人工裂縫對(duì)低滲透油藏油水滲流影響實(shí)驗(yàn)研究

孟 陽(yáng)

(中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

(1)實(shí)驗(yàn)器材。主要實(shí)驗(yàn)裝置包括巖心鉆取機(jī)、巖心切割機(jī)、索氏抽提器、STY－4氣體滲透率測(cè)定儀、ZYB－1抽真空飽和儀以及LCN－Ⅲ高溫高壓落球黏度計(jì)等。

(2)實(shí)驗(yàn)流體。用稠油與煤油按照地層條件配制120℃條件下黏度為2.5 mPa·s的油樣;取定質(zhì)量的NaHCO3藥品和蒸餾水充分溶解，配制地層水，得到礦化度為13000 mg/L的水樣。

(3)實(shí)驗(yàn)巖心。選取勝利油田渤35區(qū)塊全直徑巖心22塊，巖心的處理嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5336－1996《巖心常規(guī)分析方法》進(jìn)行。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

(1)氣測(cè)巖心滲透率及測(cè)定巖心孔隙度，選取符合要求的不同滲透率級(jí)別巖心。

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件配制不同濃度和類型的注入流體。

(3)加工垂直縫(裂縫與滲流方向垂直)、水平縫(裂縫與滲流方向平行)實(shí)驗(yàn)用巖心。

(4)采用穩(wěn)定法測(cè)定單相油啟動(dòng)壓力，主要實(shí)驗(yàn)步驟:設(shè)定圍壓，進(jìn)行油驅(qū)水，當(dāng)末端有水流出時(shí)提高驅(qū)替速度，驅(qū)替至束縛水飽和度，老化24 h;恒定泵的流量，測(cè)定壓差—流量關(guān)系曲線。

(5)采用非穩(wěn)態(tài)法測(cè)定油水相對(duì)滲透率，主要實(shí)驗(yàn)步驟:①地層溫度下飽和地層油，油驅(qū)巖心至末端不見水，油驅(qū)10倍孔隙體積以上，測(cè)油相滲透率，老化24 h;②以恒定速度水驅(qū)油，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，見水初期，加密記錄，后逐漸加長(zhǎng)記錄的時(shí)間間隔，含水率達(dá)到99%時(shí)，測(cè)殘余油時(shí)的水相滲透率;③采出程度測(cè)定，含水率達(dá)99%后，繼續(xù)驅(qū)替24 h后記錄最終產(chǎn)油量，計(jì)算采出程度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同裂縫形態(tài)巖心滲流規(guī)律

首先對(duì)沒有人工裂縫的巖心進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，然后選取巖心進(jìn)行人工造縫，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比不同裂縫形態(tài)的巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果[1－7]。按照上述方法，進(jìn)行了4個(gè)不同滲透率級(jí)別(5×10－3、10 ×10－3、30 ×10－3、50 ×10－3μm2)、3 種不同裂縫形態(tài)(無(wú)裂縫、垂直縫、水平縫)的巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，得到了不同裂縫形態(tài)下擬啟動(dòng)壓力梯度與滲透率的關(guān)系曲線，見圖1。

圖1 擬啟動(dòng)壓力梯度與滲透率關(guān)系

研究資料表明，在低滲透油藏中流體的滲流規(guī)律不同于常規(guī)油藏，原油受巖石孔隙中的邊界層影響，中高滲透油藏的喉道半徑比較大，原油的邊界層影響很小，但對(duì)于低滲透油藏，孔隙系統(tǒng)基本上由小孔道組成，使得啟動(dòng)壓力梯度影響明顯，流體滲流過程不符合達(dá)西定律。由圖1可知:當(dāng)巖心中存在垂直或水平裂縫時(shí)，擬啟動(dòng)壓力梯度有所降低，這主要是由于裂縫一定程度上增加了基質(zhì)巖心的滲透率;滲透率越低，擬啟動(dòng)壓力梯度下降程度越明顯;對(duì)于同一滲透率級(jí)別，水平縫對(duì)于降低單相油啟動(dòng)壓力作用效果較垂直縫明顯。

按照油水相對(duì)滲透率測(cè)定方法，完成了不存在復(fù)雜裂縫、不同滲透率級(jí)別的相滲實(shí)驗(yàn)，采用JBN方法[8－11]處理相滲曲線。油水兩相相對(duì)滲透率曲線測(cè)定結(jié)果見圖2。

圖2 不同滲透率級(jí)別、不同裂縫形態(tài)巖心相滲曲線

裂縫使油水相對(duì)滲透率曲線形態(tài)有明顯的改變。在水驅(qū)油過程中，水平縫的滲透率起到了主導(dǎo)作用，相對(duì)滲透率曲線形態(tài)變化最大，水相相對(duì)滲透率明顯大于其他裂縫形態(tài)下的值，同時(shí)等滲點(diǎn)左移。對(duì)比圖2可知:①人工裂縫對(duì)巖心相對(duì)滲透率曲線形態(tài)有明顯影響，垂直裂縫使得油相相對(duì)滲透率下降加快，但對(duì)束縛水飽和度、殘余油飽和度的影響與無(wú)裂縫條件相比差別不大;②水平裂縫形態(tài)下，隨滲透率增大，相滲曲線變化規(guī)律與無(wú)裂縫、垂直裂縫變化規(guī)律大致相同，水平裂縫使油相相對(duì)滲透率下降更快;③存在水平縫的巖心的油水相對(duì)滲透率曲線束縛水飽和度較大，殘余油飽和度也較大，且水相滲透率曲線上升更快，兩相滲流區(qū)變窄。

2.2 不同裂縫形態(tài)對(duì)水驅(qū)油效果影響

存在不同形態(tài)裂縫的巖心，水驅(qū)油的效果有差異，分別對(duì)4種不同滲透率級(jí)別的巖心進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖3～5。

圖3 滲透率和束縛水飽和度關(guān)系

圖4 滲透率和殘余油飽和度關(guān)系

圖5 滲透率和采出程度關(guān)系曲線

由圖3～5可知:①含垂直裂縫、水平裂縫的巖心束縛水飽和度比無(wú)裂縫的巖心要低(束縛水飽和度由低到高為垂直縫、水平縫、無(wú)裂縫)，并隨著滲透率增加，飽和度變化更加明顯;②隨著滲透率的增加，含垂直裂縫的殘余油飽和度差別不大;③最終含水率為98%時(shí)，含裂縫的巖心與無(wú)裂縫巖心差距較大(水驅(qū)最終采收率由高到低為垂直縫、無(wú)裂縫、水平縫);④垂直縫對(duì)水驅(qū)油效果的影響較小，水平縫則較大程度上影響水驅(qū)油效果。

這主要是由于復(fù)雜裂縫的存在增加了巖心的滲透能力，而水平縫貫穿于整個(gè)巖心，裂縫滲透率遠(yuǎn)大于基質(zhì)滲透率，水竄現(xiàn)象嚴(yán)重。具體表現(xiàn)為初期產(chǎn)量高，含水率上升快，相同含水率下，最終驅(qū)油效率較低。因此，油藏中存在裂縫，一旦水淹，開采難度增大，不利于油藏的持續(xù)開發(fā)。

3 結(jié)論

(1)濁積巖低滲透巖心流體流動(dòng)過程中存在啟動(dòng)壓力梯度，隨巖心滲透率的增加，啟動(dòng)壓力梯度越小;相滲曲線中束縛水飽和度越小，殘余油飽和度越大，兩相共滲區(qū)越大，等滲點(diǎn)左移且對(duì)應(yīng)相對(duì)滲透率越大。

(2)巖心存在復(fù)雜裂縫時(shí)，流體的滲流規(guī)律發(fā)生了明顯的變化。該結(jié)果表明，正確認(rèn)識(shí)不同裂縫形態(tài)的分布對(duì)油藏開發(fā)有著重要的意義。

(3)當(dāng)存在垂直縫時(shí)，在一定程度上提高了巖心的滲透能力，與不存在復(fù)雜裂縫情況相比，巖心的擬啟動(dòng)壓力梯度變小，油相相對(duì)滲透率下降變快，最終采出程度相對(duì)增加。

(4)當(dāng)存在水平縫時(shí)，在很大程度上增大了巖心的滲透能力，因此，對(duì)水驅(qū)油效果和采收率影響最大，束縛水飽和度低于無(wú)裂縫、垂直裂縫條件，初期采油速度快，見水快，但由于實(shí)驗(yàn)中裂縫貫穿巖心，造成了注入水的突進(jìn)，最終采出程度小于前兩者。

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