图 5 原油采出程度与驱替速度的关系 图 6 5 号岩心驱替和渗吸作用下含油孔径分布变 化
心为例 , 实验结果见图 6。 从图 6 可见 :
在岩心原始含油 ( S oi ) 时 , 测出的含油孔径分布为两个峰, 一个峰
表示的是小孔道部分, 另一个峰表示的是大孔道部分。 经过重水驱替到残余油( S or ) 后 , 测出的含油孔径分 布只为一个峰 , 这个峰表示的是小孔道部分, 且幅度比原始含油时测得的小孔道部分的幅度要小。 这说明 了亲水性特低渗透砂岩因孔径很小, 而毛管力作用很大 , 水驱油过程中存在着明显的渗吸作用 , 即基质 小孔道中的原油靠毛管力的作用吸入水排出油。所以, 发挥好毛管力吸入水排出油的渗吸作用 , 对提高 储层基质采收率具有重要意义。而大孔道部分的油主要是依靠驱动力的作用使微裂缝及基质大孔道中的 原油被驱替采出。 在 5 号低渗透岩心水驱油过程中, 靠渗吸作用驱出的采收率占总采收率的 20% 。因 此 , 在低渗透裂缝性亲水砂岩油藏中 , 渗吸的作用是不可忽略的。 总之, 对于含微裂缝的储层岩心 , 基质的吸水条件是采用最佳的水驱速度, 靠毛管力渗吸作用使基 质小孔隙吸水排油 , 靠驱动力的作用驱替基质大孔隙中的原油, 两者的最佳组合可得到较好的驱油效果。 [ 参考文献 ]
江 汉石油学院学报 2001 年 9 月 第 23 卷 增刊 Journal of Jianghan Petroleum Inst itute Sep . 2001 V ol . 23 Sup.
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低渗透裂缝性砂岩油藏渗吸机理及其数学模型
杨正明, 朱维耀 陈 权, 尚根华
( 中油勘探开发科 学研究院廊坊分院 , 河北 廊坊 065007)
1. 2 岩心 裂缝接触面大 小对渗吸的影响 图 1 岩样采收率变化曲线 ( 上、 下皆与水接触 ) 图 2 不同接触面大小对采出程度的影响 图 2 表示不同接触面
[ 收稿日期 ] 1999 11 26 [ 基金项目 ] 中国石油天然气集团公司 “ 九五”重点攻关课题。 [ 作者简介 ] 杨正明 ( 1969 ) , 男 , 1991 年石油大学毕业, 在读博士生 , 现主要从事油藏数值模拟研究工作。
2 1D D
t
- a2 e 1 。 L2 e
-
2D D
t
- a3 e
-
2D D
t
;
( 1) ( 2)
1D
k
r
cos
o w
和
3
分别是三个不可逆传输过程中的流速 ; a1 , a2 , a3 ,, Nhomakorabea2D
,
3D
是式 ( 1) 中的参数, 可以通过最
o
优化的方法求出; L e 为特征长度 , L e =
Vb ; 为油水界面张力; k 为渗透率 ; 为孔隙度; ∑A i / L A i 为水相密度 ; 为油相密度。
[ 1] 秦同洛 . 对低渗透油田开发的几点意见 [ A ] . 中国石油天然气总公司石油勘探开发科学研究院 . 科技论文集 ( 油田开发工程 ) [ C] . 北京 : 石油工业出版社 , 1996. 62～ 64. [ 2] Louis Cuiec. O il recovery by imbibit ion in low -per mab ilit y chalk [ J ] . S PE Format ion Evalu ti on , 1994.
[ 1]
1 自发渗吸实验
实验采用人造岩心介质 , 润湿性为亲水型, 直径 2. 4 cm 。 实验模拟油为大庆原油。实验时将岩样置于充满流体的烧杯 中 , 模拟裂缝系统的基质渗吸现象。 岩心基本参数和边界条件 见表 1。 1. 1 岩心长度对渗吸的影响 图 1 表示不同岩心长度对渗吸的影响。 从图中可见 , 无论 边界条件怎样 , 岩心的渗吸速度随着岩心的长度变大而降低 , 即短岩样的渗吸速度比长 岩样的渗吸速度要快。这 就 说明 了 在低 渗 透油 藏 中 , 当裂缝系统比较发育 时 , 裂缝的长度则比较短, 这样基质与裂缝系统的渗 吸速度就比较大, 有利于 水驱油。
图 3 不同开启位置对采 出程度的影响 图 4 不同 油水条件对采出程度的影响
2 自发渗吸数学模型
我们改进了三重指数函数模型来研究低渗透油藏基质系统中的油渗吸到裂缝系统中去的过程。此模 型不但可以考虑基质系统和裂缝系统的连通孔隙部分, 而且还考虑了基质系统中的死孔隙部分。 因此, 用 此模型更能反映低渗透油藏的渗吸特征。模型为 R ec = 1 - a1 e tD = t 式中, 1,
1D D
t
- a 3e - a 2e 。
-
2D D
t
。 。
( 3) ( 4) ( 5)
2) 不考虑死孔隙的体积或死孔隙中的油量很少, 模型为
- 1D tD - 2D tD
3) 油快速的从基质 裂缝界面到裂缝系统 , 且不考虑死孔隙的体积或死孔隙中的油量很少 , 模型为
1D D
t
现在人们比较常用的渗吸方程即为式 ( 5) 。 根据室内实验研究 , 先对低渗透油藏特性的渗吸数据进行归一化处理。 对采出程度与时间关系曲线中 的时间用无因次时间 tD 来表示。
第 23 卷增刊
杨正明等 : 低渗透裂缝性砂岩 油藏渗吸机理及其数学模型
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3 驱替条件下的渗吸实验
在本实验过程中, 所用的岩心为大庆头台油田储层岩心 , 用重水驱替模拟油。因为重水中的氘与核 磁仪质子不发生共振, 不产生核磁共振信号, 因此可以利用核磁共振弛豫时间谱探测出驱替过程中不同 驱替压力下, 岩心中的含油孔径分布和被驱出油的孔径分布 , 从而研究驱替条件下渗吸的渗流机理。 3. 1 水驱油时的最佳渗流速度 由于头台油田储层岩心的亲水性 , 水驱油中, 当渗流速度较低时, 易于发挥毛管力的吸水排油作用; 当渗流速度较高时 , 则可充分发挥驱动力的作用。因此要达到最佳驱油效果, 存在一个最佳的驱替速度, 以综合发挥毛管力的渗吸作用和驱动力的驱替作用。 图 5 表示的是 3 块大庆头台油田岩心 ( 2, 4, 5 号) 水驱油时驱替速度与原油采出程度关系的实验结 果图。从图 5 可见, 当驱替速度小于 1. 4 m / d 时 , 采出程度随驱替速度的增大而增大 ; 当驱替速度大于 1. 4 m/ d 时, 采出程度随驱替速度的增大而减小。因此 , 大庆头台油田岩心水驱油的最佳渗流速度约为 1. 4 m/ d 。此时 , 可以根据油田的具体情况, 确定合理的注水量。 3. 2 含有微裂缝储层岩心基质的吸水条件 采用核磁共振弛豫时间谱毛管孔径分布测试技术, 得到了岩心中原始含油的毛管孔径分布及重水驱 后残余油的毛管孔径分布, 来研究大庆头台油田低渗透岩心的亲水情况 , 即渗吸问题。以 5 号低渗透岩
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江 汉 石 油 学 院 学 报
2001 年 9 月
大小对渗吸的影响。从图 2 可见 , 岩心的开启面越大, 渗吸速度就越大。在图 2 中, 两面开启的 ( 大的 接触面积) 渗吸速度要比一面开启的 ( 小的接触面积) 渗吸速度要大。这亦说明了在低渗透油藏中 , 当 裂缝系统比较发育时, 裂缝与基质的接触面积则比较大 , 这样基质与裂缝系统的渗吸速度就比较大 , 有 利于水驱油。 1. 3 岩心 裂缝接触面位置对渗吸的影响 图 3 表示不 同接触面位 置 对渗吸的影响。从图 3 可 见 , 岩心的开启面的位置不 同 , 其渗吸速度亦不同。 在图 3 中, 上端开启的渗吸速度要 比只下端开启的渗吸速度要 大。 这是因为上端开启有利于 发挥重力的作用。 1. 4 岩心 裂缝中不同流体 条件对渗吸的影响 图 4 表示不同流体条件下对渗吸的影响。从图 4 可见, 岩心与裂缝间的流体条件不同 , 其渗吸速度 亦不同。在图 4 中 , 上下皆水的渗吸速度要比上油下水的渗吸速度要小。 1. 5 油水重力差、初始饱和度、老化时间对渗吸的影响 室内实验研究表明 , 油水重力差越小 , 初始饱和度越大 , 老化时间越小 , 其渗吸速度越大 ; 反之则 渗吸速度越小。老化时间越小, 说明了润湿性越亲水, 其渗吸速度越大。
[ 摘要 ] 研究了低渗透裂缝性砂岩油藏的渗吸机理 , 分析了各种因素对自发渗吸的影响。对 低渗透岩心的自 发渗吸实验数据进行了归一化处理 , 改进了三重指数函数模型 , 使之更好地符合低渗透裂 缝性砂岩油藏的 自发渗吸特性。利用常规室内水驱油实验和核磁共振成像技术 , 研究了驱替条件下渗吸的问题。提出了在 低渗透岩心水驱油过程中存在最佳渗 流速度 ; 并分析了在水驱油过程中的渗吸机理 , 为低 渗透裂缝性砂岩 油藏的水驱油开发提供理论指导。 [ 关 键词 ] 低 渗透油气藏 ; 裂缝性油气藏 ; 渗透 ; 吸收 ; 自发渗吸 ; 驱替渗吸 ; 数学模型 [ 中 图分类号 ] T E344; T E348 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1000 9752 ( 2001) 增刊 0025 03
,
w
为
油、 水粘度 ; t 为时间; V b 为岩块体积; A i 为 i 方向开启面面积 ; L A i 为以渗吸前缘到未流动前面边界的距离; 为润湿角;
r
=
*
,
=
w
-
o
,
w
o
下面讨论几种特殊情况 : 1) 油快速的从基质 裂缝界面到裂缝系统 , 模型为 R ec = 1 - a 1e R ec = 1 - a 1e R ec = 1 - a 1e
[ 编辑 ] 胡号寰
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JOURNAL OF JIANGHAN PETROLEUM INSTITUTE
Sep. 2001
unconf ormit y reservo irs w ould be chosen in Hongze-Gaoyo u block as an o bject of ex pl orat io n, int er nal st ructural reservo ir s w ould be cho sen in Binhai-Daf eng block, L ow er P aleo zoic st ruct ur al reser voirs w ould be chosen in Jurong -Hai'an block , and U pper m eso -Paleozoic er at hem is considered simult aneously , Yix ing-Changshu blo ck is an area of ex plo ration deferment . Key words : Lo w er Yangt ze ; g eol ogic st ruct ure ; st rat ig raphic sequence ; squeezing ; ex t ensio n; evaluat io n; ex plo rat io n direct ion 16 Potential of Upper Pal aeozoic Oil and Gas Exploration in Machang Area XIA Cha ng -hua i, LI Li, ZHOU Hai -bin , GU Hui -x in , HU Shuang -quan , LI Xin -she , Z ENG Ho ng -bing , LIU We n -ying