低滲透儲層水鎖傷害影響因素室內評價

郭玲君，沈延偉，李福軍，盧二付，刁廣智（中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安　710200）

低滲透儲層水鎖傷害影響因素室內評價

郭玲君，沈延偉，李福軍，盧二付，刁廣智
（中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安710200）

針對低滲透儲層因水鎖引起的地層傷害問題，開展了水鎖傷害影響因素室內評價。通過實驗數據結果分析，隨著地層含水飽和度的增加，則氣相滲透率下降；巖心滲透率越低，作用時間越長，巖心水鎖傷害越大；驅替壓差越大，巖心水鎖傷害越小；活性劑能夠減輕巖心的水鎖損害。

低滲透；水鎖；影響因素；評價

目前，隨著低滲油氣田開發比重的增大，水鎖傷害研究也越來越多元化。水鎖傷害方式普遍認為有三種：常壓下自吸引起的傷害、欠壓下自吸引起的傷害及超壓作用下引起的傷害。水鎖傷害的影響因素多且復雜，地層儲層物性，流體表面張力及毛管力等都對近井帶水鎖傷害有很大影響。通過對水鎖傷害機理的研究，在大量室內實驗的基礎上總結了水鎖傷害規律，對恢復地層滲透率及油井原有的產能具有一定的現實意義。

1　含水飽和度對水鎖傷害的影響

實驗評價低滲儲層巖心在不同初始含水飽和度時，注入一定PV體積的水后，測量油相滲透率的損害程度，并保證測定油相滲透率時的壓差相同，以保證實驗結果的可比性。實驗研究對低滲巖心不同含水飽和度條件下的水鎖傷害進行了評價，由于實驗用天然巖心有限，因此室內研究采用人造巖心進行了相關評價，具體評價結果（見表1）。

從實驗結果可以看出：在巖心飽和油、即Swi為0的條件下，地層水進入巖心后，油相滲透率會明顯下降。在煤油反排多個PV、巖心滲透率基本達到穩定后，巖心油相滲透率損害率為80％以上。隨著初始含水飽和度的升高，可以看出巖心的油相滲透率損害率逐漸減小。在初始含水飽和度為17.4％時，油相滲透率損害率為80.88％；含水飽和度為33.3％時，損害率為65.70％。初始含水飽和度越高損害率越低。在達到束縛水飽和度后，煤油在反排多個PV后，巖心油相滲透率逐漸恢復，巖心滲透率損害率只有24.06％。綜合分析實驗結果可知，儲層的初始滲透率、孔隙結構、初始含水飽和度、油水界面張力是影響儲層的水相侵入損害的重要因素，其中初始含水飽和度與束縛水飽和度間的差值越大，其潛在的油相滲透率損害就越強，即水鎖損害程度就越強。束縛水飽和度的大小受控于毛細管的幾何形態和儲層粘土礦物的含量、類型和產狀，一般低滲透、小孔喉直徑、粘土礦物含量高的儲層具有高的束縛水飽和度。因此低滲儲層巖心初始和束縛水飽和度一旦存在差值即產生明顯的水鎖效應。

表1　含水飽和度對水鎖傷害的影響

2　作用時間對水鎖傷害程度的影響

室內研究對驅替過程中作用時間對水鎖傷害的影響進行了評價，評價方法如下：（1）測定人造干巖樣的煤油滲透率K0；（2）在3.5 MPa壓力下用蒸餾水在巖心出口端反向作用一定時間（5 min/10 min、20 min、30 min），然后用煤油正向驅替足夠長時間，測定巖心的油相滲透率K1，滲透率損失率為（K0-K1）/K0×100％。室內評價結果（見表2）。

表2　作用時間對水鎖傷害程度的影響

圖1　水鎖對不同滲透率巖心的傷害影響

實驗結果表明，水鎖作用將對低滲透巖心造成嚴重傷害，且傷害程度隨滲透率的降低而加重，另外作用時間越長，傷害也越嚴重。這為低滲透油氣藏的開發提出了嚴峻的課題，它要求在常規油氣藏保護的基礎上，還需要從鉆井、完井、投產、改造等各個環節盡量避免或減少各種外來液體向儲層濾失。

3　壓差對水鎖傷害程度的影響

對模擬地層水在驅替壓力變化的條件下對其滲透率變化的影響進行了評價，其主要是對束縛水飽和度的影響，具體實驗結果（見表3）。

表3　壓差對低滲油氣藏儲層損害的影響

從以上實驗結果中可以看出，物理壓差影響著巖心的含水飽和度，含水飽和度對低滲儲層的滲透率大小影響非常大，如果含水飽和度大，則由于水鎖原因，造成滲透率下降，而當物理壓差增大時，則所施加的反排壓力越高，因此剩余飽和度也就越低，從而提高了低滲儲層的滲透率。

4　溫度對水鎖傷害程度的影響

對模擬地層水在溫度變化的條件下對其滲透率變化的影響進行了評價，具體實驗結果（見表4）。

圖3　溫度對水鎖傷害程度的影響

從以上實驗結果中可以看出，低滲巖心飽和地層水后進行驅替，經過20℃、40℃、60℃三種不同溫度條件下的滲透率測量，表明相同的驅替條件下隨著溫度的升高，低滲巖心的滲透率有所上升，但溫度對其影響幅度不大。

表4　溫度對低滲油氣藏儲層損害的影響

表5　表面張力儲層損害的影響

5　表面張力對水鎖傷害程度的影響

對于水濕油氣藏，如果初始含水飽和度低于儲層的束縛水飽和度，在毛管力的作用下儲層會對外界水相流體產生自吸作用，形成難以消除的水鎖堵塞。室內首先測定人造干巖心油相滲透率，然后飽和不同表面張力的蒸餾水后進行驅替（同一個巖樣，重新洗油烘干）測定油相滲透率，考察表面張力對低滲巖心滲透率的影響。

圖4　表面活性劑對低滲巖心滲透率的影響

以上數據表明使用表面活性劑可以降低侵入流體的表面張力，降低了毛管阻力，有利于外來流體排出，減弱和消除部分水鎖效應。

6　結論與建議

影響水鎖傷害程度的主要因素有含水飽和度、作用時間、壓差以及表面張力。室內研究表明：隨著地層含水飽和度的增加，氣相滲透率下降；巖心滲透率越低，作用時間越長，巖心水鎖傷害越大；驅替壓差越大，巖心水鎖傷害越小；活性劑能夠減輕巖心的水鎖損害。

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10.3969/j.issn.1673-5285.2015.01.029

TE258.3

B

1673-5285（2015）01-0115-03

2014－12-31

郭玲君，女（1984-），湖南人，2008年畢業于長江大學石油工程專業，現工作于中國石油長慶油田分公司第五采油廠，郵箱：guolingjuen@163.com。