储集层微观参数对油水相对渗透率影响的微观模拟研究

为描述储集层微观参数对油水相对渗透率的影响，建立油水两相流的三维准静态孔隙网络模型，运用逾渗理论描述微观渗流机制，模拟初次油驱和二次水驱过程，并对相对渗透率进行了预测，计算结果与实验结果变化趋势基本一致，验证了孔隙网络模型模拟的有效性。利用孔隙网络模型研究水湿情况下孔喉比、配位数、形状因子对相对渗透率的影响。结果表明：孔喉比增大，残余油饱和度增大，水相达到同样的渗流能力所对应的含水饱和度相对增加；配位数增大，两相共流区变大，残余油饱和度减小，配位数对非润湿相油的相对渗透率影响较大；形状因子增加，残余油饱和度减小，两相共流区变大。图7表1参10     

用数字岩心确定低渗透砂岩水锁临界值

探明水锁内在因素与损害程度之间的联系机制对水锁抑制措施的研发至关重要,但常规的水锁物理实验只能研究宏观水锁损害后的结果,而无法探讨其微观机理。为此,通过高分辨率微CT扫描构建了低渗透砂岩三维数字岩心,并建立了与之等价的孔隙网络模型,利用孔隙级流动模拟开展了由毛细管力控制的虚拟"自吸"实验,探讨了润湿性、含水饱和度、孔喉结构参数等微观内在因素与水锁损害程度的联系机制。结果表明:(1)润湿性从水湿依次过渡到气湿,水锁损害程度逐渐减轻,只要将强水湿毛细管环境转变为弱气湿,就能有效地减轻水锁损害,提高气井产能;(2)初始含水饱和度与束缚水饱和度之间差异越大,水锁损害越严重;(3)水锁损害程度与配位数呈负相关关系,而与孔喉比呈正相关关系;(4)在现有研究条件下,由中等尺寸喉道组成的地层更容易水锁。结论认为,存在一个临界喉道半径使得水锁最为严重。     

混湿油藏的润湿性和相对渗透率研究

本文描述了Prudhoe湾油润湿性和相对渗透率的变化。我们的测量结果与有关含水饱和度、pH、润湿性和相对渗透率之间关系的新理论相一致。尤其要指出的是,油藏的润湿性从水油界面附近岩层的低水温状态逐渐变构造顶部的混湿状态。增加油湿通特征必然会降低含水饱和度。润湿性变化也伴随有注水采油率的变化,并且在Amott指数接近零时达到最佳状态。岩性也是影响石油采收率的一个因素,粘土含量丰富的岩石具有较高的残余油饱和度。     

气湿对凝析气藏渗流特征的影响

通过毛细管上升法、Washburn法和自发渗吸法实验,研究了十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、辛基苯酚聚氧乙烯醚OP-15、二甲基硅油GB-201、二氯二甲基硅烷等化学剂使人造砂岩岩心的润湿性向气温转变的能力及特点;用非稳态渗流法实验研究了它们对气液两相渗流的影响,并测定岩心润湿性改变前后的气、液相对渗透率.实验结果说明:在气/水体系中,二甲基硅油和二甲基二氯硅烷可以将强水湿表面转变为优先气温表面;在油/气体系中,二甲基硅油可以将强油湿表面转变为弱油湿或中性润温表面;与亲油、亲水表面相比,优先气湿的孔隙表面液相流动性显著增强;润湿性由液湿转变为优先气湿后,液相相对渗透率增加,液相饱和度降低,等渗点左移,气相相对渗透率减小.通过这种润湿性反转处理可以改善井眼附近的渗流环境,提高凝析气藏的生产能力.图8参9.     

储层特性与饱和度对核磁T_2谱影响的数值模拟

建立了复杂储层的三维非规整网络模型,通过微观数值模拟研究了饱含水核磁T2谱与孔隙尺寸分布间的关系,讨论了储层特征及饱和度等对T2谱的影响规律.结果表明,饱含水岩样T2谱与孔喉半径分布具有很好的相似性,随着喉道半径、孔喉比的增大,核磁T2谱的峰值均向右移动,其不同之处在于:孔喉比增大时,孔隙体T2谱与喉道T2谱逐渐分开;含水饱和度为53%时,中等水湿岩样T2谱左边部分与水湿岩样基本重合,右边部分弛豫时间明显大干水湿岩样;油湿岩样的弛豫时间在整个区间内均大干水湿岩样;随着含水饱和度的降低,强水湿岩样T2谱峰值信号强度减弱,在左边短弛豫时间处出现另一缓慢增强的T2峰;中等水湿岩样T2谱原峰值处的信号强度降低,在右边长弛豫时间处出现一个以油的表面弛豫为主的峰.     

驱替速率对自吸相对渗透率和残余饱和度的影响

自吸动力网络模型是建立在复杂的薄膜流动、膨胀和流体的吸跃迁的客观描述基础上的.该模型表明,薄膜膨胀是受毛管力的控制的非经性的扩散过程;前缘驱替与跃迁的竞争与速度相关,这就决定了速率与相对渗透率和残余饱和度有关.为了对比目前使用的拟静模型,模型中跃进只受接触角控制,动力网络模型把驱替速率作为一种附加的跃迁抑制机理.网络模型用于分析驱替速率、接触角、孔喉比、孔喉形状对相对渗透率的影响.计算的相对渗透率和残余饱和度与实验室对强水湿的贝雷砂岩实测数据进行了对比.驱替速率对特定岩石和湿相影响的程度取决于孔喉比的大小,孔喉比越大,影响程度越高.     

致密砂岩气藏水相圈闭损害自然解除行为研究

致密砂岩气藏的高毛细管力及强水湿性使其易产生水相圈闭损害,影响气藏及时发现、准确评价及经济开发。目前消除水相圈闭的物理化学方法,由于可能诱发其他储层损害,应用尚受到限制。选取鄂尔多斯盆地渗透率小于0.1×10^-3μm²、介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间和大于0.3×10^-3μm²的致密砂岩岩样,利用氮气在恒定高压差与递增压差驱替原地有效应力下饱和模拟地层水岩样的实验,揭示致密砂岩水相自然返排行为。结果表明：随着时间增加,含水饱和度逐渐下降,渗透率越高,含水饱和度降低幅度越大,残余水饱和度越低;渗透率介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间的岩样,在前150h递增驱替比恒定高压差驱替含水饱和度降低慢,但水相返排率更高。分析表明,致密砂岩水相圈闭损害严重,孔隙结构、渗透率和压力梯度是影响水相返排的重要因素,孔喉非均质性强的储层宜采用递增压差驱替的方式;水相返排过程包括驱替和蒸发2个阶段,当气相在不同孔喉中形成渗流通道后,可适当提高压差加速水相蒸发。     

含水饱和度对川西致密气藏水平井开发效果和经济效益的影响

为进一步提高致密砂岩气藏高含水饱和度储量区的采收率,以川西致密砂岩气藏不同储层类型水平井为研究对象,通过测定岩心两相相对渗透率和数值模拟技术,分析了水平井生产动态特征、渗流规律及对采收率的影响,研究了含水饱和度对水平井开发效果及经济效益的影响。结果表明,水平井可采储量受含水饱和度影响明显,并受储层物性条件制约;不同物性条件下,含水饱和度对可采储量的影响程度不同。Ⅰ类优质储层孔喉发育、连通性好,原始地层水占据的孔隙空间小,驱替结束后残余气饱和度低,气相渗流能力强,受含水饱和度影响较小,生产能力强,采收率高;Ⅲ类差储层孔喉欠发育、喉道狭小,可动水饱和度低,渗流能力差,受含水饱和度影响明显,气井产量低,采收率低。在当前气价下,新场沙溪庙组气藏水平井经济极限含水饱和度为26.35%数67.50%。其中Ⅰ类储层部署水平井均具有较好经济效益;Ⅱ类储层在含水饱和度52%数55%范围内部署水平井可获得较好经济效益,在含水饱和度55%数62%范围内部署短轴水平井可获得经济利益;Ⅲ类储层在目前技术条件下部署水平井无任何经济效益。图8表4参15     

储层特性与饱和度对核磁T2谱影响的数值模拟

建立了复杂储层的三维非规整网络模型,通过微观数值模拟研究了饱含水核磁T₂谱与孔隙尺寸分布间的关系,讨论了储层特征及饱和度等对T₂谱的影响规律。结果表明,饱含水岩样T₂谱与孔喉半径分布具有很好的相似性,随着喉道半径、孔喉比的增大,核磁T₂谱的峰值均向右移动,其不同之处在于:孔喉比增大时,孔隙体T₂谱与喉道T₂谱逐渐分开;含水饱和度为53%时,中等水湿岩样T₂谱左边部分与水湿岩样基本重合,右边部分弛豫时间明显大于水湿岩样;油湿岩样的弛豫时间在整个区间内均大于水湿岩样;随着含水饱和度的降低,强水湿岩样T₂谱峰值信号强度减弱,在左边短弛豫时间处出现另一缓慢增强的T₂峰;中等水湿岩样T₂谱原峰值处的信号强度降低,在右边长弛豫时间处出现一个以油的表面弛豫为主的峰。     

润湿性对计算纯地层含水饱和度的影响

为考察润湿性对估算纯地层含水饱和度的影响,基于Archie公式及其估算储层含水饱和度的不确定度来源分析,结合目前实验研究和油藏评价对润湿性与储层电性(饱和度指数n)关系的认识,使用数值计算方法评价了中性和水湿、油湿润湿条件下润湿性对估算含水饱和度的影响,发现在强烈水湿和油湿条件下润湿性会对含水饱和度估算产生较大的影响(可能远大于5个含水饱和度单位),并有随孔隙度减小,该影响进一步加剧的趋势.建议重视对油藏润湿性及其与电性关系的实验和理论考察.     

Pore network modeling of water block in low permeability reservoirs

A pore network model was used in this paper to investigate the factors, in particular, throat radius, wettability and initial water saturation, causing water block in low permeability reservoirs. A new term –‘relative permeability number’ (RPN) was firstly defined, and then used to describe the degree of water block. Imbibition process simulations show that the RPN drops in accordance with the extension of the averaged pore throat radius from 0.05 to 1.5 μm, and yet once beyond that point of 1.5 μm, the RPN reaches a higher value, indicating the existence of a critical pore throat radius where water block is the maximum. When the wettability of the samples changes from water-wet to weakly water-wet, weakly gas-wet, or gas(oil)-wet, the gas RPN increases consistently, but this consistency is disturbed by the RPN dropping for weakly water-wet samples for water saturations less than 0.4, which means weakly waterwet media are more easily water blocked than water-wet systems. In the situation where the initial water saturation exceeds 0.05, water block escalates along with an increase in initial water saturation.     

低渗砂岩气藏的孔隙结构与物性特征

根据毛细管束模型,在分形几何、表面与胶体化学和气体分子运动论的基础上研究了低渗砂岩气藏的孔隙结构与物性特征之间的定量关系。孔隙结构特征表现为孔喉半径及其高宽比小,分形维数,毛细管弯曲度和孔-喉径比大。物性特征表现为渗透率低并对应力敏感、毛细管压力和束缚水饱和度高,但原生水饱和度则可能很低,纵向气、水分布异常——气、水分界模糊和可能气、水倒置,自由分子流动与粘滞流动共存以及气高速非达西流动和水低速非达西流动显著。从已建立的理论关系式来看,各种结构参数对物性参数的影响不尽--致,如孔喉半径对渗透率的影响比对毛细管压力的影响大,而分形维数对毛细管压力比对渗透率的影响要大。水膜厚度不影响孔喉有效尺寸,仅通过改变润湿性影响气、水分布,从而影响气、水的相渗透率。在低渗气藏中因孔喉很小,分子自由流动明显,无论在室内或地下均需校正滑脱效应。     

高邮凹陷高含水砂岩油藏储层物性变化特征及影响因素分析

高含水砂岩油藏经过长期注水后,其物性会发生变化,对油藏开发产生明显的影响。为此,通过利用不同渗透率的岩心开展了水冲刷实验研究,并在实验基础上分析了黏土矿物、孔喉特征及岩石润湿性等对储层物性变化的影响。实验结果表明,渗透率较大的样品随着注水倍数的增加,渗透率逐渐增大;渗透率较小的样品随着注入倍数的增加,渗透率逐渐减小;且不同注入速度会影响物性的最后变化程度;黏土矿物含量、孔喉特征和岩石润湿性三者对储层物性变化有影响,其中黏土矿物含量对物性变化影响最大,孔喉特征和岩石润湿性影响较小。     

渤海湾盆地胜坨油田二区储层微观渗流场演化研究

该文以长期注水开发的胜坨油田二区沙二段储层为例,应用岩心分析及实验室渗流物理模拟的数据,从岩石的润湿性、孔隙结构和相对渗透率等3方面的变化,研究长期注水开发储层的微观渗流场演化规律。研究认为,随注水开发程度加深,储层岩石润湿性、亲水性逐步增强;储层孔隙结构的演化趋势是孔隙均匀程度变好、喉道均质程度增高和孔喉连通性及控制流体流动能力变好;束缚水饱和度呈上升趋势,残余油中水相相对渗透率呈下降趋势,但变化不大。储层渗流场的演化控制和影响着储层中剩余油的数量及空间分布。      

砂岩气藏岩石孔喉结构及渗流特征

以多孔介质中气水两相渗流理论为基础,选择了四川须家河组气藏岩心,其渗透率在(0.002~70.28)×10-3μm2之间,分别开展了高压压汞、气水相渗以及气藏衰竭开采物理模拟实验研究,从岩石孔喉结构、受力特征以及气水两相渗流特征3方面对比分析了致密与中高渗砂岩气藏特征的差异。采用孔喉类型及数量比例、平均孔喉半径、孔喉中值半径3项参数对不同渗透率砂岩孔喉结构特征进行了精细描述,对比分析了低渗致密与常规及高渗砂岩孔喉结构特征差异;采用排驱压力、沿程阻力量化评价了气、水在不同渗透率砂岩中渗流时的受力情况,对比分析了孔喉结构对致密与常规砂岩产能的影响;建立了气相渗流能力与含水饱和度关系图版,对比分析了含水饱和度大小对不同渗透率岩心气相渗流能力的影响。研究成果将为气藏储层微观建模以及气、水渗流机理研究提供一定的参考依据。     

影响冻胶类堵剂封堵性能的因素分析

该文概要介绍了国内外有关影响冻胶类堵剂封堵性能的因素的研究情况，具体分析了冻胶类型及组成、岩心含油饱和度、渗透率、岩石的润湿性、驱替相类型对堵剂封堵性能和堵水调剖效果的影响，表明冻胶本身的结构特性是影响冻胶封堵率的根本因素；冻胶的封堵率随着岩心含油饱和度的增加而减小，同时受到岩石的润湿性和驱替相类型的影响；冻胶对亲水岩石的封堵率大于对亲油岩石的封堵率，对水相的堵塞程度大于对油相的堵塞程度。在此基础上推导出了调剖堵水施工中堵剂封堵率的计算公式。     

表面活性剂的润湿性及增注机理研究

研究了改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性对增注性能的影响。通过测定表面张力和润湿角筛选出了常规表面活性剂ABS、OPT以及两性Gemini表面活性剂GC26。通过岩心驱替试验考察了表面活性剂的增注性能和对岩心的油水相对渗透率的影响。结果表明,0.5%ABS、0.1%GC26、0.5%OPT的表面张力分别为25.07、28.33、29.57mN/m。活性剂处理岩心后,岩心表面润湿性向弱亲油方向移动,等渗点时含水饱和度下降,尤其是Gemini表面活性剂GC26,含水饱和度降到48%,显示出孔喉表面转变为亲油,岩心水相渗透率提高幅度达到86.57%,具有较好的增注效果。结合GC26的结构特点及表面性质,分析了表面活性剂增注效果的差异,认为提高吸附膜的致密性及疏水性程度是增注的关键。     

分形理论在油层物理学中的应用

对压汞喉道半径与渗透率贡献值分布频率、退汞孔隙半径与退汞饱和度分布频率、岩样孔隙度与地层因素分布频率以及油、水相对渗透率与水饱和度分布频率的相关性分别进行了分形研究。结果表明:测量标尺与测量对象的相关系数均满足α为0.01时所需要的相关系数r值,分形性良好。砂岩岩心不仅孔隙结构具有分形特征,而且油、水在岩石内部渗流过程中岩电特性曲线和油、水相对渗透率曲线也具有分形特征。研究中所论及的分形维数与岩样均质系数相关性良好,它们均可以作为反映岩心均质程度的特征参数。     

Modeling Non-aqueous Phase Liquid Displacement Process

A pore-network model physically based on pore level multiphase flow was used to study the water-non-aqueous phase liquid (NAPL) displacement process, especially the effects of wettability, water-NAPL interfacial tension, the fraction of NAPL-wet pores, and initial water saturation on the displacement. The computed data show that with the wettability of the mineral surfaces changing from strongly water-wet to NAPL-wet, capillary pressure and the NAPL relative permeability gradually decrease, while water-NAPL interfacial tension has little effect on water relative permeability, but initial water saturation has a strong effect on water and NAPL relative permeabilities. The analytical results may help to understand the micro-structure displacement process of non-aqueous phase liquid and to provide the theoretical basis for controlling NAPL migration.     

改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性对其相渗透率的影响

为了研究改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性对其气水相有效渗透率的影响，用自主研发的一种能改变亲水岩石表面性质（由亲水改为中性弱亲油）的润湿反转剂LW-1进行了实验研究。实验结果表明，用LW-1处理低渗透亲水气层岩心，改变其岩石表面的润湿性后，可使气体有效渗透率平均提高1．06倍；处理低渗透亲水油层岩心，改变其岩石表面的润湿性后，可使水相有效渗透率平均提高2．6倍。认为改变低渗透亲水油气层的岩石表面润湿性，是降低其遭受侵入水伤害程度、提高增注能力和改善压裂增产过程中侵入水返排效果的有效手段之一。