低（特低）渗透油藏极限注采井距确定的新方法探索

国内外许多实验表明,当储层渗透率低到一定程度后,其渗流特征不符合达西定律,即当驱动压力梯度较小时,流体不能流动,只有当驱动压力梯度达到一定值后,流体才开始流动。而低（特低）渗透油藏具有低孔、低渗的特点,因此具有较高的启动压力梯度,即渗流呈“非线性”特征,在低（特低）渗透油藏井网部署中必须考虑该因素。低渗油藏油水渗流时启动压力现象的存在,使注采井距理论上存在一个最大值,结合单井产量公式,可以计算出给定注采压差条件下低渗油藏的最大注采井距,从而为合理注采井网的部署提供依据。为此,本文基于低渗透油藏的渗流机理的分析和研究,推导出了适合低渗透油藏的极限注采井距的新的方法。     

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.     

低渗透油藏有效驱动半径研究

由于流体在低渗透油藏中渗流存在启动压力梯度,如何考虑启动压力梯度的影响来确定低渗透油藏的有效驱动半径,是提高低渗透油藏开发效果的主要研究内容之一.考虑启动压力梯度的影响,应用一源一汇的产量公式推导出低渗透油藏的有效驱动半径计算公式,可以确定在一定的注采条件下有效驱动半径与地层物性的变化关系.实例应用结果表明:低渗透油藏的有效驱动半径与压差、油藏厚度成正比,与启动压力梯度成反比.     

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.     

低渗透油藏流体渗流再认识

为了正确认识低渗透储集层渗流规律,针对目前低渗透油藏流体渗流理论中具有代表性的低渗透油藏流体非线性渗流模型,从模型建立所采用的假设条件、推导过程及使用实验数据的合理性等方面进行深入研究与分析,厘清低渗透油藏开发中长期存在的一些模糊认识。该模型建立过程中存在3方面问题:一是假设条件本身不能被科学所证实,所得结果不能被测量;二是公式推导过程中基本方程及导出过程均存在错误,导致其最终表达式错误;三是低渗透储集层岩石渗流实验中得到的压力梯度实验数值过高,不具有合理性。首次指出,不是所有低渗致密储集层流体渗流都具有启动压力梯度,只有当储集层压力系数低于1,渗流才需要启动压力梯度;低渗透油田开发中,储集层已建立了较高的驱动压力体系,低渗透油藏数值模拟、产能预测和试井都不应再考虑启动压力梯度。揭示低渗透储集层流体渗流规律、创建中国低渗透油田开发理论,需要发展数字岩心技术、创新现代油层物理实验技术等。     

一种求解低渗透油藏启动压力梯度的新方法

由于存在启动压力梯度，低渗透油层中流体渗流不遵循达西定律，属于非线性渗流。对长庆西峰油田不同渗透率岩心进行室内驱替实验，改变岩心两端压差测量流体通过岩心的流速，求得“压差-流量”关系曲线并进行回归，二次多项式拟合相关系数较高，为此，将渗流速度表示为驱动压力梯度的二次多项式，与考虑启动压力梯度的理论渗流速度公式结合，即得到求解低渗透油藏启动压力梯度的数学模型。由该模型分析，启动压力梯度的主要影响因素是驱动压力梯度和流体的流度，启动压力梯度与前者成正比关系，与后者成反比关系。利用启动压力梯度可以计算低渗透油藏非线性渗流条件下油井产量、极限注采井距等。图5表1参12     

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     

基于边界层理论的低渗透油藏非线性渗流新模型

低渗透油藏孔喉结构复杂、孔喉半径细小,流体在低渗透油藏中的流动表现出明显的非线性渗流特征,同时存在一定的启动压力梯度。分析毛细管中边界层厚度变化规律,基于低渗透油藏流体边界层理论和毛细管模型,建立低渗透油藏非线性渗流新模型。通过低渗透岩心的流动实验验证了新模型的正确性,总结了单井径向非线性渗流模式;基于渗流区域的差异性特征,提出了低渗透油藏差异化开发对策。理论分析表明:基于边界层理论的低渗透油藏非线性渗流模型能够准确地描述低渗透油藏的渗流特征,低渗透油藏的渗流区域划分为易流区、缓流区与滞留区,不同类型低渗透油藏,易流区边界与缓流区边界之间的差距是不同的,提高采收率的技术方向不同。针对一般低渗透油藏,可以通过井网适配的方法建立有效驱替压力梯度,促使注采井间缓流区的边界对接,提高油藏波及系数;特低渗透油藏可通过储层改造等措施,促使缓流区转化为易流区;致密油藏通过优化合理井距,减少死油区,提高油藏储量动用程度。     

注水压力对低渗透储层渗流特征的影响

低渗透油藏中流体的渗流规律是当前渗流力学重要的研究领域。低渗透油藏储层的主要特征是渗透率低,油水流动的孔道微细,渗流阻力大,固-液界面及液-液界面之间相互作用显著。这些特点造成了低渗透油藏渗流规律的复杂性。通过室内岩心流动实验,研究了注入压力对岩石渗透率和流体渗流规律的影响。结果表明,低渗透储集层存在非线性渗流特征,当注入压力较低时,流体在岩心中流动速度随压力梯度的变化很小,也就是在低压下,注入水很难进入地层;当压力梯度较大时,渗流速度与压力梯度的关系呈近似的直线关系;在上覆压力和压力梯度不变的条件下,注入压力越高,岩石渗透率就越高。由此可见,在考虑储层保护的前提下,对低渗透储层采用高压注水,有利于提高注水效果。     

低渗透油藏不稳定渗流注水见效时间与井距的关系

用常规的压力传播的公式计算低渗透油田注水见效时间,通常与实际情况相差很大。低渗透油藏存在启动压力梯度.并且在不稳定渗流时,流体流动边界不断变化。针对低渗透油藏存在启动压力梯度的特点.以具有启动压力梯度的渗流公式为基础,利用油藏压力分布近似表达式,研究了低渗透油田不稳定渗流压力分布特征;根据物质平衡原理,求出了低渗透油田注水见效时间与注采井距的关系。低渗透油田压力传播时间与压力梯度密切相关,注水见效时间与启动压力梯度成直线关系。该方法推出的注水见效时间的公式,为油田预测注水见效时间和确定合理井距提供了一种重要的手段。