第２６卷第５期大庆石油地质与开发Ｐ－Ｇ．０．Ｄ．Ｄ．２００７年１０月・６Ｌ
文章编号：１０００－３７５４（２００７）０５—００６１＿０３特低渗透储层油水两相非达西渗流特征曹雏政，肖鲁川，曹维福，许云龙（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆１６３７１２）摘要：以榆树林地区特低渗透岩样油水两相渗流实验为实例，对特低渗透岩样在不同含水饱和度下的拟启动压力进行了研究，通过对实验数据进行的理论分析．得到了描述油水两相非达西渗流的经验关系式。对稳态法测定的特低渗透岩样油水两相相对渗透率曲线进行研究的结果是：当空气渗透率小于２ｘ１０一岫２时，油水的相对渗透率就依赖于油水渗流速度，对油相影响较大，流速越低，油相相对
渗透率也越低，油水两相同时渗流时的拟启动压力比单相时要大很多。关键词：特低渗透；油水两相；非达西；渗流中圈分类号：｜１１８１２文献标识码：Ｂ
Ｃｈａｒ舵ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｏｎ・Ｄａｒｃｙ
ｎｏｗｖｅＩｏｄ印ｏｆｏ．Ｉ．ｗａｔｅｒｐｈａｓ鼯
ｉｎｅｘｔｒａ－ＩｏｗｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｖｒｅｓｅｒｖＯｉｒｓＣＡＯＷｅｉ—ｚｈｅｎｇ，ⅪＡ０ｈ－ｃｈｕ锄，ＣＡＯＷｅｉＩｈｌ，ＸＵＹｕｎ－ｌ蚰ｇ
（Ｅ印幻ｍ出ｎ口埘Ｄ啦咄ｐ桃眦胁删血瓜￡ｆ￡姚ｏ，Ｄ叼沁０ｉ∥ｋ埘ｃｏ叩哪’血正，Ｄ８ｑ妇１６３７１２，矾ｉ船）
Ａｂｓｈ．ａｃｔ：Ｔｈｅｏｉｌ－ｗａｔｅｒｐｈａｓｅｓｓｅｅｐａｇｅｅｌｐｅ五ｍｅｎｔ彻出ｅｅｘｌｆａ’ｌｏｗｐｅｎｎｅａｂｄｉｔｙ明ｍｐｌｅｓｐｒｏｄｕｅｅｄ
ｆｒｏｍＹｕｓｈｕｌ－ｎ０ｉｌ
Ｆｊｄｄｗｅｒｅｔａｋｅｎｆ矗ｅｘａｍＰｌｅｔ０ｉｕｕｓｔｒ８ｔｅｔｌｌｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｆｐｓｅｕｄ０一ｋｉｃｋｏⅡｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｅｘｔｒａ－】ｏｗｐｅ儿ｎｅａｂｉｌｉｔｙｓａｍｐｌｅｓｕｎ—
ｄｅｒｄｉⅡｂｒｅｎｔｗａｔｅｒｓａｔｕｍｔｉｏｎｓ．Ｅｍｐｉ矗ｃａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｄｅｎｎｉｎｇｔｈｅｏｉｌ—ｗ８ｔｅｒｎｏｎ－Ｄａｍｙ妇ｏｗｗ船ａｃｌｌｉｅｖｅｄｂｙ山ｅｏｒｅｌｌｅａｌｌｙ
ａｎａｌｙｚｉｎｇｎｌｅｅｌｐｅｒｉｍｅｎｔｄａｔａ．Ｔｈｅａｎａｌｙ出ｓｒ髓ｕｈｏｆｒｃｌａｔｉｖｅｐｅ咖ｅａｂｉｌｉ可ｃｕｒ＂ｏｆｏｄ—ｗａｔｅ‘ｐｈａｓｅｓｉｎｅｘⅡａ－Ｊｏｗｐｅｒｍｅａ・
ｂｉｌ毋ｓａｍｐｌ髓ｍｅａｓｕｒｅｄｂｙ蚰曲ｅｓｔａｔｅｍｅｔｈｏｄｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅａｉｒｐｅ瑚ｅａｂｉｌｉｔｙｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ２ｘ１０－。斗ｍ。，ｔｈｅｒｅＪａ－
６ｖｅｐｅ珊ｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｉｌａｎｄｗｎｔｅｒｗｉｔｈｉｎｃｂｌｌｉＩｌｇｄ８Ｐｅｎｄｅｎｃｅ０ｎｏｄ—ｗａｔｅｒｓｅｅｐａｇｅ
ｖｅｌｏｅ时，ｈ船ｌａ。ｇｅｒｉｎｎｕｅｎｃｅｓｏｎｏｉｌ
ｐｈａ鸵，ｔｈｅ１０ｗｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｌｌｅｌｏｗｅｒｏｉｌｐｌｌａｓｅＩｅｌａｌｉｖｅｐｅ瑚ｅａｂｉｌｊｔｙ，蛐ｄｌｈｅｐｓｅｕｄｏ—ｋｉｃｋｏ伍ｐｒ髓ｓｕｒｅｏｆｏｉｌ－ｗａｔｅ‘ｐｈａｓｅｓ
ｓｉｒｎｕｌｔａｎｅｏｕｓｓｅｅｐａｇｅ诂ｍｕｃｈｌａｒ霉巳Ｉ血ａｎｔｈａｔｏｆｓｉｎｄ８ｐｈａｓｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘＩＩ丑一ｌｏｗｐｅ珊ｅａｂｉｌ时；ｏｉｌ州ａｔｅｒｐｈａ弛；加ｎ・Ｄａｒｃｙ；靶。ｐａｇｅ
特低渗透油藏储层孔道微细、渗透率低，油水流动时，渗流阻力大，岩石ｉＬ壁固体颗粒和液体界面之间相互作用明显，油水之间存在的毛管力始终发挥着作用，在不同含水饱和度下，渗流都会偏离达西定律…。反映这种渗流形态最主要的参数就是拟启动压力梯度，而拟启动压力梯度是含水饱和度的函数，是一个非常复杂的物理过程。因此对特低渗透油层在不同含水饱和度下的两相非达西渗流特征进行实验研究是非常必要的。１特低渗透岩样在不同含水饱和度下的渗流特征图１是一块典型岩样，在保持一定油水流量比例不变的情况下，变换不同油水渗流速度得到的不同含水饱和度下的两相渗流特征实验结果。从图中可以看出，在束缚水状态下，油相渗流曲线呈现出一定的非达西渗流，到了两相渗流阶段，由于油水两相的有效渗透率急剧下降，此时的渗流呈现较为明显的非达西渗流。到了残余油阶段，水相渗透率虽然会略有回升，但仍呈现一定的非达西渗流。图２是典型岩样在束缚水饱和度为０．４０９，岩心为水润湿状态下。油水渗流比例为４：ｌ时的实验结果。从渗流曲线可以看出，两相时的拟启动压力梯度比单相时的情况要大很多，这主要是毛管力作用的结果。由于特低渗透岩样的孔道微细，油水共同运移时会发生贾敏效应，因此毛管力表现为阻力形式，稳态法这种渗流机理与渗吸渗流是不同的，这导致油水两
收稿日期：２００６ｍ・０９作者简舟：曹维政（１９６３一），男．黑龙扛大庆人．高级工程师．从事油藏工程研究。
万方数据・６２・大庆石油地质与开发Ｐ．Ｇ．０．Ｄ．Ｄ．第２６巷第５期相时拟启动压力梯度的提高，使渗流出现较强的非达西渗流形态。岩石的渗透率越低，发生贾敏效应的概率也就越大”ｏ。根据大量微观模型实验发现，水驱油的初期．运动的油柱多是连续的，即使发生油柱卡断，也会很快聚集，贾敏效应较弱；但随着水驱的进行，连续油柱经常被卡断，产生大量的分散油珠，此时的贾敏效应大大增加了水驱油所需要的压力，反映在渗流特征上就是增加了拟启动压力梯度。｛：：誊嚣０．圈ｌ典型岩样不同古水饱和度下渗流曲线（２．３５×１０４皿２）｛道暑．１Ｓｅｑ珐ｇｅｃｌＩ！糟ｏｆｔ蹭ｉｃａｌｓａ＿ｐｌ髑Ⅲｌｄｅｒｄｉｆｆ口∞ｔ＂ｔ口∞“口ｔｉⅢ（２．艏ｘｌＯ‘３Ⅲ０’＆一是纂０．１２０．１０Ｏ．ｏＢＯ．∞０。４０．０２２不同含水饱和度下的两相拟启动压力梯度特点图３是由实验结果得到的典型岩样含水饱和度一拟启动压力梯度关系曲线，从图中可以看出，这种关系大致呈现出抛物线的二次曲线形式。Ｏ禽求饱和度／％圈３典型岩样拟启动压力橼度与音本饱和度关系（２．３５ｘ１驴’一）Ｐ垭３＂ｌａｔｉ∞岛ｌＩｉｐｂｅｔ－ｅｅｎｐｓｅＩｌｄｎｉｃｋ０１－ｆｐｒ脚ｅＦａｄｉｅｎｔ蛐ｄｎｔ时咖ａｔｉ硼（２．３６×ｌ矿ｈ疗ｏｆ伽ｉ∞ｌ＆－ｐｌｅ８图４是最大拟启动压力梯度＾一（峰值）与空气渗透率的关系，图中显示：当空气渗透率大于５×１０～ＩＬｍ２以后，最大拟启动压力梯度才较为平稳，这种关系具有较好的相关系数，可以达到ｏ．８７６４。具有较好的相关性，得到以下经验关系
＾一＝ｌ＿５０３８Ｋ：。’２”９（１）
空气穆透辛，１０＿３Ⅱ廿图４油水两相渗流最大拟启动压力梯度与空气渗透率的关系ＦｉＢ．４髓ｌａｔｉ∞ｓＩＩｉｐｂｅｔ＿ｅ帆眦ｉ山ｐ舶Ｉｌｄｎｉｃｋｏｆｆ
ｐｒ船咖Ⅺｇｒ８ｄｉ骶ｔｆｏｒｏｎｌ砒ｅｒ曲８辩ｓ舳Ｂｐａｇｅ
柚ｄａｉｒ
ｐ口岫ｉＨｔ，
将每块岩样的含水饱和度一拟启动压力梯度关系进行归一化（即都除上最大拟启动压力梯度），再将它们与含水百分数的关系进行对比，可以得到图５，对这些数据进行回归拟合后得到了如下二次曲线的关系Ａ１＝一３．２盯９，：＋３．１４２玑＋Ｏ．２１９５（２）
，＝一３．２８７９一＋３．１４２３ｚ十ｏ．２１９５舻卸．６９７８
含水西舟教圈５归—化拟启动压力梯度与古水百分数关系Ｆ培５Ｒｅｌａｔｉ∞曲ｉｐ
ｂｅｔ－ｅ曲叻ｒ阻ｌｉｚｅｄ删ｄ砒ｉｃｋｄｆｆ
ｐｒｅ８ｍＩｍｇｒａｄｉ册ｔａｎｄ－ａｔｅｒｃｕｔ
结合式（１）可以得到预测油水两相时拟启动压力梯度的经验关系式
Ａ一＝１．５０３８巧‘＋…９×（一３．２８７可：＋３．１４２玑＋ｏ．２１９５）（３）
３特低渗透岩样的两相相对渗透率曲线特征
油水相对渗透率资料是研究油水两相渗流的基础。实验采用的油水两相渗流方法为稳态法，实验用油为模拟油，粘度９．４２６ｍＰａ・ｓ，密度是０．８５８∥ｍＬ；水为３％Ｋｃｌ水，粘度为Ｏ，６３９ｌＩｎＰａ・ｓ，密度
是１．０１２昏，ｍＬ；实验温度是４５℃。图６是渗透率为１．１４ｘｌｏ～¨ｍ２岩样在不同渗
埘嚣Ｒ蒋怔杂掣ｌ 万方数据２００７年ｌｏ月曹维政等：特低渗透储层油水两相非达西渗流特征・６３・流速度下的油水相对渗透率曲线。从图中看出，由于在两相渗流区出现较强的非达西渗流，尤其是油相的相对渗透率变化较大，相对渗透率形态依赖于油水渗流速度，渗流速度高，则油水相对渗透率也较高；相对来说水相的相对渗透率变化不大，这是因为油相粘度较高，非达西渗流相对较为明显，对流速的依赖性较大”ｏＪ。图７是渗透率为３．８７×１０～肛ｍ２岩样在不同渗流速度下的油水相对渗透率曲线。对于这样渗透率的岩样，在两相渗流区出现的非达西渗流相对并不强烈，所以测得的相对渗透率形态基本不依赖于油水
渗流速度。此外由于低速渗流时所采用的基准渗透率也较低，故到残余油时水相渗透率会有所抬高。１００８０《
箍６０
婺加罂２０
∞勒∞７０鄹音水柏和度，％图６典型岩样不同流速下的油术相对渗透率曲线（丘＝１．１４×ｌ矿Ｉ时）Ｆｉｇ．６０ｉｌ／忱ｔｅｒｒｅｌａｔｉｖｅｐｅ姐嘲ｂｉｌｉ订ｃｕｗｅｏｆｔｙｐｉｃａｌ髓叩１日ｓ帅ｄ盯ｄｉｆ伯瑚ｔｆｌ四
ｖｅｌｏｃｉ订（丘－１．１４×１舻Ｉ一）
／神，曲／对／日／蓟／对
ｆ自，寸／ｓ）
／￥）
含水饱和度／％图７典型岩样不同流速下的油水相对渗透宰曲线（Ｊ轳３．８７ｘｌ口３Ｉ一）Ｆｉ辱７Ｏｉｌ／他ｔｅｒｒｅｌａｔｉ增ｐｅＨｅａｂｉｌｉｔｙ
ｃＩＩｒｖｅ
ｏｆｔ即ｉｃａｌ唧ｌｅｓＩＩｎｄ盯ｄｉｆｆｅｒ曲ｔｆｌ肝
７ｅｌ∞ｉｔ，（牛ｌ－１４×ｌ盯’磨）
４油水两相时拟启动压力梯度与单相时的差别束缚水时油相渗流和残余油时的水相渗流可以看做是单相渗流㈦“。图８显示了不同渗透率岩样在束缚水时油相渗流、残余油时的水相渗流、油水两相同时渗流时的最大拟启动压力梯度对比。从图中可以定空气落透率／ｌ旷“ｍ‘圈８不同渗透率岩样单相洛流与两相渗流拟启动压力梯度对比Ｆｉ玉８ｃｏ印盯ｉ８∞ｏｆｐｓ叫ｄｏ＿ｋｉｃｋｏｆｆｐｒ船ｓｕｍ删ｉｅｎｔｂｅ臼ｒ嘲８ｉｎｇＩｅｐｌＩａｓｅ∞ｑ，ＢｇｅａｌＩｄ０ｉ１１ａｔｅｒｐｈａ舳６８帕ｐ矩ｅｏｆ蛆印ｌ鹪－ｉｔｌｌｄｉｆｆｅｍｔＤｅｒ■ｅａｂｉｌｉｔ，性得到一个概念：油水两相同时渗流时的最大拟启动压力梯度要大于束缚水时油相渗流的拟启动压力梯度，而束缚水时油相渗流的拟启动压力梯度又大于残余油时的水相渗流的拟启动压力梯度，在空气渗透率小于２ｘｌＯ～叫１２以后，这种对比越是强烈。５结论（１）油水拟启动压力梯度是随含水饱和度变化的函数。（２）油水两相共渗时的拟启动压力梯度远大于束缚水时和残余油时的情况，两端拟启动压力梯度较小．拟启动压力梯度与含水饱和度的关系呈现抛物线形态。（３）对特低渗透岩样的两相相对渗透率曲线特征，空气渗透率小于２ｘｌｏ一斗ｍ２时，两相相对渗率曲线特征依赖于油水渗流速度，而空气渗透率大于２×１０～肛ｍ２以后，则两相相对渗透率曲线基本与油水渗流速度无关。参考文献：［Ｉ］姚约东．葛家理．低渗透油藏不稳定渗流规律的研究［Ｊ】．石油大学学报（自然科学版）。姗，２７（２）：５５｛８．［２］李劲峰．贾敏效应对低渗透油层有不可忽视的影响［Ｊ］．石油勘探与开发．１９盼，２６（２）：９３甜．［３】宋付权，刘慈群．低渗油藏的两相相对渗透率计算方法［Ｊ］．西安石油学院学报，２０００．１５（１）：９一１３［４］张光明．摩锐全．特低渗透油藏流体渗流特征试验研究【Ｊ］．江汉石油学院学撤．２００４。２６（１）：８８｛９．［５］肖鲁川，郑岩，甄力．特低渗透储层非达西渗流特征研究［Ｊ］．大庆石油地质与开发，２０００，１９（５）：２７椰．［６］兰玉渡．肖鲁川．赵玉珍．描述特低渗透油层两相渗流特征的改盛方法［Ｊ］．大庆石油地质与开发，２００２。２１（３）：５０｛２．编辑：邵宪志