子長油區(qū)致密砂巖儲層滲吸驅(qū)油主控因素分析研究

侯玢池，王 謙

（1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710065；2.陜西省特低滲透油氣田勘探與開發(fā)工程技術(shù)研究中心，陜西西安 710065）

裂縫性致密油藏常規(guī)注水開發(fā)難度較大，利用滲吸作用進(jìn)行采油是一種經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)方式，所謂滲吸采油，就是潤濕相流體（水）在毛管壓力的作用下進(jìn)入基質(zhì)巖塊，將非潤濕相流體（原油）置換到裂縫中的采油方式[1-3]。對于致密儲層滲吸驅(qū)油的研究，多致力于各影響因素與巖心驅(qū)油效率、驅(qū)油速率等之間的關(guān)系[4，5]，為進(jìn)一步量化表征各影響因素對于儲層巖石滲吸驅(qū)油作用影響的強(qiáng)弱，以鄂爾多斯盆地子長油區(qū)天然致密砂巖樣品為例，通過自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)，研究了巖心尺寸、品質(zhì)系數(shù)、界面張力、潤濕性、礦化度、初始含水、原油黏度等因素對于滲吸驅(qū)油效率、驅(qū)油速率的影響，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸分析，得到了各主控因素與驅(qū)油效率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，分析了各因素對于滲吸驅(qū)油的影響強(qiáng)弱，相關(guān)研究結(jié)果可以為鄂爾多斯盆地子長油區(qū)低滲、致密油藏的開發(fā)提供一定的參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)研究

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

研究區(qū)原油密度平均為0.849 g/cm3，原油黏度平均為5.22 mPa·s，實(shí)驗(yàn)用油選取5 號白油（與油田原油相關(guān)系數(shù)相近）。

研究區(qū)地層水為氯化鈣（CaCl2）水型，總礦化度為91 338.4 mg/L。實(shí)驗(yàn)用滲吸液是根據(jù)地層水資料進(jìn)行配制的礦化度為91 g/L 的地層水。

實(shí)驗(yàn)巖心選自子長油區(qū)天然砂巖樣品。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要有玻璃滲吸瓶、抽真空飽和裝置、烘箱、Brookfield流變儀、氣測滲透率裝置、電子天平、電子游標(biāo)卡尺等。

實(shí)驗(yàn)主要采用體積法來測量巖心自發(fā)滲吸過程的驅(qū)油效果。巖心經(jīng)過切平、洗油、烘干、稱重等處理后，利用抽真空飽和裝置將巖心飽和模擬油，然后將巖心放入裝有滲吸液的滲吸瓶中，進(jìn)行自發(fā)滲吸過程，通過記錄不同時間點(diǎn)滲吸瓶中滲吸出來的油的體積來計算不同因素條件下滲吸驅(qū)油效率、驅(qū)油速度隨時間的變化關(guān)系曲線，從而研究不同因素對滲吸效果的影響。

1.2 實(shí)驗(yàn)測試項目

在室溫條件下，通過設(shè)計和篩選，各測試項目的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)條件：溫度為25 ℃、初始含水飽和度為0%，原油黏度為5.20 mPa·s，采用礦化度為91 g/L 的地層水，在盡量保證其他各參數(shù)一致性的情況下，突出測試參數(shù)的差異，開展了巖心長度、儲層品質(zhì)指數(shù)、礦化度、界面特性（包括界面張力、潤濕性）、初始含水、原油黏度等因素對滲吸驅(qū)油效果的影響測試，實(shí)驗(yàn)用巖心樣品基本參數(shù)（見表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)巖心基本參數(shù)表

表1 實(shí)驗(yàn)巖心基本參數(shù)表（續(xù)表）

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將巖心飽和油，在室溫、常壓的條件下裝入定制的滲吸瓶中進(jìn)行滲吸實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始約半小時后巖心表面出現(xiàn)油珠，隨著時間的推移，油珠會變大并上浮至細(xì)管液面。通過記錄驅(qū)油量與時間的數(shù)據(jù)，計算并繪制了各影響因素與滲吸驅(qū)油相關(guān)參數(shù)之間的曲線圖。

2.1 巖心長度

由圖1，圖2 可以看出：長度因素對于滲吸驅(qū)油效率的影響很小，4 塊不同長度的巖心最終的驅(qū)油效率近似相等，變化幅度非常??；長度會對驅(qū)油速率有一定的影響，即長度越小，早期滲流速度峰值越大，其滲吸前緣抵達(dá)非流動邊界的時間越短，越先達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，滲吸作用停止的越早。圖1 中四個長度的巖心其最終滲吸驅(qū)油效率均為18.4%±0.1%，因此長度因素整體上對滲吸效率的影響不大。

圖1 巖心長度對滲吸驅(qū)油效率的影響

圖2 巖心長度對滲吸驅(qū)油速率的影響

2.2 儲層品質(zhì)系數(shù)

為了消除單一滲透率或者孔隙度數(shù)據(jù)對于儲層巖石物性的影響，本文使用品質(zhì)系數(shù)，即來表征巖心樣品的物性特征，并作為影響滲吸驅(qū)油的一個關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究。從圖3、圖4 可以看出：驅(qū)油效率隨儲層巖石品質(zhì)系數(shù)的增大而上升，品質(zhì)指數(shù)越大，其最終滲吸驅(qū)油效率越大，滲吸早期的滲吸速率也越大，品質(zhì)系數(shù)與最終滲吸驅(qū)油效率有較好的正相關(guān)性，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合，可得到驅(qū)油效率-品質(zhì)系數(shù)線性回歸關(guān)系式：y=13.345lnx+46.526，擬合度R2為0.941 3。

圖3 儲層品質(zhì)系數(shù)對滲吸驅(qū)油效率的影響

圖4 滲吸驅(qū)油效率與儲層品質(zhì)系數(shù)關(guān)系圖

2.3 礦化度

礦化度對滲吸驅(qū)油效率的影響（見圖5），可以看出：礦化度的增加會導(dǎo)致驅(qū)油效率降低，會在一定程度上抑制滲吸過程。礦化度為182 g/L 所對應(yīng)的滲吸驅(qū)油效率（22.76%）與礦化度為0 g/L 的驅(qū)油效率（26.29%）相差3.53%，礦化度對驅(qū)油效率的影響幅度相對較小。通過數(shù)據(jù)擬合，可得到驅(qū)油效率-礦化度回歸關(guān)系式（見圖6）：y=-0.021 3x+26.072，擬合度R2為0.896。

圖5 礦化度對滲吸驅(qū)油效率的影響

圖6 滲吸驅(qū)油效率與礦化度關(guān)系圖

2.4 界面張力

由圖7 可以看出：界面張力逐漸降低，滲吸驅(qū)油效率會隨之增大，界面張力為0.70 mN/m 的條件下巖心的最終滲吸驅(qū)油效率（41.36%）是界面張力為11.64 mN/m的條件下最終滲吸驅(qū)油效率（19.52%）的2.12 倍，提高驅(qū)油效率效果明顯。通過數(shù)據(jù)回歸，可得到驅(qū)油效率-界面張力指數(shù)關(guān)系式（見圖8）：y=34x-0.251，擬合度R2為0.867。

圖7 界面張力對滲吸驅(qū)油效率的影響

圖8 滲吸驅(qū)油效率與界面張力關(guān)系圖

2.5 潤濕性

潤濕性對滲吸驅(qū)油效率的影響（見圖9），可以看出：潤濕角越小，親水性越強(qiáng)，滲吸驅(qū)油效率越大，實(shí)驗(yàn)用8 塊巖心潤濕角范圍為58.3°～10.8°，均為親水性巖心，整體上親水性有利于油水滲吸效應(yīng)。通過數(shù)據(jù)回歸，可得到驅(qū)油效率-潤濕角指數(shù)關(guān)系式（見圖10）：y=92.294x-0.367，擬合度R2為0.807 5。

圖9 潤濕性對滲吸驅(qū)油效率的影響

圖10 滲吸驅(qū)油效率與潤濕性關(guān)系圖

2.6 初始含水飽和度

4 塊巖心所造初始含水飽和度（見圖11）依次為Sw=0%、Sw=33%、Sw=42%、Sw=61%，最終的滲吸驅(qū)油效率分別為25.01%、11.63%、5.06%、2.30%。隨著初始含水飽和度的增加，其滲吸驅(qū)油效率降低、驅(qū)油速率減小，但越快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；相反隨著含水飽和度的減小，其滲吸驅(qū)油效率增加、驅(qū)油速率增加，達(dá)到穩(wěn)定所需時間也越長。

圖11 初始含水飽和度對滲吸驅(qū)油效率的影響

2.7 原油黏度

4 塊巖心所采用的原油黏度值（見圖12）分別為0.82 mPa·s、2.50 mPa·s、5.00 mPa·s、10.00 mPa·s，對應(yīng)的最終驅(qū)油效率分別為33.02%、29.00%、26.99%、19.48%?？梢钥闯觯涸宛ざ鹊慕档湍茌^為顯著的增加滲吸驅(qū)油效率。

圖12 原油黏度對滲吸驅(qū)油效率的影響

2.8 影響因素綜合分析

通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的分析研究，可以得出儲層品質(zhì)系數(shù)、界面張力、礦化度以及潤濕性等四個參數(shù)與滲吸驅(qū)油效率之間能夠呈現(xiàn)出擬合度較好的數(shù)學(xué)關(guān)系式，擬合度均大于0.8。將本次研究過程中的7個影響參數(shù)整體進(jìn)行對比（見表2），可以看出，儲層品質(zhì)系數(shù)（影響幅度約22%）、界面特性（影響幅度約15%）、初始含水（影響幅度約23%）以及原油黏度（影響幅度約14%）對于滲吸驅(qū)油效率的影響較強(qiáng)，是子長油區(qū)致密儲層滲吸作用的主控因素；礦化度對于滲吸作用的影響較弱，巖心長度對于滲吸作用的影響非常小。

表2 滲吸驅(qū)油各參數(shù)影響強(qiáng)弱分析統(tǒng)計表

3 結(jié)論

（1）儲層品質(zhì)系數(shù)、界面張力、潤濕性、初始含水以及原油黏度對于滲吸驅(qū)油效率的影響較強(qiáng)，是研究區(qū)致密儲層滲吸作用的主控因素。

（2）研究區(qū)儲層品質(zhì)系數(shù)、界面張力、礦化度以及潤濕性等四個參數(shù)與滲吸驅(qū)油效率之間能夠呈現(xiàn)出擬合度較好的數(shù)學(xué)關(guān)系式，擬合度均大于0.8。

（3）研究區(qū)礦化度對于滲吸作用的影響較弱，巖心長度對于滲吸作用的影響非常小。