特低滲儲(chǔ)層活性水驅(qū)實(shí)驗(yàn)的研究

劉冰　陳志明　蔡雨桐

摘 要：實(shí)驗(yàn)通過穩(wěn)態(tài)“壓差-流量”法驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，研究了活性水、地層 水在低滲巖心的非線性滲流特征。通過研究活性水、地層水在低滲巖心的滲流規(guī)律以及擬啟動(dòng)壓力梯度隨滲透率的變化規(guī)律，對(duì)比在相同滲透率下的兩種流體啟動(dòng)壓力梯度的大小。得出結(jié)論是：當(dāng)壓力梯度小于某一值時(shí)，地層水滲流不符合達(dá)西滲流規(guī)律，活性水（含表面活性劑的地層水）也會(huì)有類似的滲流規(guī)律，擬啟動(dòng)壓力梯度與滲透率成冪指數(shù)關(guān)系，活性水的擬啟動(dòng)壓力梯度比底層水小。這位低滲油田開發(fā)井降壓增注提供了理論依據(jù)，對(duì)建立有效壓力系統(tǒng)和油田高效開發(fā)具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：低滲儲(chǔ)層 非達(dá)西滲流 啟動(dòng)壓力梯度 活性水

一、巖心實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及測(cè)定方法

采用的設(shè)備有：恒速恒壓泵，特低滲儲(chǔ)層啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)所用天然巖心均為自己粘結(jié)制造。巖心氣測(cè)滲透率范圍在（0.04～2.7）×10-3μm2之間，實(shí)驗(yàn)所用巖心潤(rùn)濕性均為水濕。對(duì)所選巖心，用1：3的酒精+苯抽提，待巖心中的有機(jī)溶劑揮發(fā)后，在恒溫箱內(nèi)（110 ℃）烘干；用游標(biāo)卡尺測(cè)量巖心的直徑、長(zhǎng)度。巖心夾持器的圍壓為 2MPa。低滲油藏巖心滲透率采用常規(guī)圓柱形巖心夾持器驅(qū)替系統(tǒng)測(cè)試。測(cè)試流程如圖 1。巖心氣測(cè)滲透率率比較低，其滲流過程偏離了達(dá)西定律。當(dāng)壓力梯度比較高時(shí)，壓力梯度與滲流速度呈線性關(guān)系；隨著壓力梯度的逐漸降低，呈現(xiàn)非線性規(guī)律。這一現(xiàn)象與閻慶來等人[7]研究的單相水驅(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

表1 天然巖心基本參數(shù)

Table.1parameters of natural cores

二、啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)分別用活性水、地層水測(cè)量了實(shí)驗(yàn)室十塊典型特低滲天然巖心的啟動(dòng)壓力梯度，實(shí)驗(yàn)溫度保持在25℃，實(shí)驗(yàn)室采用穩(wěn)態(tài)“壓差—流量”法室內(nèi)驅(qū)替試驗(yàn)測(cè)量，采用毛細(xì)管（精度：0.001 ml）計(jì)量微流量。流體參數(shù)如表2?；钚运疂B流曲線呈現(xiàn)以下特征：由于巖心滲透率比較低，流體滲流過程偏離了達(dá)西定律。壓力梯度較高時(shí)，壓力梯度與滲流速度呈線性關(guān)系；隨著壓力梯度的逐漸降低，滲流速度逐漸偏離直線?；钚运?qū)天然巖心滲流實(shí)驗(yàn)的典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。雖然活性水中添加表面活性劑， 降低了固-液界面張力等附加滲流阻力，但仍表現(xiàn)出明顯的非達(dá)西滲流特征。

表2 實(shí)驗(yàn)流體數(shù)據(jù)

圖1活性水壓力梯度與滲流速度關(guān)系圖

實(shí)驗(yàn)用上述同樣的實(shí)驗(yàn)方法來進(jìn)行地層水驅(qū)替天然巖心實(shí)驗(yàn)。 其結(jié)果與活性水類似： 較低壓力梯度下，地層水滲流規(guī)律符合達(dá)西定律。經(jīng)過對(duì)十塊巖芯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)如下表3。

表3 實(shí)驗(yàn)巖樣不同流體啟動(dòng)壓力梯度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將擬啟動(dòng)壓力梯度與巖心滲透率繪制在直角坐標(biāo)下，G=2×10-4 K-0.972 7，相關(guān)系數(shù)為：R2=0.9727，如圖 2，可以看出：活性水的擬啟動(dòng)壓力梯度與滲透率呈冪函數(shù)關(guān)系。啟動(dòng)壓力梯度與滲透率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，低滲、特低滲儲(chǔ)層的啟動(dòng)壓力梯逐漸增大，滲流阻力進(jìn)一步增大。

圖2啟動(dòng)壓力與滲透率關(guān)系

三、結(jié)論

1.特低滲透巖心活性水、地層水驅(qū)替均存在非達(dá)西滲流現(xiàn)象和啟動(dòng)壓力梯度，且啟動(dòng)壓力梯度與巖心滲透率呈冪函數(shù)關(guān)系。

2.活性水測(cè)啟動(dòng)壓力梯度小于地層水測(cè)啟動(dòng)壓力梯度。因此，油田注活性水有利于降低水井注入壓力，增加注入量，提高低滲儲(chǔ)層開發(fā)效果。

參考文獻(xiàn)

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