油藏启动压力研究基础理论问题探讨

大多数学者认为油藏存在启动压力,认为启动压力为流体边界层性质异常、流体非牛顿性以及油气相渗透率滞后所致,但流体边界层性质异常已被化学界否定;小部分学者认为不存在启动压力,造成启动压力存在的假象是因为岩石自身应变需要响应过程、实验仪器精度有限、人为测量误差以及储层伤害引起附加压差等,而且以启动压力梯度的存在无法解释油气运移和生产压差现象为例证说明不存在启动压力。调研发现,启动压力相关问题一直在研究,且还有许多工作要完成。这些工作的核心是要弄清楚启动压力的内涵。     

低渗油藏束缚水下油相启动压力梯度分析

低渗油藏流体渗流具有一定的启动压力梯度,但目前对启动压力梯度的确定方法不一,且主要考虑的是单相流体（如单相油）的启动压力梯度.文中则通过室内物理模拟实验测试单相水、单相油以及束缚水下的油相流动启动压力梯度.结果表明：通过驱替实验数据回归得到的最小启动压力梯度比直接测得的要小得多,更贴近现场实际;最小启动压力梯度与渗透率呈较好的幂函数负相关关系,即随着渗透率增加,启动压力梯度逐渐减小;渗透率相同时,单相油的启动压力梯度要大于单相水,而束缚水下的油相启动压力梯度要明显大于单相油和单相水.对油井产能来说,在注采井距确定和油藏数值模拟中,应考虑束缚水下的油相启动压力而非单相油.研究结果对低渗—特低渗油藏渗流理论研究具有重要意义.     

低渗透储层原油边界层对渗流规律的影响

通过大量的室内实验,探讨了原油边界层厚度与毛管半径、压力梯度、流体粘度和组分的关系。边界层反映了储层、流体物性条件(储层孔隙度、渗透率、流体粘度、组分)和开发条件(压力梯度)的综合影响,认为边界层厚度随着毛管半径的增大而减小;在毛管半径相同的情况下,边界层厚度随压力梯度的增大而减小,最后达到一个临界值;毛管半径一定时,边界层厚度随粘度增加而增大;极性组分含量越大,吸附越明显,边界层厚度越大;边界层厚度越大,非达西渗流特征越明显。最后通过毛管束模型给出了描述低渗透油藏单相流体非达西渗流特征的经验方程。     

低渗透岩心中油水两相渗流启动压力梯度试验

低渗透储层的孔隙变尺度和微尺度效应使得其中流体流动更加复杂化,主要表现为非线性渗流特征和存在启动压力梯度。对胜利油田桩74断块东营组油层26块低渗透岩心进行室内渗流试验,分别测定了岩心油单相和油水两相的启动压力梯度,结果表明,在油单相渗流过程中,随着流度增大,启动压力梯度逐渐减小,当驱替流体流度增大到一定值后变化平稳,油层流度对启动压力梯度的大小影响非常显著;不同初始含水饱和度的两相最小启动压力梯度与流度均呈幂指数关系;随含水饱和度的增加,启动压力梯度逐渐减小。通过对油水混合流体黏度进行饱和度加权,建立了统一的启动压力梯度试验模型,模型适用于单相和油水两相流渗流,具有较好的自适应性。     

低渗透油藏非线性渗流规律研究

相对于常规油藏,低渗透油藏具有特殊的开发规律,其实质是渗流规律的特殊性.因此对低渗透油藏渗流规律进行研究具有重要的意义.通过室内岩心单相渗流实验,研究了不同渗透率、不同流体粘度、不同流体成分的条件下低渗透岩心的渗流规律.实验结果表明,在低渗透油藏中流体的流动呈现出非线性特征,存在启动压力梯度.启动压力梯度随渗透率增大而减小,随流体粘度升高而增大.启动压力梯度与流体的组成有关.     

启动压力梯度和应力敏感效应对油藏产能的影响

由于启动压力梯度和应力敏感效应的存在,油藏流体的渗流过程不再符合经典的达西渗流理论,流体的流动阻力加大,使油井的产能降低。通过建立启动压力、应力敏感效应存在下的产能方程,分析启动压力、应力敏感效应以及启动压力梯度和应力敏感效应同时作用时的油井采油指数变化,研究启动压力梯度和应力敏感效应对油井产能的影响。结果表明:启动压力梯度存在时,油井采油指数随生产压差的增大而增大;应力敏感效应存在时,油井采油指数随生产压差的增大而减小;启动压力梯度和应力敏感效应同时存在,可以通过调节生产压差来提高油井的产量。     

低渗透油藏拟启动压力梯度

对大庆外围和长庆西峰油区低渗透油藏岩心进行了恒速压汞、核磁共振和渗流实验,从不同角度研究了低渗透储集层拟启动压力梯度形成原因及影响因素.由于储集层中固液作用形成的边界层的存在,且低渗透油藏喉道非常微细,因而低渗透油藏流体流动需要克服启动压力梯度.在低压力下,参与渗流的喉道少,岩心断面上的渗流截面小,随着驱动压力增加,参与渗流的喉道数量增加,岩心断面上的渗流截面增大.储集层的孔隙结构特征、可动流体饱和度对拟启动压力梯度有显著的影响.主流喉道半径及可动流体饱和度越大,拟启动压力梯度越小.拟启动压力梯庹是储集层渗流非线性程度和渗流能力的表征参数,是孔隙结构、固液作用的综合体现.图6参14     

考虑应力敏感超低渗油藏油水相对渗透率的计算

相对渗透率是描述孔隙介质多相渗流的重要参数.用JBN方法计算忽略了毛管压力.且研究表明,低渗介质中的流体流动并不遵循达西定律,在渗流过程中存在启动压力梯度,随着油藏的开采,储层应力敏感增强,启动压力梯度和应力敏感对油藏的影响都不容忽视.因此,传统JBN方法获得相对渗透率曲线的方法与实际有一定差异.在传统方法基础上,导出...     

毛细管模型中流体启动流动力学分析及应用

毛细管模型中,根据Poiseuille导管流动公式和牛顿第二定律建立单相流体的启动流动方程,求解得到位移、速度等参数随时间的变化,进而得出了毛细管中单相流体的启动流动过程中惯性力和渗流阻力之间的变化规律。根据毛细管模型中流动,阐述了启动压力梯度问题。     

动边界其实并不存在

由于启动压力梯度概念的引入,渗流力学便有了动边界的概念。为了深入了解动边界的性质,该文根据理论分析方法对启动压力梯度存在时的地层压力传播问题进行了研究。研究发现,启动压力梯度存在时地层被分成流动区和非流动区,二者之间的界限为动边界。但是,由动边界概念出发,可以得出非流动区的流体既流动又不流动的悖论,因而理论已不能自洽。动边界由启动压力梯度引起,启动压力梯度并不存在,是一个实验假象,因而,动边界也不存在。消除动边界,渗流力学理论则能够自洽。     

考虑压敏效应的变启动压力梯度试验研究

低渗透变形介质油藏中流体渗流不服从达西定律,存在启动压力以及较强的压敏效应,压敏效应会对启动压力梯度产生影响。采用模拟地层水驱替存在较强压敏效应的天然岩心,测得了有效应力变化对孔隙度和渗透率的影响和单相水驱时的启动压力梯度,获得了不同有效应力作用下的孔隙度和渗透率及不同渗透率岩心所对应的启动压力梯度。采用最小二乘法对试验数据进行回归,得到了孔隙度和渗透率随有效应力变化的模型、启动压力梯度随渗透率变化的模型及考虑压敏效应的启动压力梯度数学模型,提出了变启动压力梯度的概念。研究表明,低渗透变形介质油藏的启动压力梯度随有效应力的增大而增大;在生产过程中应选择合理的生产压差和注水时机,保持合理的地层压力,防止启动压力梯度增大对产量造成影响。      

低渗透油藏非线性微观渗流机理

针对目前很多学者对低渗透油藏微观渗流机理方面的认识仍存在分歧及未认识到非线性渗流根本原因的现状,从低渗透油藏多孔介质特征、微尺度流动效应和边界层理论等方面,阐述了低渗透油藏非线性微观渗流产生的机理.结果表明,低渗透油藏孔喉细微、孔喉比大、孔道半径在微米级别、比表面大及微小孔道比例显著增加是低渗透油藏渗流规律不同于中高渗透油藏的客观物理条件;微尺度流动效应是低渗透油藏存在启动压力梯度和非线性渗流的根本原因,同时吸附边界层的存在加剧了微尺度效应,使得启动压力梯度和渗流横截面积随驱替压力梯度增加而增加,参与渗流的流体随驱动压力的增加而变稠.     

致密气藏动态启动压力梯度实验研究

针对目前启动压力梯度测试不能准确表征储层真实启动压力梯度的现状,通过引入高精度回压控制系统,建立致密气藏储层条件下的启动压力梯度测试方法。与常压下测试结果相比,在渗透率相同的条件下,新方法得到的启动压力梯度更小,且岩心渗透率越低,2种方法测定结果相差越大。研究结果表明,启动压力梯度在开发过程中并不是定值,而是随着孔隙流体压力的下降而不断变化,呈现动态启动压力梯度。为此,提出并定义启动压力梯度敏感性和启动压力梯度敏感系数的概念,用其描述致密气藏动态启动压力梯度特征,并通过实验对动态启动压力梯度的影响因素进行分析。结果表明,启动压力梯度随孔隙流体压力的下降而线性增大。岩心渗透率越低、含水饱和度越大,在储层条件下的启动压力梯度越大,在开发过程中启动压力梯度的变化幅度也越大,启动压力梯度敏感性越强,动态启动压力梯度现象越明显。     

低渗透油藏边界层厚度测定新方法

鉴于毛细管法测定油藏边界层厚度本身存在的缺陷,建立了一种新的实验方法,测定了不同毛管半径的岩心在不同驱替压力梯度下的边界层厚度,并绘制了边界层厚度图版。研究结果表明,在相同的压力梯度下,随着毛管半径的增加,边界层厚度不断减小;对于相同毛管半径的岩心,压力梯度低于0.2MPa/cm时,边界层厚度随着压力梯度的减小而增加迅速;但是,当压力梯度高于0.2MPa/cm时,边界层厚度随着压力梯度的增加而减小甚微。     

稠油非线性渗流测定方法研究

稠油由于其非牛顿特性,在多孔介质中的渗流特征与常规原油不同,一般表现为非线性渗流,其特征之一是可能存在启动压力梯度,只有当驱替压力梯度超过启动压力梯度时稠油才开始流动,且渗流规律偏离达西定律。通过室内实验研究,设计了合理测量启动压力梯度的方法。利用天然岩心与实验室配制的模拟油,设定不同的驱替流量来测量启动压力梯度,研究实验测量启动压力梯度过程中驱替流量对测量结果的影响。结果表明,当驱替流量超过某一临界值时,测量得到的启动压力梯度会受到驱替流量的影响。因此,在测量岩心真实启动压力梯度的过程中,实验方法和驱替流量的选择不容忽视。      

南堡凹陷低渗透油藏启动压力梯度模拟实验研究

低渗透油藏开发逐渐成为当今研究重点,其特殊的渗流规律和油水流通特性引发更多人的关注,低渗透油藏储量高,其开采价值是真正影响油田采收率提高的关键。选取南堡凹陷东二段低渗透油藏天然岩心,通过室内模拟实验分析单相水驱、单相油驱及束缚水下的油相启动压力梯度实验结果,总结出一种以气体作为输出压力、通过精密气体泵准确计量输出压力的实验方法。实验研究结果表明:南堡凹陷东二段低渗透油藏启动压力梯度与气体渗透率存在较好的乘幂负相关关系,通过实验数据线性回归方式求得的最小启动压力梯度符合生产动态;在气体渗透率相同时,单相水驱、单相油驱、束缚水下油相启动压力梯度三者存在明显增大趋势,对于油井开发产能预测及开发方案调整,束缚水下油相启动压力梯度的实验结果明显优于水、油单相驱启动压力梯度。由于此实验方法结果更贴近生产实际,可在其他研究区块参考应用。     

低渗透油藏中水驱油两相渗流分析

在进行水驱油活塞式驱替时,假设流体不可压缩,忽略重力和毛管力的作用,则渗流存在水区（含不可动油）和油区。研究油、水相启动压力梯度对渗流的影响,得到注采压差、产量和界面运动公式,并绘制了启动压力梯度对无量钢产量的影响曲线。水相的启动压力梯度削弱指进,而油相的启动压力梯度增强指进。油相启动压力梯度越大,驱替产量越小、越困难;流度比对渗流的影响大于启动压力力梯度。比较各种水驱形式的无量纲产量曲线可知,垂     

一种两相启动压力曲线的建立方法

为探讨两相流体渗流时的启动压力变化规律，对天然岩心进行水驱油和气驱油实验，计算出各自的相对渗透率，然后按单相启动压力梯度公式推算出相对启动压力梯度，绘制油水、油气相渗曲线。研究结果表明，在两相启动压力曲线上，各相的启动压力梯度与驱替相的饱和度之间均呈指数变化规律；气驱、水驱后期指数变化规律遭到破坏，是驱替后期驱油效率急剧变小的主要原因。图1表2参11     

启动压力梯度和应力敏感效应对低渗透气藏水平井产能的影响

由于低渗透气藏具有低孔、低渗特征,导致其气水渗流特征较为复杂,传统意义上的经典渗流规律不再适用于低渗透气藏。大量实验研究和现场应用证实低渗透气藏中存在渗流的非线性和流态的多变性,流体渗流不仅需要克服启动压力梯度,同时气体渗流还要受制于应力敏感效应影响。由于水平井是开发低渗透气藏最有效的方法之一,目前低渗透气藏水平井产能研究大多局限于传统意义上的经典渗流理论,通常忽略了应力敏感效应和启动压力梯度作用。针对低渗透气藏渗流特征,引入变换方法建立了低渗透气藏水平井产能模型,模型考虑了应力敏感效应和启动压力梯度的影响。并以某低渗透气藏为例,研究了应力敏感效应和启动压力梯度对低渗透气藏水平井产能的影响。结果表明:1)启动压力梯度和压力敏感对水平气井产量影响分别呈线性下降关系和幂函数下降关系;2)压力敏感效应比启动压力梯度对水平气井产量影响更为强烈;3)启动压力梯度达到0.00025 MPa/m,水平气井产量将降低77%;当介质变形系数达到0.15 MPa^-1,水平气井将停产;4)建议低渗透气藏水平井产能预测时必须考虑启动压力梯度和应力敏感效应的影响。     

表面活性剂对特低渗岩心启动压力梯度的影响

特低渗油藏微观孔隙结构复杂,启动压力梯度对流体的渗流规律影响很大。针对胜利油田史深100区块特低渗岩心,通过驱替实验分别研究表面活性剂对岩心单相流体以及油水两相启动压力梯度的影响。结果表明:不论地层水条件还是表面活性剂条件下,特低渗岩心都存在启动压力梯度,注入表面活性剂后岩心的最小启动压力梯度与拟启动压力梯度明显降低,且表面活性剂质量浓度越高,对启动压力和非达西渗流影响越大;特低渗岩心中油水两相流动时随油水驱替速率比的降低,两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐升高,相同的油水速率比下,随油水界面张力的降低,两相启动压力梯度逐渐降低,含水饱和度逐渐增大,且随着表面活性剂溶液比例的增大,对两相启动压力梯度和含水饱和度的影响增加。