低滲透儲(chǔ)層滲流特征分析與改善對(duì)策

張利萍

摘要：低滲透油藏是油田開(kāi)發(fā)主要的油藏類(lèi)型之一，主要分為：一般低滲透、特低滲透、超低滲透；其中未動(dòng)用儲(chǔ)量中特低滲透占65%，一般低滲透占26%，超低滲透占9%。壓裂施工是靠創(chuàng)建一條高導(dǎo)流能力裂縫來(lái)增加泄油面積以提高產(chǎn)能，同時(shí)壓裂過(guò)程也是對(duì)地層傷害的過(guò)程，據(jù)報(bào)道壓裂殘液對(duì)地層的傷害率在30%-80%不等，因而壓裂改造的過(guò)程僅增加了瀉油面積而沒(méi)有改善基質(zhì)滲流條件，所以通過(guò)改善地層的滲流條件來(lái)增強(qiáng)壓裂效果提高采收率具有較大開(kāi)發(fā)空間。

關(guān)鍵詞：低滲透油藏；壓裂施工；改善導(dǎo)流能力；采收率

1目的意義

“十一五”以來(lái)，油田低滲透油藏新增探明儲(chǔ)量，以埋藏深（>3000m）、物性差（<10md）、豐度低的灘壩砂、砂礫巖和濁積巖為主，占同期比例49.0%，比“十五”上升27.0%，成為主要增儲(chǔ)建產(chǎn)陣地。當(dāng)前低滲透油藏開(kāi)發(fā)面臨的主要難題是注不進(jìn)、采不出，反映在地層上就是滲流能力低，因此如何改善儲(chǔ)層的導(dǎo)流能力是低滲透儲(chǔ)層開(kāi)采的關(guān)鍵因素。

壓裂施工是靠創(chuàng)建一條高導(dǎo)流能力裂縫來(lái)增加泄油面積以提高產(chǎn)能，同時(shí)壓裂過(guò)程也是對(duì)地層傷害的過(guò)程，據(jù)報(bào)道壓裂殘液對(duì)地層的傷害率在30%-80%不等，因而壓裂改造的過(guò)程僅增加了瀉油面積而沒(méi)有改善基質(zhì)滲流條件，所以通過(guò)改善地層的滲流條件來(lái)增強(qiáng)壓裂效果提高采收率具有較大開(kāi)發(fā)空間。本研究以提高基質(zhì)滲流能力為目的，從降低滲流阻力的角度出發(fā)，開(kāi)展研究，尋求提高滲流能力的方法措施，對(duì)低滲透油氣藏、特別是是特低滲透油氣藏得開(kāi)發(fā)有著重要的意義。

2低滲透油氣藏滲流特征研究

低滲透砂巖儲(chǔ)層非達(dá)西滲流現(xiàn)象和啟動(dòng)壓力梯度概念早已得到人們的普遍認(rèn)同。其主要流動(dòng)特征如圖1所示：在低速流動(dòng)段流速與壓力梯度呈非線性關(guān)系，在高速流動(dòng)段其流體流動(dòng)速度與壓力梯度成正比。

圖中O-A-C-D段為非線性段即為非達(dá)西段，D-E段即達(dá)西流動(dòng)段。因此低滲透油藏的滲流特征表現(xiàn)為啟動(dòng)壓力梯度及低速非達(dá)西滲流。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)啟動(dòng)壓力梯度的研究基本都集中在理論研究層面，由于相關(guān)參數(shù)的求得比較困難，因此，應(yīng)用研究目前仍處在定性概念的層面，難以直接應(yīng)用到油藏工程設(shè)計(jì)中。但是啟動(dòng)壓力越小說(shuō)明滲流能力越大。低滲透砂巖油藏非達(dá)西滲流啟動(dòng)壓力梯度是個(gè)復(fù)雜的受多種因素影響的參數(shù)，它與巖心的孔隙結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)、流體在多孔介質(zhì)中的滲流速度有關(guān)。

3壓裂過(guò)程提高滲流能力試驗(yàn)研究

當(dāng)前低滲透、特低滲透油藏的開(kāi)采多為壓裂投產(chǎn)，因此對(duì)壓裂后基質(zhì)滲流能力研究有著重要的意義，壓裂過(guò)程通常是基質(zhì)滲流能力降低的過(guò)程，因此提高壓后基質(zhì)滲流能力應(yīng)從降低壓裂對(duì)基質(zhì)滲流能力的傷害和提高基質(zhì)的滲流條件兩方面來(lái)研究。

3.1壓裂過(guò)程中影響滲流能力的因素分析

壓裂施工中壓裂破膠液對(duì)基質(zhì)的傷害是主要的傷害。在壓裂實(shí)際操作中，壓裂液破膠后不能夠完全返排到地面，有較多的破膠液滯留在地層。由于破膠液中含有各種化學(xué)成分，其與地層巖石礦物作用而產(chǎn)生多種效應(yīng)，幾種效應(yīng)的矢量疊影響到儲(chǔ)層滲流能力，通常表現(xiàn)為負(fù)面影響，影響了基質(zhì)的滲流能力。

3.1.1潤(rùn)濕性能的改變

流體在巖心中流動(dòng)時(shí)會(huì)有粘滯阻力產(chǎn)生。壓裂液體系中含有助排劑、粘土穩(wěn)定劑等表面活性劑，其可以改變巖石表面的潤(rùn)濕性能，當(dāng)潤(rùn)濕性能為親水時(shí)，粘滯阻力有利于油相的流動(dòng)；當(dāng)潤(rùn)濕性能為親油時(shí)，由于粘滯力的作用不利于油相的流動(dòng)。在勝利油田，壓裂的砂巖油藏巖石表面一般為親水性，多為中強(qiáng)親水，動(dòng)態(tài)接觸角一般為15o～30o，優(yōu)先水濕，而且砂巖表面一般帶負(fù)電荷，易吸附帶正電荷的陽(yáng)離子聚合物。因此當(dāng)壓裂液中大分子表面活性劑和聚合物進(jìn)入地層時(shí)，就會(huì)吸附在巖石表面，造成巖石表面潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，即由親水性變?yōu)橛H油性，造成油相流動(dòng)阻力增大，尤其是當(dāng)前聚合物壓裂液和高溫表面活性劑壓裂液的頻繁應(yīng)用，此類(lèi)傷害顯得更加突出。

3.1.2粘土膨脹和顆粒運(yùn)移

當(dāng)前壓裂液多為水基壓裂液，浸入到地層之后，與粘土礦物質(zhì)反應(yīng)，如：蒙脫石遇不配伍液體，體積可膨脹20～25倍；伊利石或蒙脫石極易發(fā)生水化分散、運(yùn)移。當(dāng)發(fā)生水化、膨脹時(shí)，巖心孔喉堵塞或半徑減少，使巖石孔道失去流通能力或毛管力增大，最終造成滲流能力降低。

3.2 壓裂液對(duì)滲流能力影響試驗(yàn)

用瓜膠壓裂液體系對(duì)巖心進(jìn)行傷害試驗(yàn)，分析壓裂液對(duì)巖心滲流能力的影響。首先進(jìn)行原始巖心流量與壓力梯度關(guān)系測(cè)試，如圖1。進(jìn)行用未加添加劑的壓裂破膠液對(duì)巖心進(jìn)行傷害后流量與壓力梯度的關(guān)系測(cè)試，并和原始巖心流量、壓力梯度關(guān)系做比較。原始巖心的流動(dòng)特征屬于典型非達(dá)西滲流的特征，巖心傷害后流動(dòng)性能明顯降低，在相同的流量壓力梯度增加了近百倍，說(shuō)明了壓裂液傷害對(duì)巖心的滲流能力產(chǎn)生了較大的影響。

3.3壓裂添加劑對(duì)滲流能力的影響研究

3.3.1粘土穩(wěn)定劑對(duì)滲流能力的影響

在壓裂液中添加0.35%的防膨劑，取破膠液進(jìn)行巖心傷害，做傷害后的流量、壓力梯度關(guān)系，與未加防膨劑的流動(dòng)曲線對(duì)比和與原始巖心的流動(dòng)曲線對(duì)比。添加防膨劑后巖心的流動(dòng)性能明顯優(yōu)于未加防膨劑的巖心，但是與原始巖心的流動(dòng)性能相比差別較大，說(shuō)明粘土膨脹降低了巖心的滲流能力，而防膨劑僅部分地改善了儲(chǔ)層的滲流能力。

3.3.2潤(rùn)濕性能及界面張力對(duì)儲(chǔ)層傷害的影響

選用5%的表面活性劑壓裂液破膠液對(duì)巖心進(jìn)行傷害，然后做流量與壓力梯度的關(guān)系，與添加防膨劑的流動(dòng)曲線對(duì)比如、與原始巖心流動(dòng)曲線對(duì)比，可以看出，加入表面活性劑改善潤(rùn)濕性能滲流能力比只添加防膨劑有明顯的提高，說(shuō)明粘土膨脹引起的傷害要小于潤(rùn)濕性能及界面張力的變化引起的傷害。與原始巖心相比只改變潤(rùn)濕性能及界面張力遠(yuǎn)沒(méi)有消除壓裂液的對(duì)巖心滲流能力帶來(lái)的傷害。

3.3.3影響因素敏感性排序

為明確各因素對(duì)滲流能力的影響，把上述三種因素試驗(yàn)的流動(dòng)曲線對(duì)比如圖8；做原始巖心的流動(dòng)曲線與恢復(fù)程度較大的添加醇類(lèi)小分子及表面活性劑壓裂液傷害后的巖心流動(dòng)曲線對(duì)比。

對(duì)比可以看出，壓裂液對(duì)巖心傷害的主要因素按影響程度分依次為毛管力的增大、潤(rùn)濕性能改變及粘土膨脹運(yùn)移。添加醇類(lèi)小分子、表面活性劑后巖心流動(dòng)效果較好，但均沒(méi)有達(dá)到原始巖心的流動(dòng)狀態(tài)。因此在壓裂實(shí)施過(guò)程中要提高基質(zhì)滲流能力，應(yīng)重點(diǎn)考慮的因素為降低毛管力和改變潤(rùn)濕性能，其次是減少粘土膨脹。

4結(jié)論

（1）壓裂液對(duì)低滲透巖心傷害較大，影響因素按影響程度大小分依次為毛管力的增大、潤(rùn)濕性能改變及粘土膨脹運(yùn)移；

（2）通過(guò)在壓裂過(guò)程中添加防膨劑、表面活性劑、超低界面張力的低分子醇可以降低

壓裂傷害，提高壓后的基質(zhì)滲透率；

（3）單純的壓裂施工并沒(méi)有改善基質(zhì)滲流能力，酸化的方式可以提高低滲透儲(chǔ)層的導(dǎo)流能力，因此建議在特低滲透油藏的開(kāi)發(fā)方式上選擇酸化與壓裂工藝結(jié)合起來(lái)，采用酸化-壓裂的增產(chǎn)方式。

（作者單位：東勝集團(tuán)工藝研究所）