人工裂缝对低渗透油藏油水渗流影响实验研究

孟 阳

(中石化胜利油田分公司，山东 东营 257000)

1 实验

1.1 实验材料

(1)实验器材。主要实验装置包括岩心钻取机、岩心切割机、索氏抽提器、STY－4气体渗透率测定仪、ZYB－1抽真空饱和仪以及LCN－Ⅲ高温高压落球黏度计等。

(2)实验流体。用稠油与煤油按照地层条件配制120℃条件下黏度为2.5 mPa·s的油样;取定质量的NaHCO3药品和蒸馏水充分溶解，配制地层水，得到矿化度为13000 mg/L的水样。

(3)实验岩心。选取胜利油田渤35区块全直径岩心22块，岩心的处理严格按照实验标准SY/T5336－1996《岩心常规分析方法》进行。

1.2 实验方案

(1)气测岩心渗透率及测定岩心孔隙度，选取符合要求的不同渗透率级别岩心。

(2)根据实验条件配制不同浓度和类型的注入流体。

(3)加工垂直缝(裂缝与渗流方向垂直)、水平缝(裂缝与渗流方向平行)实验用岩心。

(4)采用稳定法测定单相油启动压力，主要实验步骤:设定围压，进行油驱水，当末端有水流出时提高驱替速度，驱替至束缚水饱和度，老化24 h;恒定泵的流量，测定压差—流量关系曲线。

(5)采用非稳态法测定油水相对渗透率，主要实验步骤:①地层温度下饱和地层油，油驱岩心至末端不见水，油驱10倍孔隙体积以上，测油相渗透率，老化24 h;②以恒定速度水驱油，记录相关数据，见水初期，加密记录，后逐渐加长记录的时间间隔，含水率达到99%时，测残余油时的水相渗透率;③采出程度测定，含水率达99%后，继续驱替24 h后记录最终产油量，计算采出程度。

2 实验结果与讨论

2.1 不同裂缝形态岩心渗流规律

首先对没有人工裂缝的岩心进行驱替实验，然后选取岩心进行人工造缝，再次进行实验研究，对比不同裂缝形态的岩心驱替实验结果[1－7]。按照上述方法，进行了4个不同渗透率级别(5×10－3、10 ×10－3、30 ×10－3、50 ×10－3μm2)、3 种不同裂缝形态(无裂缝、垂直缝、水平缝)的岩心驱替实验，得到了不同裂缝形态下拟启动压力梯度与渗透率的关系曲线，见图1。

图1 拟启动压力梯度与渗透率关系

研究资料表明，在低渗透油藏中流体的渗流规律不同于常规油藏，原油受岩石孔隙中的边界层影响，中高渗透油藏的喉道半径比较大，原油的边界层影响很小，但对于低渗透油藏，孔隙系统基本上由小孔道组成，使得启动压力梯度影响明显，流体渗流过程不符合达西定律。由图1可知:当岩心中存在垂直或水平裂缝时，拟启动压力梯度有所降低，这主要是由于裂缝一定程度上增加了基质岩心的渗透率;渗透率越低，拟启动压力梯度下降程度越明显;对于同一渗透率级别，水平缝对于降低单相油启动压力作用效果较垂直缝明显。

按照油水相对渗透率测定方法，完成了不存在复杂裂缝、不同渗透率级别的相渗实验，采用JBN方法[8－11]处理相渗曲线。油水两相相对渗透率曲线测定结果见图2。

图2 不同渗透率级别、不同裂缝形态岩心相渗曲线

裂缝使油水相对渗透率曲线形态有明显的改变。在水驱油过程中，水平缝的渗透率起到了主导作用，相对渗透率曲线形态变化最大，水相相对渗透率明显大于其他裂缝形态下的值，同时等渗点左移。对比图2可知:①人工裂缝对岩心相对渗透率曲线形态有明显影响，垂直裂缝使得油相相对渗透率下降加快，但对束缚水饱和度、残余油饱和度的影响与无裂缝条件相比差别不大;②水平裂缝形态下，随渗透率增大，相渗曲线变化规律与无裂缝、垂直裂缝变化规律大致相同，水平裂缝使油相相对渗透率下降更快;③存在水平缝的岩心的油水相对渗透率曲线束缚水饱和度较大，残余油饱和度也较大，且水相渗透率曲线上升更快，两相渗流区变窄。

2.2 不同裂缝形态对水驱油效果影响

存在不同形态裂缝的岩心，水驱油的效果有差异，分别对4种不同渗透率级别的岩心进行水驱油实验，结果见图3～5。

图3 渗透率和束缚水饱和度关系

图4 渗透率和残余油饱和度关系

图5 渗透率和采出程度关系曲线

由图3～5可知:①含垂直裂缝、水平裂缝的岩心束缚水饱和度比无裂缝的岩心要低(束缚水饱和度由低到高为垂直缝、水平缝、无裂缝)，并随着渗透率增加，饱和度变化更加明显;②随着渗透率的增加，含垂直裂缝的残余油饱和度差别不大;③最终含水率为98%时，含裂缝的岩心与无裂缝岩心差距较大(水驱最终采收率由高到低为垂直缝、无裂缝、水平缝);④垂直缝对水驱油效果的影响较小，水平缝则较大程度上影响水驱油效果。

这主要是由于复杂裂缝的存在增加了岩心的渗透能力，而水平缝贯穿于整个岩心，裂缝渗透率远大于基质渗透率，水窜现象严重。具体表现为初期产量高，含水率上升快，相同含水率下，最终驱油效率较低。因此，油藏中存在裂缝，一旦水淹，开采难度增大，不利于油藏的持续开发。

3 结论

(1)浊积岩低渗透岩心流体流动过程中存在启动压力梯度，随岩心渗透率的增加，启动压力梯度越小;相渗曲线中束缚水饱和度越小，残余油饱和度越大，两相共渗区越大，等渗点左移且对应相对渗透率越大。

(2)岩心存在复杂裂缝时，流体的渗流规律发生了明显的变化。该结果表明，正确认识不同裂缝形态的分布对油藏开发有着重要的意义。

(3)当存在垂直缝时，在一定程度上提高了岩心的渗透能力，与不存在复杂裂缝情况相比，岩心的拟启动压力梯度变小，油相相对渗透率下降变快，最终采出程度相对增加。

(4)当存在水平缝时，在很大程度上增大了岩心的渗透能力，因此，对水驱油效果和采收率影响最大，束缚水饱和度低于无裂缝、垂直裂缝条件，初期采油速度快，见水快，但由于实验中裂缝贯穿岩心，造成了注入水的突进，最终采出程度小于前两者。

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