特低滲透率巖心啟動壓力梯度和壓力傳導實驗

■ 王亮亮

（中國石油吉林油田分公司勘探開發研究院 吉林松原 138000）

1 啟動壓力梯度

流體在特低滲透乃至致密儲層滲流過程中的滲流屬于非達西滲流，啟動壓力梯度作為一個評價手段，是非達西滲流諸多特征因素的集中表現。因此，啟動壓力梯度是特低滲儲層在開發上存在的難點[1～3]。圖1給出特低滲透油藏總的啟動壓力梯度關系。

圖1 滲透率與啟動壓力梯度關系

通過分析認為，不同的孔隙半徑存在不同的毛管阻力，在超低滲透儲層中巖石滲透率越低，喉道越細，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，流體流動所需克服的阻力越大，啟動壓力梯度也就越大[4，5]。總體啟動壓力梯度實驗分析認為，超低滲透巖心啟動壓力梯度基本都大于0.03MPa/m。超低滲透巖心啟動壓力梯度比較復雜，這與復雜的巖心微觀孔隙結構有關。如果最大孔隙分布頻率高，則啟動壓力梯度就低，但總體上還是表現為隨著巖心滲透率的降低，啟動壓力明顯增加的趨勢。另外，根據油相啟動壓力梯度實驗表明，油相真實啟動壓力梯度高于水相的真實啟動壓力梯度，油水相啟動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系，見表1。

2 啟動壓力梯度實例分析

從特低滲巖心的驅替實驗中可以看出：特低滲儲層的油、氣、水等地層流體的滲流不是達西滲流，而是屬于非達西滲流，并具有一定的啟動壓力梯度。

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

由于特低滲透儲層必須在壓裂條件下才能夠實現一定的工業產能，A井壓裂產生的半裂縫長度為90～100m，油層厚度為8.6m，因此可產生的裂縫面積在3000～4000m2。根據X油田啟動壓力梯度實驗分析，選擇0.1MPa/m的啟動壓力梯度進行流量計算，A井相應的日產液在1.22～1.62m3，與該井八月份日產液量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壓力梯度的滲流速度，啟動壓力梯度不是影響油田產量的主要原因。另外，結合現場和實驗結果分析認為，X油田儲層中的線性滲流速度為1.48m/年。

表1 油相啟動壓力梯度統計表

3 壓力傳導性實驗分析

3.1 實驗方法建立

首先將X油田巖心抽空飽和實驗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行壓力傳導實驗，以確定壓力平衡所需要的時間，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間。

3.2 實驗結論分析

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

（2）1MPa壓差下壓力傳導實驗。該項實驗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間。從實驗結果分析來看，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，空氣滲透率與儲層條件下的壓力傳導速度無關，在特低滲巖心中有效滲流孔道分布范圍和頻率決定了儲層滲流能力大小和壓力傳導的快慢，因此在水驅過程中注入水指進現象不完全存在于高滲透層。

（3）0.5MPa壓差下壓力傳導實驗。該項實驗是巖心入口端保持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間。從實驗結果分析來看，在0.5MPa壓差下的實驗與1MPa壓差下的實驗具有相同的結論，只是壓力傳導速度降低。如果用巖心實驗結果指導現場注水，那么0.59×10-3μm2儲層，井口壓力保持14.2MPa，注入水向儲層中推進1m至少需要17天的時間。由此可見，壓力傳導速度較低是導致特低滲油藏低產的主要原因，也是普遍存在的一個難點。

（4）1MPa壓差下泄壓實驗。該項實驗是在巖心入口端加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間。從實驗結果來看，流體在泄壓過程中滲流1m所需要的時間大于38天，然而將實驗結果結合A井油井產量來分析，表明近井地帶的泄壓速度比實驗泄壓速度還要低，同時也表明在儲層中起到滲流作用的面積很少，泄壓主要發生在相對較高滲透層中，在壓裂產生裂縫1m以外的儲層中還是保持地層壓力。由此可見，在特低滲儲層中微細的孔隙結構和非常低的滲流速度是影響油井產量的最關鍵因素。

4 結論及認識

（1）特低滲透巖心啟動壓力梯度大于0.03MPa/m，并隨巖心滲透率的降低，啟動壓力明顯增加。根據室內研究與礦場結合分析，認為在油井的近井地帶的滲流壓力梯度遠遠高于啟動壓力梯度，可見啟動壓力梯度不是制約特低滲油藏開發的主要難點。

（2）壓力傳導性實驗研究表明，在油井的近井地帶泄壓速度極低，儲層中起滲流作用的裂縫面積很小，泄壓主要發生在相對較高滲透層中，在壓裂產生裂縫1m以外的儲層中基本上還是保持地層壓力。由此可見，在特低滲儲層中微細的孔隙結構和極低的滲流速度是影響油井產量的最關鍵因素，建立一個有效的壓力系統則需要一個漫長的過程。