特低滲透率巖心啟動(dòng)壓力梯度和壓力傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)

■ 王亮亮

（中國石油吉林油田分公司勘探開發(fā)研究院 吉林松原 138000）

1 啟動(dòng)壓力梯度

流體在特低滲透乃至致密儲(chǔ)層滲流過程中的滲流屬于非達(dá)西滲流，啟動(dòng)壓力梯度作為一個(gè)評(píng)價(jià)手段，是非達(dá)西滲流諸多特征因素的集中表現(xiàn)。因此，啟動(dòng)壓力梯度是特低滲儲(chǔ)層在開發(fā)上存在的難點(diǎn)[1～3]。圖1給出特低滲透油藏總的啟動(dòng)壓力梯度關(guān)系。

圖1 滲透率與啟動(dòng)壓力梯度關(guān)系

通過分析認(rèn)為，不同的孔隙半徑存在不同的毛管阻力，在超低滲透儲(chǔ)層中巖石滲透率越低，喉道越細(xì)，邊界層厚度占喉道半徑的比例就越大，孔隙中過流面積越小，流體流動(dòng)所需克服的阻力越大，啟動(dòng)壓力梯度也就越大[4，5]?？傮w啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)為，超低滲透巖心啟動(dòng)壓力梯度基本都大于0.03MPa/m。超低滲透巖心啟動(dòng)壓力梯度比較復(fù)雜，這與復(fù)雜的巖心微觀孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)。如果最大孔隙分布頻率高，則啟動(dòng)壓力梯度就低，但總體上還是表現(xiàn)為隨著巖心滲透率的降低，啟動(dòng)壓力明顯增加的趨勢。另外，根據(jù)油相啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)表明，油相真實(shí)啟動(dòng)壓力梯度高于水相的真實(shí)啟動(dòng)壓力梯度，油水相啟動(dòng)壓力梯度與流體的黏度和主流喉道分布的頻率存在密切的關(guān)系，見表1。

2 啟動(dòng)壓力梯度實(shí)例分析

從特低滲巖心的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中可以看出：特低滲儲(chǔ)層的油、氣、水等地層流體的滲流不是達(dá)西滲流，而是屬于非達(dá)西滲流，并具有一定的啟動(dòng)壓力梯度。

根據(jù)A井的實(shí)際生產(chǎn)情況分析來看，啟動(dòng)壓力梯度不是真正影響特低滲油藏開發(fā)的主要原因，該井壓裂三個(gè)井段累計(jì)射開厚度8.6m3，實(shí)際加砂用量30m3，地層壓力13.6MPa，井筒內(nèi)液柱壓力2.75MPa，生產(chǎn)壓差10.85MPa，功圖表示為供液不足，6、7、8月份日均產(chǎn)量分別為3.3m3、1.8m3和1.3m3，產(chǎn)液量逐月下降。

由于特低滲透儲(chǔ)層必須在壓裂條件下才能夠?qū)崿F(xiàn)一定的工業(yè)產(chǎn)能，A井壓裂產(chǎn)生的半裂縫長度為90～100m，油層厚度為8.6m，因此可產(chǎn)生的裂縫面積在3000～4000m2。根據(jù)X油田啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)分析，選擇0.1MPa/m的啟動(dòng)壓力梯度進(jìn)行流量計(jì)算，A井相應(yīng)的日產(chǎn)液在1.22～1.62m3，與該井八月份日產(chǎn)液量1.3m3基本吻合，由此可見，地層中流體滲流速度明顯超過啟動(dòng)壓力梯度的滲流速度，啟動(dòng)壓力梯度不是影響油田產(chǎn)量的主要原因。另外，結(jié)合現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)為，X油田儲(chǔ)層中的線性滲流速度為1.48m/年。

表1 油相啟動(dòng)壓力梯度統(tǒng)計(jì)表

3 壓力傳導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)方法建立

首先將X油田巖心抽空飽和實(shí)驗(yàn)鹽水并在地層溫度條件下，保持巖心入口端恒定壓力，巖心出口端保持一定的回壓來進(jìn)行壓力傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，以確定壓力平衡所需要的時(shí)間，巖心入口端選定的壓力分別為1MPa和0.5MPa。其次，將巖心出口端與大氣相通，在巖心入口端建立1MPa的壓力，以確定巖心入口端泄壓所需要的時(shí)間。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析

（1）0.20×10-3μm2巖心壓力傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)壓汞資料分析得出，在特低滲油藏中開發(fā)的極限滲透儲(chǔ)層為0.20×10-3μm2，通過模擬地層條件下壓力傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證。該實(shí)驗(yàn)巖心滲透率為0.206×10-3μm2，實(shí)驗(yàn)過程中巖心后端連通大氣，巖心前端設(shè)定1MPa恒定壓力。在地層條件下0.20×10-3μm2巖心壓力傳導(dǎo)0.01MPa所需要的時(shí)間在8天以上，折算傳導(dǎo)速度為1cm/d。由此可見，0.20×10-3μm2儲(chǔ)層雖然存在一定的壓力傳導(dǎo)，但已無開采價(jià)值，可以作為特低滲油藏開發(fā)的底線。

（2）1MPa壓差下壓力傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是在巖心入口端保持1MPa恒定壓力，在巖心出口端保持一定的回壓，以獲得巖心兩端壓力平衡所需要的時(shí)間。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析來看，四塊巖心的平均壓力梯度為14.2MPa/m，略高于地層壓力，表明壓力主要消耗在近井地帶。另外，空氣滲透率與儲(chǔ)層條件下的壓力傳導(dǎo)速度無關(guān)，在特低滲巖心中有效滲流孔道分布范圍和頻率決定了儲(chǔ)層滲流能力大小和壓力傳導(dǎo)的快慢，因此在水驅(qū)過程中注入水指進(jìn)現(xiàn)象不完全存在于高滲透層。

（3）0.5MPa壓差下壓力傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是巖心入口端保持0.5MPa恒定壓力，巖心出口端保持一定的回壓，以獲得巖心兩端壓力平衡所需要的時(shí)間。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析來看，在0.5MPa壓差下的實(shí)驗(yàn)與1MPa壓差下的實(shí)驗(yàn)具有相同的結(jié)論，只是壓力傳導(dǎo)速度降低。如果用巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)場注水，那么0.59×10-3μm2儲(chǔ)層，井口壓力保持14.2MPa，注入水向儲(chǔ)層中推進(jìn)1m至少需要17天的時(shí)間。由此可見，壓力傳導(dǎo)速度較低是導(dǎo)致特低滲油藏低產(chǎn)的主要原因，也是普遍存在的一個(gè)難點(diǎn)。

（4）1MPa壓差下泄壓實(shí)驗(yàn)。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是在巖心入口端加1MPa壓力，巖心出口與大氣相通，以獲得巖心入口泄壓所需要的時(shí)間。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，流體在泄壓過程中滲流1m所需要的時(shí)間大于38天，然而將實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合A井油井產(chǎn)量來分析，表明近井地帶的泄壓速度比實(shí)驗(yàn)泄壓速度還要低，同時(shí)也表明在儲(chǔ)層中起到滲流作用的面積很少，泄壓主要發(fā)生在相對(duì)較高滲透層中，在壓裂產(chǎn)生裂縫1m以外的儲(chǔ)層中還是保持地層壓力。由此可見，在特低滲儲(chǔ)層中微細(xì)的孔隙結(jié)構(gòu)和非常低的滲流速度是影響油井產(chǎn)量的最關(guān)鍵因素。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）特低滲透巖心啟動(dòng)壓力梯度大于0.03MPa/m，并隨巖心滲透率的降低，啟動(dòng)壓力明顯增加。根據(jù)室內(nèi)研究與礦場結(jié)合分析，認(rèn)為在油井的近井地帶的滲流壓力梯度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于啟動(dòng)壓力梯度，可見啟動(dòng)壓力梯度不是制約特低滲油藏開發(fā)的主要難點(diǎn)。

（2）壓力傳導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)研究表明，在油井的近井地帶泄壓速度極低，儲(chǔ)層中起滲流作用的裂縫面積很小，泄壓主要發(fā)生在相對(duì)較高滲透層中，在壓裂產(chǎn)生裂縫1m以外的儲(chǔ)層中基本上還是保持地層壓力。由此可見，在特低滲儲(chǔ)層中微細(xì)的孔隙結(jié)構(gòu)和極低的滲流速度是影響油井產(chǎn)量的最關(guān)鍵因素，建立一個(gè)有效的壓力系統(tǒng)則需要一個(gè)漫長的過程。