张东地区储层渗流机理实验研究

2022-12-16

张东地区油藏储层以次生粒间孔隙为主.其次为粒内溶孔、印模孔和组份内孔。该区储层主要表现为孔喉小, 分选差, 微观非均质性严重的低渗储层的特征。储层物性变化较大, 孔隙度平均为14.4%, 渗透率平均为20.8×10-3μm2。

1 岩石润湿性测定

岩石表面一种流体相对另外一种非混相流体对固体的吸附力定义为这种流体对岩石表面的润湿性。在油藏岩石中润湿性是决定和控制油水微观分布的主要因素, 并在很大程度上决定残余油饱和度的大小以及油相和水相的流动能力。张东地区取心井的岩心老化后, 选用自吸法测定岩石的润湿性。实验结果表明, 该储层岩石润湿性为弱亲水至中亲水, 主要是以水湿为主, 有利于油田注水开发。

2 油水相对渗透率实验

张东地区储层属于低渗透率储层, 许多研究者指出, 对于低渗透率油藏, 采用非稳态法测定油水相对渗透率曲线更具有可靠性和代表性。因此本实验采用非稳法测定, 实验所采用的油水粘度比模拟油藏条件下的油水粘度, 岩心渗透率为10.9-85.0×10-3μm2。实验数据表明该区油水相对渗透率曲线具有如下特征: (1) 束缚水饱和度在为35.7-39.1%之间, 且随储层渗透率的增大, 束缚水饱和度呈减小趋势。 (2) 油水两相渗流区间比较宽。储层油水两相共渗区间在0.37-0.41。残余油饱和度在20.8-23.9%, 水相相对渗透率端点值在0.12-0.17, 等渗点在0.63以上。虽然张东地区渗透率并不高, 但两相渗流区间并不窄, 主要是该地区储层岩石的表面润湿性具有弱亲水-亲水特征, 这种润湿性是有利于水驱残余油饱和度的降低。 (3) 无水采油期驱油效率为24.6-37.1%, 水驱油效率为61.4-82.9%。渗透率越大, 无水期驱油效率越高, 这是因为无水期主要是驱替大孔道中的原油, 渗透率越高, 连通的孔道越多, 有利于原油被采出。而在含水采油期, 岩石润湿性发挥了有利作用。如前所述, 张东地区储层具有弱亲水-亲水的表面润湿性, 在水驱油中, 其毛管力为驱动压力, 孔隙越小, 毛管压力越大, 有利于将小孔道中的原油驱替出来, 有利于降低残余油饱和度。但需要指出的一点是由于该油藏地下油水粘度比偏高, 而且又是低渗透率油藏, 因此驱油效率不会很高。 (4) 该区油水相对渗透率曲线表现出的储层岩石具有亲水性的特征与实际储层岩石润湿性测定结果是吻合的。

3 储层渗流特征

众所周知, 达西渗流特征是渗流速度与压力梯度的关系为通过坐标原点的一条直线。实验选用张东地区储层不同渗透率的岩心进行单相流体渗流实验。通过实验探讨了几种单相流体在储层岩心中的渗流特征。

岩心渗透率分别为7.7-32.9×10-3μm2和143×10-3μm2, 单相流体有地层水、煤油、模拟油和地层含气原油。其中地层水和煤油均为牛顿流体, 75℃模拟油为非牛顿流体。地层含气原油在115℃为牛顿流体, 在75℃时为非牛顿流体。综合实验结果, 对于低渗透储层岩心, 所有类型的实验流体, 无论是否在建立束缚水状态下, 其渗流特征都呈现不过坐标原点的非线性关系。具有如下特点: (1) 渗流曲线均为不过坐标原点, 存在启动压力梯度, 说明这些渗流均属于一种非达西型渗流。 (2) 相同流体, 随着渗透率增大, 非达西渗流特征明显减弱, 启动压力梯度减小。 (3) 不同流体其渗流特征是有明显区别的, 无论是牛顿流体还是非牛顿流体都显示出非达西渗流特征。非牛顿流体比牛顿流体偏离达西渗流更严重, 启动压力梯度更高。 (4) 与无束缚水相比, 在建立束缚水状态下的储层岩心渗流试验中, 无论是煤油还是模拟油, 其非达西渗流特征显示更强烈, 启动压力梯度明显增大。对于非低渗透储层岩心, 如渗透率为143×10-3μm2的岩心, 不同类型实验流体, 在不同实验条件下, 其渗流特征不同, 具有如下特点:只要在实验条件下是牛顿流体, 其渗流特征均为达西渗流;在实验条件下是非牛顿流体, 则其渗流特征为非达西渗流。例如使用地层含气原油, 在115℃下、渗透率为143×10-3μm2的岩心渗流特征表现为过坐标原点的直线, 属于达西渗流范畴。而75℃原油流过岩心时, 由于此时原油为非牛顿流体, 其渗流特征表现为不过坐标原点的非达西型渗流。这说明牛顿流体在非低渗透率岩心中渗流遵循达西渗流规律。

4 结语

通过对张东地区储层室内实验研究可以取得如下认识: (1) 储层渗流特征与岩石渗透率和流体性质有关。对于低渗透率岩心, 无论是牛顿流体还是非牛顿流体都呈现非达西渗流。当渗透率大于100×10-3μm2, 对于牛顿流体属于达西渗流范畴, 而对于非牛顿流体显示非达西渗流特征。启动压力梯度的存在对油井产量有很大的影响。 (2) 该区储层岩石为弱亲水-中亲水润湿性, 以中亲水的润湿性为主, 束缚水饱和度小于40%, 水驱效率大于60%。因此, 实施注水开发是可行的。

摘要：本文针对张东地区油藏储层, 从岩心分析测试等基础工作入手, 系统地对该区储层渗流机理进行了分析研究。明确了岩石润湿性, 揭示了储层渗流规律和水驱油效率。为该地区开发提供了基础理论和可靠资料。

关键词：润湿性,驱油效率,渗流特征,牛顿流体