低滲透儲層滲流特征分析與改善對策

張利萍

摘要：低滲透油藏是油田開發(fā)主要的油藏類型之一，主要分為：一般低滲透、特低滲透、超低滲透；其中未動用儲量中特低滲透占65%，一般低滲透占26%，超低滲透占9%。壓裂施工是靠創(chuàng)建一條高導(dǎo)流能力裂縫來增加泄油面積以提高產(chǎn)能，同時壓裂過程也是對地層傷害的過程，據(jù)報道壓裂殘液對地層的傷害率在30%-80%不等，因而壓裂改造的過程僅增加了瀉油面積而沒有改善基質(zhì)滲流條件，所以通過改善地層的滲流條件來增強壓裂效果提高采收率具有較大開發(fā)空間。

關(guān)鍵詞：低滲透油藏；壓裂施工；改善導(dǎo)流能力；采收率

1目的意義

“十一五”以來，油田低滲透油藏新增探明儲量，以埋藏深（>3000m）、物性差（<10md）、豐度低的灘壩砂、砂礫巖和濁積巖為主，占同期比例49.0%，比“十五”上升27.0%，成為主要增儲建產(chǎn)陣地。當(dāng)前低滲透油藏開發(fā)面臨的主要難題是注不進(jìn)、采不出，反映在地層上就是滲流能力低，因此如何改善儲層的導(dǎo)流能力是低滲透儲層開采的關(guān)鍵因素。

壓裂施工是靠創(chuàng)建一條高導(dǎo)流能力裂縫來增加泄油面積以提高產(chǎn)能，同時壓裂過程也是對地層傷害的過程，據(jù)報道壓裂殘液對地層的傷害率在30%-80%不等，因而壓裂改造的過程僅增加了瀉油面積而沒有改善基質(zhì)滲流條件，所以通過改善地層的滲流條件來增強壓裂效果提高采收率具有較大開發(fā)空間。本研究以提高基質(zhì)滲流能力為目的，從降低滲流阻力的角度出發(fā)，開展研究，尋求提高滲流能力的方法措施，對低滲透油氣藏、特別是是特低滲透油氣藏得開發(fā)有著重要的意義。

2低滲透油氣藏滲流特征研究

低滲透砂巖儲層非達(dá)西滲流現(xiàn)象和啟動壓力梯度概念早已得到人們的普遍認(rèn)同。其主要流動特征如圖1所示：在低速流動段流速與壓力梯度呈非線性關(guān)系，在高速流動段其流體流動速度與壓力梯度成正比。

圖中O-A-C-D段為非線性段即為非達(dá)西段，D-E段即達(dá)西流動段。因此低滲透油藏的滲流特征表現(xiàn)為啟動壓力梯度及低速非達(dá)西滲流。

目前，國內(nèi)外對啟動壓力梯度的研究基本都集中在理論研究層面，由于相關(guān)參數(shù)的求得比較困難，因此，應(yīng)用研究目前仍處在定性概念的層面，難以直接應(yīng)用到油藏工程設(shè)計中。但是啟動壓力越小說明滲流能力越大。低滲透砂巖油藏非達(dá)西滲流啟動壓力梯度是個復(fù)雜的受多種因素影響的參數(shù)，它與巖心的孔隙結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)、流體在多孔介質(zhì)中的滲流速度有關(guān)。

3壓裂過程提高滲流能力試驗研究

當(dāng)前低滲透、特低滲透油藏的開采多為壓裂投產(chǎn)，因此對壓裂后基質(zhì)滲流能力研究有著重要的意義，壓裂過程通常是基質(zhì)滲流能力降低的過程，因此提高壓后基質(zhì)滲流能力應(yīng)從降低壓裂對基質(zhì)滲流能力的傷害和提高基質(zhì)的滲流條件兩方面來研究。

3.1壓裂過程中影響滲流能力的因素分析

壓裂施工中壓裂破膠液對基質(zhì)的傷害是主要的傷害。在壓裂實際操作中，壓裂液破膠后不能夠完全返排到地面，有較多的破膠液滯留在地層。由于破膠液中含有各種化學(xué)成分，其與地層巖石礦物作用而產(chǎn)生多種效應(yīng)，幾種效應(yīng)的矢量疊影響到儲層滲流能力，通常表現(xiàn)為負(fù)面影響，影響了基質(zhì)的滲流能力。

3.1.1潤濕性能的改變

流體在巖心中流動時會有粘滯阻力產(chǎn)生。壓裂液體系中含有助排劑、粘土穩(wěn)定劑等表面活性劑，其可以改變巖石表面的潤濕性能，當(dāng)潤濕性能為親水時，粘滯阻力有利于油相的流動；當(dāng)潤濕性能為親油時，由于粘滯力的作用不利于油相的流動。在勝利油田，壓裂的砂巖油藏巖石表面一般為親水性，多為中強親水，動態(tài)接觸角一般為15o～30o，優(yōu)先水濕，而且砂巖表面一般帶負(fù)電荷，易吸附帶正電荷的陽離子聚合物。因此當(dāng)壓裂液中大分子表面活性劑和聚合物進(jìn)入地層時，就會吸附在巖石表面，造成巖石表面潤濕反轉(zhuǎn)，即由親水性變?yōu)橛H油性，造成油相流動阻力增大，尤其是當(dāng)前聚合物壓裂液和高溫表面活性劑壓裂液的頻繁應(yīng)用，此類傷害顯得更加突出。

3.1.2粘土膨脹和顆粒運移

當(dāng)前壓裂液多為水基壓裂液，浸入到地層之后，與粘土礦物質(zhì)反應(yīng)，如：蒙脫石遇不配伍液體，體積可膨脹20～25倍；伊利石或蒙脫石極易發(fā)生水化分散、運移。當(dāng)發(fā)生水化、膨脹時，巖心孔喉堵塞或半徑減少，使巖石孔道失去流通能力或毛管力增大，最終造成滲流能力降低。

3.2 壓裂液對滲流能力影響試驗

用瓜膠壓裂液體系對巖心進(jìn)行傷害試驗，分析壓裂液對巖心滲流能力的影響。首先進(jìn)行原始巖心流量與壓力梯度關(guān)系測試，如圖1。進(jìn)行用未加添加劑的壓裂破膠液對巖心進(jìn)行傷害后流量與壓力梯度的關(guān)系測試，并和原始巖心流量、壓力梯度關(guān)系做比較。原始巖心的流動特征屬于典型非達(dá)西滲流的特征，巖心傷害后流動性能明顯降低，在相同的流量壓力梯度增加了近百倍，說明了壓裂液傷害對巖心的滲流能力產(chǎn)生了較大的影響。

3.3壓裂添加劑對滲流能力的影響研究

3.3.1粘土穩(wěn)定劑對滲流能力的影響

在壓裂液中添加0.35%的防膨劑，取破膠液進(jìn)行巖心傷害，做傷害后的流量、壓力梯度關(guān)系，與未加防膨劑的流動曲線對比和與原始巖心的流動曲線對比。添加防膨劑后巖心的流動性能明顯優(yōu)于未加防膨劑的巖心，但是與原始巖心的流動性能相比差別較大，說明粘土膨脹降低了巖心的滲流能力，而防膨劑僅部分地改善了儲層的滲流能力。

3.3.2潤濕性能及界面張力對儲層傷害的影響

選用5%的表面活性劑壓裂液破膠液對巖心進(jìn)行傷害，然后做流量與壓力梯度的關(guān)系，與添加防膨劑的流動曲線對比如、與原始巖心流動曲線對比，可以看出，加入表面活性劑改善潤濕性能滲流能力比只添加防膨劑有明顯的提高，說明粘土膨脹引起的傷害要小于潤濕性能及界面張力的變化引起的傷害。與原始巖心相比只改變潤濕性能及界面張力遠(yuǎn)沒有消除壓裂液的對巖心滲流能力帶來的傷害。

3.3.3影響因素敏感性排序

為明確各因素對滲流能力的影響，把上述三種因素試驗的流動曲線對比如圖8；做原始巖心的流動曲線與恢復(fù)程度較大的添加醇類小分子及表面活性劑壓裂液傷害后的巖心流動曲線對比。

對比可以看出，壓裂液對巖心傷害的主要因素按影響程度分依次為毛管力的增大、潤濕性能改變及粘土膨脹運移。添加醇類小分子、表面活性劑后巖心流動效果較好，但均沒有達(dá)到原始巖心的流動狀態(tài)。因此在壓裂實施過程中要提高基質(zhì)滲流能力，應(yīng)重點考慮的因素為降低毛管力和改變潤濕性能，其次是減少粘土膨脹。

4結(jié)論

（1）壓裂液對低滲透巖心傷害較大，影響因素按影響程度大小分依次為毛管力的增大、潤濕性能改變及粘土膨脹運移；

（2）通過在壓裂過程中添加防膨劑、表面活性劑、超低界面張力的低分子醇可以降低

壓裂傷害，提高壓后的基質(zhì)滲透率；

（3）單純的壓裂施工并沒有改善基質(zhì)滲流能力，酸化的方式可以提高低滲透儲層的導(dǎo)流能力，因此建議在特低滲透油藏的開發(fā)方式上選擇酸化與壓裂工藝結(jié)合起來，采用酸化-壓裂的增產(chǎn)方式。

（作者單位：東勝集團工藝研究所）