裂縫性特低滲油藏滲吸效果影響因素實(shí)驗(yàn)研究

劉長(zhǎng)利，劉 欣，張莉娜，陳貞龍

(1.中石化華東油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京 210011；2.中石化華東油氣分公司 石油工程技術(shù)研究院，江蘇 南京 210031)

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裂縫性特低滲油藏滲吸效果影響因素實(shí)驗(yàn)研究

劉長(zhǎng)利1，劉 欣2，張莉娜1，陳貞龍1

(1.中石化華東油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，江蘇 南京 210011；2.中石化華東油氣分公司 石油工程技術(shù)研究院，江蘇 南京 210031)

注水開發(fā)已成為裂縫性特低滲油藏開發(fā)的必由之路，但由于儲(chǔ)層微裂縫發(fā)育，非均質(zhì)嚴(yán)重，油水井暴性水淹，導(dǎo)致水驅(qū)采收率較低。滲吸采油是該類油藏重要的采油方式，利用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)研究了注入水礦化度、巖芯滲透率、含油飽和度、表面活性劑、原油黏度和溫度等因素對(duì)特低滲油藏滲吸效果的影響。結(jié)果表明，在裂縫性特低滲油藏的開發(fā)過(guò)程中，當(dāng)周圍環(huán)境注入水礦化度小于巖芯內(nèi)地層水礦化度或加入表面活性劑均可顯著提高滲吸程度；滲透率越高，原油黏度越小，含油飽和度越大，毛細(xì)管滲吸作用越強(qiáng)，最終滲吸采出程度越大；溫度的升高可提高初期滲吸速率，但最終滲吸采出程度基本相同，溫度不是影響裂縫性特低滲油藏滲吸效果的直接因素。

特低滲裂縫性油藏； 滲吸； 采收率； 影響因素

隨著全球石油需求的快速增長(zhǎng)以及石油勘探開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，特低滲油藏已逐步成為我國(guó)未來(lái)石油勘探開發(fā)的重要研究對(duì)象。特低滲油藏常伴隨有裂縫和微裂縫等裂縫系統(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間水驅(qū)后裂縫系統(tǒng)中會(huì)儲(chǔ)存大量地層水，裂縫中的地層水可通過(guò)滲吸作用進(jìn)入油藏基質(zhì)，滲吸采油是裂縫性油藏的重要采油機(jī)理[1-3]，其中毛細(xì)管力是主要?jiǎng)恿4-6]。特低滲透油藏的滲吸影響因素很多，國(guó)內(nèi)外很多專家學(xué)者做了一些研究工作[7-11]，但滲透率在特低滲油藏范圍內(nèi)的研究較少。本文利用滲吸采油機(jī)理，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究裂縫性特低滲油藏滲吸采油的影響因素，并根據(jù)滲吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析研究主要影響因素對(duì)滲吸采油效果的影響規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及材料

實(shí)驗(yàn)儀器：多功能動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)，南通華興石油儀器有限公司；BH-1型巖芯抽空加壓飽和裝置，海安石油科研儀器有限公司；析油儀、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱等。

實(shí)驗(yàn)材料：天然巖芯(具體參數(shù)見表1)、模擬地層水(不同礦化度模擬水組成見表2)、柴油、長(zhǎng)慶油田某區(qū)塊脫水原油、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%表面活性劑AES等。

表1 實(shí)驗(yàn)巖芯參數(shù)

表2 不同礦化度模擬水組成 mg/L

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

(1)巖芯預(yù)處理：初選天然巖芯，編號(hào)記錄干重、長(zhǎng)度，并計(jì)算氣測(cè)滲透率、孔隙度。

(2)測(cè)定巖芯飽和水、飽和油，并計(jì)算含油飽和度。

(3)滲吸實(shí)驗(yàn)。

①考察巖芯滲透率對(duì)裂縫性低滲透油藏滲吸效果的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案(見②—⑥)將不同編號(hào)巖芯放入析油儀中，每隔一段時(shí)間記錄析出油的體積，直至體積穩(wěn)定，計(jì)算采收率。

②考察脫水原油、柴油與復(fù)配現(xiàn)場(chǎng)脫水原油黏度對(duì)裂縫性低滲透油藏滲吸效果的影響。實(shí)驗(yàn)方法同①。

③考察含油飽和度對(duì)裂縫性低滲透油藏滲吸效果的影響。實(shí)驗(yàn)方法同①。

④考察地層水礦化度(其中地層水按長(zhǎng)慶油田某區(qū)塊礦化度配置)對(duì)裂縫性低滲透油藏滲吸效果的影響。實(shí)驗(yàn)方法同①。

⑤考察表面活性劑對(duì)裂縫性低滲透油藏滲吸效果的影響。實(shí)驗(yàn)方法同①。

⑥考察溫度30、50、70 ℃(此時(shí)滲透率、模擬油黏度、地層水、含油飽和度應(yīng)相近)對(duì)裂縫性低滲透油藏滲吸效果的影響。實(shí)驗(yàn)方法同①。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同地層水礦化度條件下滲吸采油規(guī)律

原始巖芯飽和地層水礦化度為40 000 mg/L，待飽和油后固定實(shí)驗(yàn)溫度為30 ℃，各巖芯滲透率、模擬油黏度、原始巖芯飽和地層水礦化度、含油飽和度基本保持一致，將各巖芯置于不同礦化度的模擬注入水中，研究模擬將3-17、3-16、3-1三塊巖芯置于礦化度分別為10 000、40 000、70 000 mg/L的模擬水中進(jìn)行滲吸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示。

從圖1中可以看出，模擬注入水礦化度對(duì)滲吸采收率具有明顯影響，其中置于礦化度10 000 mg/L模擬注入水中的巖芯最終滲吸采出程度達(dá)10%以上，而置于礦化度70 000 mg/L模擬注入水中巖芯滲吸采出程度基本為0。當(dāng)周圍環(huán)境注入水礦化度小于巖芯內(nèi)地層水礦化度時(shí)，由于離子質(zhì)量濃度差的存在，巖芯內(nèi)地層水離子會(huì)向周圍環(huán)境擴(kuò)散，而周圍環(huán)境注入水也必會(huì)通過(guò)高滲喉道進(jìn)入巖芯，這樣可使巖芯內(nèi)部和周圍環(huán)境產(chǎn)生驅(qū)替壓差，進(jìn)而將油驅(qū)出。當(dāng)周圍環(huán)境注入水礦化度大于巖芯內(nèi)地層水礦化度時(shí)，巖芯內(nèi)地層水離子質(zhì)量濃度要小于周圍環(huán)境注入水離子質(zhì)量濃度，與前面相反，巖芯內(nèi)部壓力較小導(dǎo)致巖芯內(nèi)的原油較難被驅(qū)出。

圖1 不同礦化度模擬注入水對(duì)滲吸采出程度的影響

2.2 不同巖芯滲透率條件下滲吸采油規(guī)律

固定實(shí)驗(yàn)溫度為30 ℃，模擬油黏度、原始巖芯飽和地層水礦化度、注入水礦化度和含油飽和度基本保持一致，將不同滲透率的巖芯置于相同礦化度的模擬注入水中，研究巖芯滲透率對(duì)滲吸采出程度的影響。待飽和油后將3-16、8-58、15-365三塊滲透率分別為2.7×10-3、7.2×10-3、15.4×10-3μm2的巖芯置于40 000 mg/L的模擬注入水中進(jìn)行滲吸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同巖芯滲透率對(duì)滲吸采出程度的影響

從圖2中可以看出，隨著基質(zhì)巖芯滲透率的升高，初期滲吸采油速率和最終滲吸采出程度也隨之升高?；|(zhì)巖芯滲透率越大，基質(zhì)巖芯中的孔隙連通性越好，可通過(guò)滲吸作用將水以更快的速度吸入基質(zhì)巖芯中，從而使水能更快速地驅(qū)替出基質(zhì)巖芯中的原油，因此滲吸采油速率越大。滲吸主要受毛細(xì)管力控制，隨著基質(zhì)巖芯滲透率的增加，基質(zhì)巖芯內(nèi)部孔隙增多且孔喉性質(zhì)逐漸變好，毛細(xì)管滲吸作用增強(qiáng)，因此最終滲吸采出程度就越高。

2.3 不同含油飽和度條件下滲吸采油規(guī)律

固定實(shí)驗(yàn)溫度為30 ℃，各巖芯滲透率、模擬油黏度、原始巖芯飽和地層水礦化度和注入水礦化度基本保持一致，將不同含油飽和度的巖芯置于相同礦化度的模擬注入水中，研究含油飽和度對(duì)滲吸采出程度的影響。將3-12、3-14、3-15和3-16四塊含油飽和度分別為23%、38%、44%和57%的巖芯置于40 000 mg/L的模擬注入水中進(jìn)行滲吸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同含油飽和度對(duì)滲吸采出程度的影響

從圖3中可以看出，在一定范圍內(nèi)，滲吸采出程度隨著含油飽和度的增加而增加，這說(shuō)明滲吸作用主要發(fā)生在較高的含油飽和度條件下，即油藏的開發(fā)初期。在裂縫性油藏的開發(fā)中，隨著水驅(qū)過(guò)程的深入，裂縫系統(tǒng)及基質(zhì)系統(tǒng)中的含油飽和度逐漸降低，巖芯自發(fā)滲吸采出的油在裂縫滲流中的分布狀態(tài)發(fā)生改變，成為分散相狀態(tài)而失去實(shí)際流動(dòng)能力，這時(shí)基質(zhì)巖芯的自發(fā)滲吸采油過(guò)程便趨于停止。

2.4 表面活性劑對(duì)滲吸采油規(guī)律的影響

固定實(shí)驗(yàn)溫度為30 ℃，各巖芯滲透率、含油飽和度、模擬油黏度、原始巖芯飽和地層水礦化度和注入水礦化度基本保持一致，將不同巖芯分別置于加入與未加表面活性劑的模擬注入水中，研究表面活性劑對(duì)滲吸采出程度的影響。將3-2和3-16兩塊巖芯分別置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的AES表面活性劑和不加表面活性劑的40 000 mg/L的模擬注入水中進(jìn)行滲吸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 表面活性劑對(duì)滲吸采出程度的影響

從圖4中可以看出，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的AES表面活性劑可顯著提高滲吸采出程度，最終采出程度可達(dá)6.4%。表面活性劑提高特低滲油藏滲吸采出程度的原因主要是該質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面活性劑雖然通過(guò)降低油水界面張力對(duì)滲吸效果產(chǎn)生了負(fù)面影響，但是加入表面活性劑后改變了巖芯的潤(rùn)濕性，使?jié)櫇窠佑|角變小，促進(jìn)了油藏的滲吸效果，且其正面影響超過(guò)了因界面張力降低產(chǎn)生的不利影響，使?jié)B吸采出程度得到提高。因此在使用表面活性劑時(shí)，需考慮界面張力和潤(rùn)濕性的綜合影響，提高滲吸采出程度[12]。

2.5 不同原油黏度條件下滲吸采油規(guī)律

固定實(shí)驗(yàn)溫度為30 ℃，各巖芯滲透率、含油飽和度、原始巖芯飽和地層水礦化度和注入水礦化度基本保持一致，將飽和有不同黏度模擬油的巖芯置于相同礦化度的模擬注入水中，研究原油黏度對(duì)滲吸采出程度的影響。將3-16、3-1和3-6三塊模擬油黏度分別為3、10、20 mPa·s的巖芯置于40 000 mg/L的模擬注入水中進(jìn)行滲吸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同原油黏度對(duì)滲吸采出程度的影響

從圖5中可以看出，隨著原油黏度的增加，采出程度下降。原油黏度越大，油水兩相之間的界面張力越大，實(shí)現(xiàn)自發(fā)滲吸采油需要的毛細(xì)管力就越大；同時(shí)隨著原油黏度的增大，基質(zhì)巖芯和裂縫中原油的流動(dòng)能力變差，注入水經(jīng)滲吸作用進(jìn)入基質(zhì)巖芯的水驅(qū)油程度減小，從而降低了油藏的滲吸采出程度；與此同時(shí)，隨著原油黏度增大，使得水油流度比增大，裂縫中油相的流動(dòng)能力小于水相的流動(dòng)能力，從而使生產(chǎn)井產(chǎn)出水增多。

2.6 不同溫度條件下滲吸采油規(guī)律

固定各巖芯滲透率、含油飽和度、模擬油黏度、原始巖芯飽和地層水礦化度和注入水礦化度基本保持一致，將巖芯分別置于不同溫度的模擬注入水中，研究溫度對(duì)滲吸采出程度的影響。將3-16、3-4和3-5三塊巖芯分別置于40 000 mg/L的模擬注入水中，并分別放于30、50、70 ℃恒溫箱中進(jìn)行滲吸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同溫度對(duì)滲吸采出程度的影響

從圖6中可以看出，溫度對(duì)于初期滲吸速率影響較大，溫度越高，初期滲吸速率越大，但是溫度對(duì)最終滲吸采出程度影響不大，單純的溫度升高對(duì)滲吸效果的影響很小，最終滲吸采出程度基本相同。因此，溫度不是影響滲吸效果的直接因素，而是通過(guò)溫度影響其他影響因素，從而影響最終的滲吸采出程度。

3 結(jié) 論

(1)當(dāng)注入水礦化度小于地層水礦化度時(shí)，產(chǎn)生的離子質(zhì)量濃度差使得滲吸采出程度較大；當(dāng)注入水中加入表面活性劑后，由于巖芯潤(rùn)濕性發(fā)生改變，使得滲吸采出程度明顯變大。

(2)裂縫性特低滲油藏滲透率越高，原油黏度越小，含油飽和度越大，毛細(xì)管滲吸作用越強(qiáng)，最終滲吸采出程度越大。

(3)溫度越高，初期滲吸速率越大，但最終滲吸采出程度基本相同。溫度不是影響特低滲裂縫性油藏滲吸效果的直接因素，而是通過(guò)溫度影響其他影響因素，從而影響最終的滲吸采出程度。

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(編輯 宋官龍)

Experimented Study on the Influence Factors of Spontaneous Imbibition in Ultra Low Permeability Fractured Reservoir

Liu Changli1, Liu Xin2, Zhang Lina1, Chen Zhenlong1

(1.PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,HuadongBranchCompany,SINOPEC，NanjingJiangsu210011,China; 2.EngineeringResearchInstitute,HuadongBranchCompany,SINOPEC，NanjingJiangsu210031,China)

Water flooding development has become the only way for the ultra low permeability fractured reservoir development. However, due to the problems of reservoir micro fracture development, serious heterogeneity and critical water, resulting the water flooding recovery was low.Spontaneous imbibition oil production is an important way of oil production in this kind of reservoir, on the basis of the use of indoor experiment, the salinity of injected water, core permeability, oil saturation, surfactant, oil viscosity and temperature in a low permeability fractured reservoir were studied systematically. Experimental results show that when the environment formation water salinity is less than the mainland core layer water salinity, or joining a surface active agent could significantly improve spontaneous imbibition effect. as the permeability and oil saturation increased and the crude oil viscosity decreased; capillary imbibition became stronger and the ultimate imbibition recovery is greater; the increase of temperature can increase the initial imbibition rate, but the ultimate imbibition recovery is basically the same, the temperature is not the direct acting factors about imbibition effects in ultra low permeability fractured reservoir.

Ultra low permeability fractured reservoir； Spontaneous imbibition； Recovery ratio； Influencing factors

1672-6952(2017)03-0035-04 投稿網(wǎng)址：http://journal.lnpu.edu.cn

2017-03-02

2017-03-23

劉長(zhǎng)利(1962-)，男，高級(jí)工程師，從事油氣田開發(fā)方面研究；E-mail：czlneo@163.com。

TE357

A

10.3969/j.issn.1672-6952.2017.03.008