215 / 2023-07-15 23:09:06

致密油藏渗吸力学机制与提高采收率机理研究

致密油藏,渗吸,提高采收率,机理,数学模型

       致密油藏目前是我国勘探开发的热点。自发渗吸驱油是致密油藏一种重要的开采机理。但致密油藏纳米孔隙广泛发育，孔隙类型多样且结构复杂。压裂后人工裂缝与天然裂缝一起形成复杂裂缝网络。水/压裂液在裂缝-微纳米孔隙渗吸驱油规律较为复杂。且表面活性剂通过改变润湿性、降低残余油界面张力、乳化等作用提高渗吸驱油效果，渗吸力学机制十分复杂，准确表征致密油藏渗吸驱油机理对致密油藏有效开发具有重要意义。



       考虑驱替压力、油水粘滞阻力、毛管力、重力等各种作用力，基于毛细管束模型，对致密油藏渗吸驱油过程开展力学机制分析，明确驱替压力梯度、孔喉大小、润湿性、油水黏度、界面张力等因素对驱油速度的影响。基于孔喉分形分布特征，考虑束缚水和残余油赋存特征，构建岩心尺度驱替-渗吸数学模型,给出不同驱替压力梯度下岩心尺度驱油流量和采收程度随时间变化关系，构建驱替压力梯度-渗透率双对数图版。定量表征驱替和渗吸作用在低渗透/致密油藏注水开发中的贡献，明确影响低渗透/致密油藏注水开发过程关键因素。考虑表面活性剂在致密油藏中的吸附与扩散，建立表面活性剂溶液在致密油藏中自发渗吸驱油流动数学模型。该模型可以表征毛管力和表面活性剂溶液浓度在多孔介质中动态变化规律。



       此外，对致密油藏裂缝中自发渗吸规律开展研究。将裂缝等效为平板模型，提出了考虑和不考虑重力情况下单根裂缝自发渗吸新的解析模型。并用文献中的实验数据对模型进行验证，与经典渗吸模型相比，新构建的裂缝渗吸模型与实验数据更接近。利用邦德数倒数与渗吸误差相对百分比，创新建立了判定重力对裂缝自发渗吸影响的图版，实现重力对裂缝渗吸影响的定量表征，并提出了需要考虑重力作用时临界渗吸时间表达式。同时对裂缝中水自发渗吸驱油过程进行了研究，首次得到了裂缝自发渗吸油水前缘解析解，构建了岩心尺度裂缝自发渗吸驱油数学模型，明确了裂缝分布特征对致密油藏自发渗吸驱油速率的影响。



       研究结果表明：自发渗吸速率受岩心孔隙结构参数、流体性质和润湿性的影响；原油粘滞力是自发渗吸驱油的阻力，岩心越致密，虽然渗吸的动力毛管力增加，粘滞力增加的幅度更大，渗吸速率越小；渗吸初始速度主要受最大孔隙半径控制，中后期主要受孔隙大小分布控制；超低界面张力会急剧降低毛管力，继而不利于自发渗吸驱油进行。亲水性低渗透/致密油藏注水开发机理可以分为驱替为主、渗吸为主、驱替-渗吸共同作用3类。相同驱替压力梯度下,随着孔喉尺寸增大,渗吸对采油速度的贡献占比降低,驱替对采油速度的贡献占比增加,采油速度增速显著。随着驱替压力梯度增加,接触角和油水黏度比减小,驱油流量增加,并且在流量和时间双对数图版上出现峰值然后线性递减。驱替压力梯度-渗透率双对数图版可以有效判定低渗透/致密油藏任一点的开发机理类型，定量表征驱替与渗吸对注水开发驱油速率贡献，为低渗/致密油藏注水开发方案设计与调整提供依据。所构建的裂缝渗吸数学模型创新实现了重力对裂缝自发渗吸影响的定量表征，给出了需要考虑重力影响时的临界判定条件，为描述缝中自发渗吸规律奠定了理论基础。