溫度對特低滲油藏油水相對滲透率的影響

王苛宇 ，蒲萬芬 ，申哲娜 ，胡靜

（1.西南石油大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610500；2.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川 江油 621700）

0 引言

人們對中、高滲儲層巖樣相滲曲線的研究較多，而對特低滲油藏相滲曲線，尤其是關(guān)于溫度對其相滲曲線特征值的影響研究較少。在影響相滲曲線的諸多因素中，溫度的影響是最具爭議的［1-5］。

歷年來，人們對溫度是否會影響儲層相對滲透率和殘余油飽和度的看法不一，對不同溫度下水驅(qū)油效率的認識也不盡相同。近年來，國內(nèi)各油田相繼開展了相對滲透率實驗研究，特別是在低滲油田水驅(qū)油相對滲透率研究方面，張玄奇等［6-13］相繼報道了用非穩(wěn)態(tài)法所測低滲油藏相滲曲線的5種形態(tài)及特征，并對曲線形態(tài)異常的原因進行了探討。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，特低滲油藏的開發(fā)問題被提上日程［14-16］。因此，研究特低滲油藏巖心相滲曲線的特征及其變化規(guī)律，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

1 巖心流動實驗設(shè)計

1.1 裝置及材料

實驗裝置由多功能巖心驅(qū)替裝置、ES-V型恒壓恒速泵、油水計量器、電子天平、壓力傳感器、秒表、回壓閥等組成；實驗用油為地面脫氣原油，實驗前對其進行脫水及過濾處理，40℃下的原油黏度為7.7 mPa·s；實驗用水為地層水，礦化度為113 g/L；實驗巖心為1塊中滲巖心（L17）及取自同一口井、同一層段的3塊滲透率相近的特低滲標準巖心（Y7，Y16，Y19），巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。

表1 實驗巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1.2 實驗步驟

實驗前，檢查儀器，確保儀器誤差在允許范圍內(nèi)；清洗管線，確保管線內(nèi)無堵塞；連接實驗裝置，加壓10 MPa，5 h內(nèi)系統(tǒng)不漏為合格。實驗步驟具體如下：

1）將巖心洗油、烘干、抽真空、稱干重后，用實驗用水充分飽和，稱濕重，計算巖心的孔隙體積和孔隙度。

2）連接設(shè)備，在設(shè)定實驗溫度下測定巖心的水相絕對滲透率，連續(xù)測定3次，相對誤差小于3%。

3）以恒定注入速度飽和原油，直到兩端的壓差保持穩(wěn)定。在實驗溫度下老化3 d，以模擬巖心的原始潤濕性，建立束縛水飽和度和原始含油飽和度，并測定束縛水飽和度下的油相有效滲透率，連續(xù)測定3次，相對誤差小于3%。

4）進行水驅(qū)油，檢測出液端的出液及壓力變化情況，并準確記錄見水時間、見水時的累計產(chǎn)油量、巖樣兩端的壓差、出液端的累計產(chǎn)油量和產(chǎn)液量。見水初期加密記錄，產(chǎn)油量下降時，可依據(jù)下降情況適當延長記錄時間間隔，驅(qū)替至累計注入量為30 PV或含水率達99.95%時實驗結(jié)束。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 不同滲透率巖心相滲曲線對比

在相同的實驗條件（實驗用油、水以及測試儀器和40℃溫度）下，測定Y7，L17號巖心的相滲曲線（見圖1）。2個巖心的相滲曲線特征值見表2。

表2 不同滲透率巖心相滲曲線特征值

由圖1和表2可以看出：在相同的測試條件下，Y7號特低滲巖心的相滲曲線相對L17號中滲巖心左移；隨含水飽和度增加，Y7號巖心的油相相對滲透率降低較快，而水相相對滲透率上升較慢；在殘余油飽和度端點，Y7號巖心的水相相對滲透率僅為0.065，而L17號巖心的水相相對滲透率為0.593；相比L17號巖心，Y7號巖心的束縛水飽和度較高，等滲點飽和度左移，殘余油飽和度較高，水驅(qū)最終采收率降低了近20百分點。

分析認為：對于特低滲巖心，由于其孔隙度較小，實驗特征表現(xiàn)為親水狀態(tài)，隨著含水飽和度的增加，油相失去連續(xù)性而呈液滴狀存在于較大的孔隙中，阻礙了水相的流動；Y7號特低滲巖心的滲透率很低，油水兩相流體在流動中的相互干擾更加嚴重，從而導(dǎo)致其相對滲透率的降低愈發(fā)明顯；巖心的滲透率和孔隙度越大，則孔隙通道越大、孔隙表面積越小，液體流動的阻力也越小，Y7號特低滲巖心的比面大，吸附在巖石顆粒表面上的束縛水多，加之無效孔隙多，使其束縛水飽和度較高。

2.2 溫度對特低滲巖心相滲曲線的影響

在 40，80，100 ℃條件下， 分別測定 Y7，Y16，Y19號特低滲巖心的相滲曲線（見圖2），得出各巖心的相滲曲線特征值（見表3）。由圖2和表3可以看出，隨溫度升高，特低滲巖心的微觀孔隙結(jié)構(gòu)有所變化，其潤濕性和油水黏度比會相應(yīng)改變，導(dǎo)致相滲曲線的各項特征值也隨之發(fā)生改變。

表3 特低滲巖心相滲曲線特征值

1）束縛水飽和度隨溫度升高呈增大趨勢。分析認為：溫度對巖石的潤濕性有較大的影響，隨溫度升高，親油巖石表面吸附的極性物質(zhì)在高溫下解吸，大量水轉(zhuǎn)而吸附于巖石表面，使原本油濕或中性油濕的巖心表面開始趨于水濕，巖石的束縛水飽和度增加；此外，由于巖心為特低滲巖心，孔喉多以細喉-特細喉、微喉為主，溫度升高會使巖石骨架和顆粒膨脹，堵塞細小的流動通道，從而使無效孔隙增多，束縛水飽和度增加。

2）隨溫度升高，等滲點飽和度增加，等滲點右移。

3）隨溫度升高，殘余油飽和度降低。分析認為：溫度的升高使原油黏度不斷降低，原油的流動能力得到改善，從而使水驅(qū)油效率增加，殘余油飽和度降低；如前所述，溫度的升高改變了巖石的潤濕性，巖石由油濕轉(zhuǎn)為水濕，毛細管力指向非潤濕相（油），更利于驅(qū)油，從而使殘余油飽和度降低。

4）隨溫度升高，兩相共滲區(qū)范圍變窄，在40，80，100℃條件下，油水共滲區(qū)間大小依次為33.19%，32.86%，26.40%。

5）在等滲點左側(cè)，油相滲透率下降很快，幾乎呈直線下滑；水相滲透率上升幅度較小，最終值較低。分析認為，由于特低滲巖心具有較強的敏感性，隨溫度升高，在巖心骨架膨脹、孔道空間減小的同時，孔道中的黏土礦物也會發(fā)生膨脹，堵塞喉道，流動阻力大大增加，從而使油相相對滲透率下降較快，而水相相對滲透率增加幅度較小。

6）隨溫度升高，巖心的水驅(qū)最終采收率增大。

3 結(jié)論

1）特低滲儲層相滲曲線的兩相流動區(qū)范圍較窄，殘余油飽和度條件下的水相相對滲透率總體較低，且隨溫度升高，束縛水飽和度增加，殘余油飽和度相應(yīng)降低，最終采收率增大。

2）升高溫度加熱油層，可以提高原油的最終采收率。這在一定程度上說明，熱水驅(qū)在特低滲油藏是一種有效的驅(qū)替方式。

3）研究特低滲儲層在高溫條件下的相滲曲線，可以為該類油藏熱采數(shù)值模擬研究提供必要參數(shù)。

4）因特低滲儲層孔隙度、滲透率很低，存在一定的測量誤差，須尋求更好的相滲曲線測定方法。

［1］Deghmoum A H，Tiab D，Mazouzi A.Relative permeability in dualporous media［R］.SPE 65234，2000.

［2］Jones S C，Roszerlle W O.Graphical techniques for determining relative permeability from displacement experiments［J］.Journal of Petroleum Technology，1978，30（5）：807-817.

［3］國家發(fā)展和改革委員會.SY/T 5345—2007油水相對滲透率測定［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［4］羅志鋒，黃炳光，王怒濤，等.一種計算低滲透油藏相對滲透率曲線方法［J］.斷塊油氣田，2007，14（1）：47-49.

［5］阮敏.低滲透油層滲流特征及對油田開發(fā)的影響［J］.特種油氣藏，1998，5（3）：24-28.

［6］張玄奇.油水相對滲透率曲線的實驗測定［J］.石油鉆采工藝，1994，16（5）：87-90.

［7］陽曉燕，楊勝來，李秀巒．稠油相對滲透率曲線影響因素分析［J］．斷塊油氣田，2011，18（6）：58-60.

［8］吳天江，張小衡，李兵，等．低滲透砂巖潤濕性對水驅(qū)和復(fù)合驅(qū)采收率的影響［J］．斷塊油氣田，2011，18（3）：63-65.

［9］王所良，汪小宇，黃超，等．改變低滲透油藏潤濕性提高采收率技術(shù)研究進展［J］．斷塊油氣田，2012，19（4）：72-76.

［10］耿斌，胡心紅．孔隙結(jié)構(gòu)研究在低滲透儲層有效性評價中的應(yīng)用［J］．斷塊油氣田，2011，18（2）：87-90.

［11］張學文，伊家宏.低滲透砂巖油藏油水相對滲透率曲線特征［J］.特種油氣藏，1999，6（2）：27-31.

［12］王玫珠，楊正明，王學武，等．大慶外圍特低滲透油藏非線性滲流周期注水研究［J］．斷塊油氣田，2012，19（3）：27-31.

［13］丁一萍，劉傳喜，凡玉梅，等．低滲稠油油藏熱采效果影響因素分析及水平井優(yōu)化［J］．斷塊油氣田，2011，18（4）：89-92.

［14］崔浩哲，姚光慶，周鋒德.低滲透砂礫巖油層相對滲透曲線的形態(tài)及其變化特征［J］.地質(zhì)科技情報，2003，22 （1）：88-91.

［15］張繼成，宋考平．相對滲透率特征曲線及其應(yīng)用［J］．石油學報，2007，28（4）：104-108.

［16］林玉保，劉春林，衛(wèi)秀芬，等．特低滲透儲層油水滲流特征研究［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2005，24（6）：42-44．