低滲油藏滲流特征分析與調(diào)整對(duì)策

謝雪瑩+劉偉+萬(wàn)洪波+耿鵬鵬+李國(guó)強(qiáng)

摘要：近年來(lái)低滲透油氣藏已成為增儲(chǔ)的基礎(chǔ)資源，然而低滲透油藏的非線性滲流的影響因素、滲流規(guī)律的研究是目前低滲油藏的開發(fā)的關(guān)鍵。低滲透油藏由于滲透率低，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲流環(huán)境復(fù)雜，因而其油、水滲流特點(diǎn)、規(guī)律要比中高滲透儲(chǔ)層復(fù)雜得多。油田開發(fā)實(shí)踐表明：與中高滲油田相比，低滲透油田在開發(fā)效果上存在很大差異。其原因在于低滲透油氣藏滲流規(guī)律有著不同于中高滲油氣藏滲流規(guī)律的特殊性，二者在油田開發(fā)效果上存在的差異正是這種滲流規(guī)律的特殊性引起的。因此，必須加快特低滲油氣藏滲流機(jī)理研究，為低滲油氣藏穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：非線性滲流；低滲透油藏；耦合作用；穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)

低滲透油藏由于滲透率低，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲流環(huán)境復(fù)雜，因而其油、水滲流特點(diǎn)、規(guī)律要比中高滲透儲(chǔ)層復(fù)雜得多。油田開發(fā)實(shí)踐表明：與中高滲油田相比，低滲透油田在開發(fā)效果上存在很大差異。因此，必須加快特低滲油氣藏滲流機(jī)理研究，為低滲油氣藏穩(wěn)產(chǎn)增奠定基礎(chǔ)。由于低滲透油藏的特異性，使得低滲油藏的開發(fā)具有一定的難度，因此許多專家和研究人員對(duì)低滲的滲流機(jī)理和開發(fā)做了大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)際研究。油藏巖石和流體的物性參數(shù)是油藏開發(fā)研究的基礎(chǔ)，對(duì)于特低滲油藏具有物性復(fù)雜、滲流規(guī)律異常的特點(diǎn)，且低滲油氣藏的開發(fā)沒(méi)有同一固定的標(biāo)準(zhǔn)，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性得不到保證，且大量低滲油藏開發(fā)的疑難問(wèn)題尚未解決。本文通過(guò)文獻(xiàn)的調(diào)研，總結(jié)國(guó)內(nèi)外近年來(lái)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室對(duì)低滲和特低滲巖心樣品的測(cè)量方法和技術(shù)，歸納了實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，并提出了一些解決方案。

1低滲油氣藏非線性滲流的影響因素

①低滲透的非達(dá)西滲流現(xiàn)象，不僅是巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影響，而且也與巖石各相間的表面性質(zhì)、有效壓應(yīng)力、儲(chǔ)層比表面積作用、流體本身的流變性質(zhì)及巖石流體的耦合作用有關(guān)。②低滲油藏彈性能量小、油層孔喉細(xì)小、產(chǎn)油能力低、油井見(jiàn)注水效果緩慢、具有啟動(dòng)壓力梯度等特點(diǎn)，對(duì)此特征我國(guó)各個(gè)油田研究出了相應(yīng)的合理開采方案（控時(shí)注水、精布井網(wǎng)、注氣開采、合理壓裂）使得低滲油藏的開發(fā)得到進(jìn)一步發(fā)展。達(dá)西定律作為一個(gè)基本定律一直被廣泛的應(yīng)用于油藏工程計(jì)算中，然而在生產(chǎn)實(shí)踐中很多情況下涉及非達(dá)西滲流問(wèn)題。當(dāng)流體滲流速度很低或很高時(shí)，流體滲流規(guī)律會(huì)偏離達(dá)西線性滲流規(guī)律。在低滲透油氣田開發(fā)中，流體滲流會(huì)出現(xiàn)低速非達(dá)西滲流，典型的非達(dá)西滲流曲線如圖1所示。這種非達(dá)西滲流的特征是：當(dāng)壓力梯度小于某一個(gè)值時(shí)，流體不會(huì)流動(dòng)，這樣就會(huì)存在一個(gè)小于最小啟動(dòng)壓力梯度A的靜止區(qū)、大于最大啟動(dòng)壓力梯度C的線性滲流區(qū)和二者之間的非線性區(qū)。

曲線中，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力梯度為最小啟動(dòng)壓力梯度，壓力梯度小于此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值，流體不流動(dòng)；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力梯度為最大啟動(dòng)壓力梯度，壓力梯度大于此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值，滲流呈現(xiàn)線性滲流（EF段）；B點(diǎn)為直線段 EF 的延長(zhǎng)線與壓力梯度軸的交點(diǎn)，稱為擬啟動(dòng)壓力梯度。

綜合前人的研究成果，對(duì)低滲透砂巖儲(chǔ)層的滲流特點(diǎn)總結(jié)如下：（1）滲流時(shí)存在啟動(dòng)壓力梯度；（2）在一定驅(qū)替壓力梯度范圍內(nèi)，滲流規(guī)律呈非線性特征、巖石的滲透率不是常數(shù)，隨壓力梯度變化；（3）當(dāng)驅(qū)替壓力梯度大于一定值后，滲流規(guī)律呈擬線性滲流特征，并且線性段的延長(zhǎng)線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)；（4）低滲透砂巖儲(chǔ)層中流體流動(dòng)的橫截面積是可變的。

2 低滲油藏開發(fā)對(duì)策研究現(xiàn)狀

2.1 合理井距。由于低滲透油田壓力波傳播時(shí)間與壓力梯度密切相關(guān)，注水見(jiàn)效時(shí)間與啟動(dòng)壓力梯度成正比與井距的立方成正比。目前低滲油田普遍存在著注水井注不進(jìn)水，形成高壓區(qū)；采油井降為低壓區(qū)，采不出油，油田生產(chǎn)形勢(shì)被動(dòng)。解決這一矛盾的重點(diǎn)是適當(dāng)縮小井距，合理增大井網(wǎng)密度。研究表明，影響低滲儲(chǔ)層驅(qū)替壓力系統(tǒng)建立的最主要因素是啟動(dòng)壓力梯度。因此在GGY油田低滲透油藏的開發(fā)中應(yīng)適當(dāng)縮小注采井距提高驅(qū)替壓力梯度，采取整體壓裂措施減小啟動(dòng)壓力梯度。

2.2 合理注入壓力。對(duì)于一般低滲油田為了恢復(fù)地層壓力提高油井產(chǎn)量和改善油田開發(fā)效果，注水壓力可以適當(dāng)提高，但注入壓力不能高于能夠誘發(fā)導(dǎo)管能夠變形或者斷挫的臨界壓力，以防止大量生產(chǎn)套管損壞和油井暴性水淹等嚴(yán)重問(wèn)題。劉露等針對(duì)低滲透油藏特殊的滲流規(guī)律，通過(guò)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，研究低滲透儲(chǔ)層的啟動(dòng)壓力梯度及注水壓力變化規(guī)律，結(jié)果表明：?jiǎn)?dòng)壓力梯度過(guò)高，注水困難，隨巖心滲透率的增大，注水壓力梯度與油層突破壓力梯度降低，而注水壓力梯度隨注入量的增加而增大，因此降壓增注是高效開發(fā)低滲油田的重要方法。

2.3 壓裂開發(fā)技術(shù)研究。目前針對(duì)低滲油藏的壓裂工藝技術(shù)有：限流法完井壓裂工藝技術(shù)、投球發(fā)法多層壓裂技術(shù)、封隔器多層分層壓力技術(shù)，CO2壓裂工藝技術(shù)、高能氣體壓裂、復(fù)合壓裂工藝技術(shù)等。李忠興通過(guò)深入研究超低滲透油藏滲流特征，定量描述了動(dòng)壓力梯度和壓力敏感系數(shù)的非線性變化規(guī)律，研究并試驗(yàn)了以前置酸加砂壓裂、多級(jí)加砂壓裂、水力射孔射流壓裂為主體的開發(fā)技術(shù)，有效地改善了平面和剖面滲流條件，為規(guī)模開發(fā)超低滲透油藏提供了新途徑。研究發(fā)現(xiàn)，破膠液的濾失是造成儲(chǔ)層水鎖傷害的主要原因。提出：優(yōu)化壓裂液配方，提高破膠液返排性能和質(zhì)量是降低儲(chǔ)層水鎖傷害程度的關(guān)鍵措施。

3 結(jié)論

國(guó)內(nèi)學(xué)者從微觀角度出發(fā)描述滲流規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型。此外，人們根據(jù)低滲油藏滲流特征，對(duì)注水時(shí)機(jī)、合理井距、壓裂技術(shù)、氣驅(qū)技術(shù)等低滲油藏的開發(fā)進(jìn)行了研究。油田開發(fā)實(shí)踐表明：與中高滲油田相比，低滲透油田在開發(fā)效果上存在很大差異：（1）絕大部分低滲油藏天然能量不足，產(chǎn)量下降快，注水井吸水能力差；（2）注水壓力高，而采油（氣）井難以見(jiàn)到注水效果；（3）見(jiàn)水后含水上升快，采液指數(shù)和采油（氣）指數(shù)急劇下降；（4）油田最終采收率低等特征。其原因在于低滲透油氣藏滲流規(guī)律有著不同于中高滲油氣藏滲流規(guī)律的特殊性，二者在油田開發(fā)效果上存在的差異正是這種滲流規(guī)律的特殊性引起的。因此，必須加快特低滲油氣藏滲流機(jī)理研究，為低滲油氣藏穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

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