油田开发中后期油藏渗流规律研究

油田开发中后期油藏渗流规律研究

吴勇

大港油田第二采油厂地质研究所 天津市 300280

摘要：石油是社会经济发展运行的一项重要资源，目前我国存在严重的石油供需矛盾问题。我国目前已探明的石油储量当中，低渗透油藏占总储量的比例高达60%以上，成为最主要的油藏类型。我国低渗透油藏在新疆地区储量最多，其次为东北地区。由于低渗透油藏的渗透率较低，储层易变形，开发难度较大，一直未能得到有效开发。当前我国已探明的可开采石油资源已经开采过半，如何能够有效开发低渗透油藏，将成为未来我国石油行业的重要问题。本文首先分析低渗透油藏的基本特征，然后探讨影响油田开发中后期的油藏渗流规律。
关键词：低渗透油藏；渗流规律；开发效果
1、低渗透油藏的基本特征
  低渗透油藏的储层性质和储层流体的渗流特性都不同于常规油田，地应力系统的变化也容易导致岩石结构产生变形，这导致低渗透油藏的开发特征和规律不同于常规油田。低渗透油田的储集体大部分为砂岩储集体，由于成岩作用的影响，岩石中的孔隙和喉道比较细小，束缚水的饱和度高，表现出显著的非均匀性，裂缝发育较多，体现双重介质特点。在开发过程中，储层压力快速下降，导致部分天然微裂缝被封闭，造成储层渗透率降低，油井的产业量和产油量都出现降低。此时即使将地层压力重新恢复至原始压力，已经闭合的裂缝也无法重新打开，储层渗透率也不可能恢复至初始水平。因此低渗透油藏的后期开发效果相对较差。此外，低渗透油田所在地区自然环境普遍比较脆弱，开采过程中的环境保护问题也必须得到重视。
2、低渗油藏非线性渗流的影响因素
  2.1 孔隙喉道狭窄、物性差
  连续液流通过岩石孔隙喉道时由于低渗透层喉道半径很小，毛管力急剧增大，当驱动压力不足以抵消毛管力效应时，连续的液流变为分散的液滴导致渗流阻力的增大，降低渗透率。在低渗流速度下，渗流曲线呈现非线性关系，随着渗流速度的提高，曲线的非线性关系段向线性段过渡。这种同一液体在不同多孔介质中表现出不同的渗流特征，充分地说明了多孔介质的孔隙结构特征起着决定作用。
  2.2 各相间的表面性质与作用
  在任何一个不可混相的二相体系中，相间都存在着界面。界面张力是源于分子间的相互作用力，并构成界面两相的性质差异。利用毛细管模型和单分子层作用模型，推导固液界面分子力作用与多孔介质的渗透率和孔隙半径的近似关系式表明，固液界面分子力作用随多孔介质的渗透率或孔隙半径增大而单调递减。
  2.3 有效压应力对岩石产生的影响
  低渗透岩石孔隙系统大部分是由小孔道组成的，比表面大，孔道内的边界层流体影响很大，在受到较大的应力情况下，渗流的孔道变小，最小的孔道失去流通能力，有效应力对低渗透砂岩的非达西渗流产生较大影响。围压对变形介质油藏渗透率的变化具有较大的控制作用，低渗透岩心应力敏感性非常强，且渗透率变化具有不可逆性。随着油田的开发油气的产出，孔隙压力渐渐降低，岩石所受的有效应力逐渐增加。
3、影响低渗透油藏开发效果的主要因素
  目前低渗透油藏的开发主要使用水力压裂和注水替油的方法。水力压裂技术从开始在美国得到使用，至今已发展为高液量、高排放的整体压裂技术，相关技术已十分成熟。后期注水替油的效果则受到多种因素影响。
  3.1孔隙结构
  孔隙结构指的是岩石内部的孔隙与喉道大小、类型、分布与相互之间的连通关系，孔隙和喉道的半径直接影响到储层渗透率的大小。低渗透油藏的储层孔径与孔隙和喉道壁上流体的吸附滞留层厚度相差不大，因此，吸附滞留层中的流体会流入孔隙和喉道当中。吸附滞留层中的流体一般处于静止状态，只有当压力梯度形成时，这类流体才会进行流动。若压力梯度未能达到储层流体流动所需要的梯度值，就会导致压力不能驱动流体。通常来说，孔隙和喉道的结构越复杂，流体的非均匀性就越显著，油藏的开发效果也就越差。若储层孔径过小，也将导致储层流体流动所需的压力梯度值较大，同样会影响开发效果。
  3.2夹层频率
  低渗透储层的夹层中含有中高渗透厚油层，相对容易开发。若夹层频率适当时，可将油层水洗的厚度增加，以提高开采量;但如果夹层过多，厚砂体会被分割为许多薄砂体，储层中的流体流动受到阻碍，注水之后难以有效控制储层流体的运动，从而导致产出量偏低。
  3.3砂体内部结构
  低渗透油藏中，砂体的内部结构决定了流体渗流场，即使砂体结构发生的变化很小，也会使流体渗透场受到非常大的影响。相对于中高渗透储层来说，低渗透油藏的河道砂体切割界面对流体运动产生的阻碍作用更大，内部非渗透层也会对流体运动形成阻碍。同一小层内不同期次形成的单砂体之间存在纵向不渗透隔离层，导致部分单砂体出现主采关系不匹配的现象。河道切割界面上出现泥沥层，会导致界面的渗透率降低，影响到低渗透储层两侧的砂体，使之连通性下降，情况严重时甚至会完全失去联连通性。此外，相同砂体中的沉积相带发生改变，也会使低渗透储层两侧相带间的连通性降低，情况严重时也会造成完全失去连通性。

  3.4渗流特性
  低渗透油藏的渗流特性不符合达西渗流定律，其渗流特征曲线以临界点为界，可以分成拟线性段与非线性段。开采进入非线性段后，压力梯度值处于相对较低的水平，此时只有较大的孔隙中才会发生流体流动，随着压力梯度值不断上升，一些小型孔隙当中的流体也得到了足够大的压力，开始发生流动。压力梯度值越大，就能够驱动越多的储层流体，从而得到更高的产出量。如果压力梯度值达到临界点，孔隙中所有的可流动流体都会发生流动，此时如果压力梯度值继续增加，油田的产出量还可以进一步增长。
  3.5贾敏效应
  贾敏效应又称气阻效应，是指油滴和气泡经过孔喉窄口的时候，形成附加阻力，一些油段或水段在经过孔喉时，受附加阻力作用将停留在孔喉当中。由于低渗透油藏的储层孔径很小，造成孔隙和喉道半径偏小，导致贾敏效应特别突出。孔径和孔隙越小时，滞留在孔喉中的油、水就越多，造成油井的产液量和产油量偏低，从而影响开发效果。
  3.6压敏效应
  低渗透油藏储层中还容易出现压敏效应。在开采油田开发过程中，地层压力受开采影响逐渐减小，导致岩石有效压力增大，当围限压力过大的时候，储层中的孔喉形状会发生变化，孔喉受压力影响变长、变细，但孔隙度不受影响。这将导致储层渗透率快速降低，并且无法恢复到开采之间的原始渗透率。此时油田产量会剧烈下降，开发效果受到影响。
结语：低渗透油藏在我国石油资源中占据相当大的比例，其孔隙结构复杂，连通性低，渗流性质特殊，储层压力下降快，开采难度大，长期以来一直未能得到有效开发。我国目前石油供应日趋紧张，应当更加重视低渗透油藏的开发技术研究，以应对各方面的不利影响。例如连通性较低的问题，可以通过设置水平井网的方法进行开发。针对流体非均质性较强的问题，可以采用周期性注水的方法，重置地下压力场。未来还应大力发展二氧化碳驱油等新型开采方法，进一步提高采收率。
参考文献：
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[4]潘建旻.油田开发中后期油藏低渗流特征及开发意义[J]中国石油,2019,39(02):48-49.