低渗地层渗流机理

低渗油藏渗流机理中国石油大学（华东）石油工程学院李爱芬aifenli@2007年6月第一节低渗油藏的孔隙结构特点第二节低渗油藏渗流流体新概念第三节低渗油藏启动压力及渗流规律第四节低渗油藏两相渗流特点第五节低渗油藏的应力特征目录低渗油藏渗流机理第一节低渗岩心的孔隙结构特点类别 特高渗高渗中渗低渗特低渗数值(10-3μm2)>10001000～100100～1010～1<11.低渗油田分类1.1油田按渗透率分类1.2低渗油田分类第一类低渗油田:k=(50~10.1)×10-3um2.这类油田接近正常油层,油井产能达到工业油流标准,但产能低,采用压裂等增产措施才能达到较好的开发效果和经济效果.第二类低渗油田:K=(10~1.1)×10-3um2,束缚水含量较高,喉道细小而狭窄,自然产能低,正常测试达不到工业油流标准,必须采取大型压裂才能获得有效产能.第三类低渗油田:K=(1.0~0.1)×10-3um2,一般不具有开发价值。但如果油层厚,原油物性好,仍可有效地开发。如新疆的小拐油田,玉门的川口油田.如果油层中存在裂隙,它可以构成基质块的渗流通道,极大改善油层的渗流状况.第一节低渗岩心的孔隙结构特点1.2低渗油田地质特点

(1)近源沉积的颗粒混杂、分选差；远源沉积的颗粒细，泥质含量高；(2)矿物成熟度低；(3)成岩压实作用强，伴有裂隙，出现双重孔隙度;

第一节低渗岩心的孔隙结构特点第一节低渗岩心的孔隙结构特点毛管曲线高，阈压高，束缚水高。

1.3孔隙特点：孔隙小，喉道细，微孔多，束缚水高。(1)孔隙小孔细喉型第一节低渗岩心的孔隙结构特点(2)少量大孔隙提供绝大多数的渗透能力第一节低渗岩心的孔隙结构特点1.3孔隙特点：（3）低渗岩心比面极大:根据毛管束模型：当渗透率小于10×10-3um2时,油层岩石的比面急剧上升.第一节低渗岩心的孔隙结构特点1.3孔隙特点：目录低渗油藏渗流机理第一节低渗油藏的孔隙结构特点第二节低渗油藏渗流流体新概念第三节低渗油藏启动压力及渗流规律第四节低渗油藏两相渗流特点第五节低渗油藏的应力特征第二节低渗岩心渗流流体新概念

长期以来人们把孔隙中的流体和孔隙表面的流体视为同等，忽略了边界流体的存在极其对渗流的影响。2.1体相流体和边界流体：

渗流流体包括两部分：体相流体—指其性质不受界面现象影响的流体，它在孔隙介质孔道的中轴部位；边界流体—指其性质受界面现象影响的流体，它靠近孔隙壁面，形成一个边界层。低渗油藏孔隙中流体的分布2.2边界层流体的性质具有特殊的变化规律。孔隙中流体的某些成分与孔隙壁面相互作用，使孔隙壁面处这些成分的浓度较大。使得其物性与体相流体有较大得差别。第二节低渗岩心渗流流体新概念2.3原油中的各种成分在孔道中的分布：原油是多种成分的混合物，其中的极性物质易在岩石表面吸附，形成一个富含极性物质的特殊的液体层，在这个层中，原油的重质成分和胶质沥青质更多、粘度和密度更大。越靠近孔道表面的地方，这些极性化合物的含量越大。第二节低渗岩心渗流流体新概念胶质沥青重组分2.4孔道中原油的物理性质由于原油的各种成分在孔道中的有序分布，使得孔道壁附近的原油粘度增大，而孔道中轴部位原油的粘度减小。u1-界面层中原油的平均粘度采油过程中采出原油粘度随生产时间增长而增加-与此有关？第二节低渗岩心渗流流体新概念目录低渗油藏渗流机理第一节低渗油藏的孔隙结构特点第二节低渗油藏渗流流体新概念第三节低渗油藏启动压力及渗流规律第四节低渗油藏两相渗流特点第五节低渗油藏的应力特征第三节低渗岩心启动压力及渗流规律3.1启动压力由来当边界层所占比例大到一定程度,渗流将存在驱动压力，渗流将不符合达西定律。水是牛顿流体，但它在很细小的孔道中流动时也呈现出非线性渗流特征，具有启动压力梯度。流体

低渗地层由大小不同的孔隙组成，每个孔道都有自己的启动压力梯度，只有驱动压力梯度大于某孔道的启动压力梯度时，该孔道的油水才开始流动。

随驱动压力梯度的增加，会有更多的孔道参于流动，流量及渗透率随之变大。11流体流速：2第三节低渗岩心启动压力及渗流规律流体2启动压力实验流程:以0.005ml/min的速度向岩心注流体,岩心出口端出液时关闭容器出液开关,直至上游压力稳定-启动压力.3.2启动压力及流量－压差测定第三节低渗岩心启动压力及渗流规律3.2低渗岩心渗流规律描述(1)低流速下渗流不符合达西定律；(2)渗流存在启动压力梯度；(3)渗透率不为常数。最小启动压力梯度拟启动压力梯度最大启动压力梯度第三节低渗岩心启动压力及渗流规律Kg/uw<0.5md/mPa.s时，随渗透率减小，启动压力梯度迅速增加。第三节低渗岩心启动压力及渗流规律3.3水相启动压力特点：3.4束缚水下油的启动压力特点Kg/uo<0.5md/mPa.s时，随渗透率减小，最小启动压力梯度迅速增加。第三节低渗岩心启动压力及渗流规律3.5束缚水下油的流量-压差关系第三节低渗岩心启动压力及渗流规律岩心渗透率越低，曲线越向右下方移动，渗流曲线非线性段延伸越长。Swc下油相渗流速度与压力梯度关系：第三节低渗岩心启动压力及渗流规律3.5束缚水下油的流量-压差关系低渗讨论第三节低渗岩心启动压力及渗流规律3.6渗透率与压力梯度的关系压力梯度增加，渗透率增加，最后为定值。

单相水：第三节低渗岩心启动压力及渗流规律极限半径油井驱替压力梯度驱替压力梯度距离第三节低渗岩心启动压力及渗流规律目录低渗油藏渗流机理第一节低渗油藏的孔隙结构特点第二节低渗油藏渗流流体新概念第三节低渗油藏启动压力及渗流规律第四节低渗油藏两相渗流特点第五节低渗油藏的应力特征第四节低渗油藏两相渗流特点4.1油水两相渗流区窄：（相渗曲线特点）渗透率越低，两相渗流区越小4.2低渗油藏含水上升快，束缚水、残余油饱和度高图5低渗油田相渗曲线低渗油藏多亲水—束缚水饱和度高；喉道细小，油流孔道很容易在喉道处被截断—残余油饱和度较高，两相渗流区较小。第四节低渗油藏两相渗流特点fw水锁效应：水从油井井低进入亲水油藏后，水流通道增多，在返排时油要进入被水占据的孔道，必须克服该孔道的毛管力，否则油流通道不能恢复。亲水孔道中的油水第四节低渗油藏两相渗流特点4.3作业后含水上升，水锁效应严重第一节低渗油藏的孔隙结构特点第二节低渗油藏渗流流体新概念第三节低渗油藏启动压力及渗流规律第四节低渗油藏两相渗流特点第五节低渗岩心的应力特征目录低渗油藏渗流机理高渗岩心：5.1升压与降压过程中岩石渗透率的变化第五节低渗油藏应力敏感特征高渗岩心：第五节低渗油藏应力敏感特征低渗岩心：第五节低渗油藏应力敏感特征低渗岩心：第五节低渗油藏应力敏感特征低渗岩心：第五节低渗油藏应力敏感特征5.2实验研究结果中高渗岩心，一定压力范围内渗透率压力的变化多呈现弹性变形；低渗岩心渗透率随有效应力升高多呈现塑性变形。渗透率越低，渗透率降低幅度越大。第五节低渗油藏应力敏感特征结论：低渗油藏边界层流体所占比例较大，渗流存在启动压力