助于
岩石渗透率与孔隙平均毛管半径来研究孔隙结构对
渗吸驱油效率的影响关系, 二者间的关系如 (2) 式
所示。
K=
5 × r2 8Σ2
(2)
式中, Ф为孔隙度; Σ为孔道迂曲度。
2 渗吸驱油效果影响因素及规律分析
2. 1 岩心渗透率与渗吸驱油效果的关系
L s—有效裂缝间距。从4 式可以看出基岩的自
吸速度是很大程度上是由基岩自身的结构决定的,
因此, 水驱油过程中, 当渗吸驱油速度较低时, 易
于发挥毛管力的自吸排油作用; 当渗吸驱油速度较
高时, 则可充分发挥驱动力的驱替作用, 但是驱油
速度过大, 会使无效注入水量增加, 降低驱油的效
果, 所以存在着一个最佳驱油速度以综合发挥毛管
渗吸驱油效率等于 0. 8 倍极限渗吸效率对应的脉冲
次数为 3～ 5 次。
2007 年第 4 期 陈俊宇等 裂缝性低渗砂岩油藏渗吸驱油效果的影响因素分析
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表 2
压力脉冲与渗吸驱油效果的关系
渗吸时间 (0. 5h)
渗吸驱油效果 (0)
脉冲实验结果
1h
0. 513
2h
1. 337
脉冲时间= 1d
弯液面, 从而达到加速和强化提高基质岩块渗吸驱
油效果的作用。
表 2 为实验岩心压力脉冲与渗吸驱油效果的关
系。 可以看出压力脉冲最终驱油效果好于自然渗吸
条件下的最终驱油效果, 但不是脉冲压力越大驱油
效果越好。由于每次脉冲有一个憋压压缩过程, 脉冲
时间越长, 憋压压缩过程越长, 渗吸驱油效率越低。
从脉冲渗吸动态实验结果可以看出, 基质岩块
13. 45 13. 38 12. 65 14. 37 16. 15 19. 39 26. 47 32. 86 38. 08 51. 32 50. 13 49. 81 46. 19 35. 13 31. 96
13. 16 16. 64 34. 47 50. 42 37. 76
表 1, 图 1 为实验岩心渗透率与渗吸驱油效果的 关 系, 通过分析得出 (如图 1) 岩心自然渗吸效率 (ED , % ) 和渗透率 (k, m d) 关系公式如下:
力的渗吸作用和驱动力的驱替作用使驱油效果达到
20
0. 736
21
1. 48
8. 26 7. 29
表 5 流体性质与渗吸驱油效果的关系
流体性质
地层水 清水
0. 2X 活性剂 1. 0X 活性剂 5. 0X 活性剂 0. 2X 防膨剂 1. 0X 防膨剂 5. 0X 防膨剂
1 5. 742 5. 27 3. 782 5. 486 4. 726 5. 098 5. 17 5. 232
从渗吸驱油理论, 可以看出毛管力 (式1) 是主要
的驱油动力, 渗透率 (式 2) 越低, r 越小, 驱油动力越 大, 驱油效果越好, 但当 r 等于和小于液膜在岩石固
体表面的吸附厚度时, 孔道因液膜吸附层的反常力
学特性而成为无效渗流空间, 驱油效率降低。 因此,
渗透率存在着一个范围, 使渗吸驱油效果最佳。该结
关键词: 裂缝性油藏; 渗吸; 影响因素; 效果分析
引言
由于裂缝系统具有孔隙体积小、但渗透性好的
特点, 在裂缝性油藏注水开发过程中, 注入水首先沿 裂缝推进, 同时进入裂缝的水在毛管力作用下渗吸 到基质岩块里并从中置换出油, 生产动态上表现出 油井见效快, 但油井见水后水淹也快的生产动态特 征, 如何改善裂缝性低渗油藏开发效果是石油工作 者关注的重要技术之一。
4d
12. 425
2 15. 75 20. 22 14. 9 2 14. 70 17. 87 13. 71 2 21. 61 14. 27 29. 09
8d
13. 912
3 19. 3 25. 38 17. 2 3 19. 39 23. 48 19. 85 3
16d
15. 632
4 22. 04 31. 60 21. 87 4 22. 41 28. 09 22. 44 4