碳酸鹽巖儲層相對滲透率實驗研究

付紫陽 江山 常鑫 付文祥 章小龍

(1.長江大學計算機科學學院,湖北荊州 434023;2.長江大學地球科學學院,湖北武漢 430100;3.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊 065007)

碳酸鹽巖儲層相對滲透率實驗研究

付紫陽1江山2常鑫3付文祥1章小龍1

(1.長江大學計算機科學學院,湖北荊州 434023;2.長江大學地球科學學院,湖北武漢 430100;3.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院,河北廊坊 065007)

相滲曲線的研究對指導油藏注水開發(fā)起著重要作用。通過室內油水相對滲透率實驗,取得了某碳酸鹽巖油藏天然巖心的相對滲透率數據,并繪制出相對滲透率曲線。從儲層的濕潤性、流體物性等方面分析了實驗數據及其影響因素:親油型儲層的水鎖損害增加了儲層的束縛水飽和度,孔隙表面吸附的油膜使殘余油飽和度偏高,油膜影響地層水流動,使得水相滲透率偏低。探討了相對滲透率曲線的形態(tài)特征及其反映的儲層特點:水相滲透率呈現(xiàn)上凸形,下凹形和靠椅型三種形態(tài),反映儲層灰泥含量較低且不易膨脹,有較強水敏性,發(fā)育微裂縫。

碳酸鹽巖 相對滲透率 實驗數據 形態(tài)特征

相對滲透率曲線又稱相滲曲線,是研究多相滲流的基礎資料,對油田開發(fā)動態(tài)分析和油藏數值模擬也有著重要意義[1-2]。近年來,隨著對國內碳酸鹽巖油藏的進一步勘探開發(fā),很多學者也開展對碳酸鹽巖儲層的相對滲透率研究[2-8]。但是缺少對強親油型碳酸鹽巖儲層的相對滲透率曲線特征參數和曲線形態(tài)及其影響因素的研究。筆者針對某碳酸鹽巖油田的天然巖心,通過實驗,得出了親油型碳酸鹽巖儲層巖心的特征相滲曲線,分析了儲層巖石的濕潤性,敏感性和流體物性等因素對相滲曲線的影響。研究了相滲曲線所反映的儲層特征和水驅油過程中流體對儲層的影響。

圖1 F1號巖心油水相對滲透率曲線

圖2 F4號巖心油水相對滲透率曲線

1 實驗巖心樣品和流體

1.1 實驗巖心樣品及其物性參數

油水相滲實驗采用的巖心取自某碳酸鹽巖油藏,按照設計要求,鉆取試驗用直徑為3．81cm的圓柱形樣品,樣品長度5．2cm到5．5cm之間,樣品孔隙度15%到30%之間,樣品氣測滲透率1毫達西到100毫達西之間。

1.2 實驗流體

實驗所用地層水是根據該油藏地層水礦化度特征配置的模擬地層水,模擬地層水主要離子含量和礦化度參數見表1,模擬地層水的粘度為1．625mPa·s,密度為1．147g/cm3,實驗用油為配置的模擬油,模擬油粘度13．885mPa·s,密度約0．865g/cm3,模擬地層水和模擬油用微孔濾膜過濾后密封保存。

2 實驗流程及結果

圖3 F2號巖心油水相對滲透率曲線

表1 地層水礦化度數據

圖4 F5號巖心油水相對滲透率曲線

圖5 F3號巖心油水相對滲透率曲線

表2 油水相滲實驗數據

實驗采用非穩(wěn)態(tài)法測定巖心樣品的油水相對滲透率,為了簡化實驗過程,實驗在室溫(約25℃)下進行,主要實驗步驟:

(1)將巖心清洗后烘干,稱干重,抽真空飽和模擬地層水,稱濕重后求得有效孔隙度。

(2)用模擬油驅替巖心中的地層水,只到巖心不再出水為止,確定束縛水飽和度。

(3)將巖心放置一段時間,恢復巖心的濕潤性。

(4)采用非穩(wěn)態(tài)恒速法,以合適的驅替速度進行水驅油實驗,記錄各個時間段的產水量,產油量和驅替壓差,直到出口含水率超過99%或注水超過30倍孔隙體積之后,測定殘余油下水相滲透率,實驗結束。

3 實驗結果分析

從表2中可以看出,實驗巖心同時具有水濕和油濕的特征。根據前期研究,該儲層同類巖心具有強水鎖效應,水鎖效應使巖心束縛水飽和度增加,巖心孔隙中油水界面的毛管阻力增加,使得最大含水飽和度時的水相相對滲透率異常偏低,故該碳酸鹽儲層應為油濕。

實驗流體粘度比對相對滲透率曲線也會產生影響,根據柯屯的水膜理論可以推測,當儲層為油濕儲層,油以油膜形式覆蓋于巖石孔隙表面,粘度小的地層水在其上流過時,油膜起著摩擦作用,使得水相滲透率降低。同時由于儲層為強油濕,油膜厚度較大,殘余油飽和度較高,采出程度也較低。

從油水相對滲透率曲線形態(tài)上看,主要的差異在于水相相對滲透率曲線。根據王國先等[9]對水相滲透率曲線的形態(tài)特征的分類,本次試驗有三種類型,主要為水相上凸型(圖1．2．3),它反映儲層灰泥含量較低且不易膨脹,孔隙度滲透率較大。巖心F5(圖4)為水相下凹型,它反映儲層敏感性較高,主要是水敏性,使得孔喉被堵塞,流動阻力變大。巖心F3(圖5)為水相靠椅型,它反映儲層中發(fā)育微裂縫,在實驗過程中微裂縫擴大,使得孔隙度滲透率變大,水相滲透率也隨之上升。

4 結語

(1)碳酸鹽巖相滲實驗表明,該碳酸鹽巖儲層為油濕型儲層,且水鎖損害程度較大,兩相區(qū)寬度較窄,殘余油飽和度下水相滲透率偏低,大部分小于20%。(2)根據柯屯水膜理論,流體物性對儲層影響較大,粘度較高的油覆蓋在巖石孔隙表面,使水相滲透率降低,同時也使殘余油飽和度變大,采出程度降低。(3)巖心水相滲透率呈現(xiàn)上凸形,下凹形和靠椅型三種形態(tài),反映儲層孔隙結構相對均一,有較強的水敏感性,同時還發(fā)育著微裂縫,體現(xiàn)了該碳酸鹽儲層滲流規(guī)律具有復雜性和多變性。

[1]沈平平．油層物理實驗技術[M].北京:石油工業(yè)出版社,1995．[2]馬志元,高雅文譯.油藏相對滲透率[M].北京:石油工業(yè)出版社,1990.

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[9]王國先,謝建勇,李建良,等.儲集層相對滲透率曲線形態(tài)及開采特征[J].新疆石油地質,2004,03:301-304.

付紫陽(1989—),男,在讀碩士研究生,主要從事油藏數值模擬方面的研究工作。