低渗透砂岩油藏渗吸采油影响因素研究

张艳丽，刘 涛，孙文昕，安会明

（兰州城市学院培黎石油工程学院，甘肃兰州 730070）

随着化石能源开发政策的不断调整，低渗透、致密、页岩等非常规油气藏的开发逐渐提上日程[1，2]。低渗透油藏因渗透率低，原油流动性差，开发成本高，效果差等诸多不利因素，成为制约该类油田开发的主要原因[3，4]。目前低渗透油藏主要通过压裂提高储层渗透率改善原油流动通道进行开发[4-6]。储层裂缝与基岩之间的流体交换成为压裂后原油进入裂缝的主要方式。渗吸是湿相依靠毛管力自发进入毛细管将非湿相替换出来的过程，是在低渗透油藏开发中普遍存在的一种自发现象[7，8]。

本文通过低渗透砂岩岩样的静态渗吸实验[9]，研究了油水界面张力、岩心渗透率、原油黏度、渗吸液矿化度对渗吸过程的影响。结合渗吸机理通过渗吸速度和渗吸采收率的对比阐述了不同因素在渗吸过程中起的作用及对渗吸效果的影响规律。

1 实验

1.1 材料

大庆四厂的原油、航空煤油、模拟地层水矿化度为80 000 mg/L、低渗透砂岩天然岩心参数（见表1）、烷基苯磺酸盐表面活性剂。

表1 岩心物性参数

1.2 仪器

渗吸瓶、高精度分析天平、TX-500C旋滴界面张力仪、高温高压驱替设备、BROOKFIELD黏度计、真空泵等。

1.3 实验方法

原油与煤油按照不同比例配制不同黏度模拟油待用。稀释模拟地层水至不同矿化度待用。应用模拟水配制不同浓度表面活性剂溶液呈现不同油水界面张力值，测量待用。岩心抽真空4 h后饱和模拟水，应用高温高压驱替设备饱和模拟油，计算含油饱和度待用。将饱和油的岩心置于装有渗吸液的渗吸瓶中，间隔一定时间取出擦拭岩心表面至无液珠并称重，计算渗吸油量和渗吸采收率，至岩心质量基本无变化为止。清洗岩心重复利用。

2 实验结果及分析

2.1 界面张力对渗吸效率的影响

式中：W-附着功；σ-油水界面张力；θ-接触角。

式中：ΔP-毛管力差；σ-油水界面张力；θ-接触角；r1、r2-油水界面处毛细管半径且r1＜r2。

不同渗透率岩心、不同界面张力条件下，渗吸量随时间的延长而增大（见图1（a）、（c）），40 h左右达到渗吸终点，渗吸量基本不再增加。渗吸过程中，较低界面张力时初期渗吸量增速较快，较高界面张力时后期渗吸量增速较快。公式（1）低界面张力利于降低原油的黏附功，公式（2）高界面张力利于提高毛管力，均利于渗吸。岩心中原油在低界面张力时易于变形，降低了流动阻力，渗吸初期岩心含油饱和度高，较低的流动阻力在渗吸过程中作用显著，渗吸速度较大；高界面张力提高了渗吸动力，后期岩心含油饱和度降低，较高的渗吸动力在渗吸过程中作用显著，渗吸速度较大。

不同渗透率岩心渗吸采出程度随界面张力的增加均先增大后降低（见图1（b）、（d））。适当的油水界面张力值可以有效降低原油流动阻力和增大渗吸动力。通过调整油水界面张力使两方面协同配合，可达到较好渗吸效果。

2.2 渗透率对渗吸效率的影响

图1 不同界面张力对渗吸的影响

随渗透率的增加渗吸采出程度和采出速度均提高。一方面，渗透率增加比表面减小，降低了残余油量，提高了渗吸采出程度。另一方面，随渗透率增加原油流度增大，降低了原油流动阻力。虽然高渗透率可能意味着较大的孔隙半径，较低的毛管力，显然实验结果表明，随渗透率的增加，降低原油流动阻力起了更为显著的作用。

随界面张力的增大，不同渗透率岩心到达渗吸终点的时间变短。结合上述界面张力因素分析结论，通过提高界面张力可以显著降低渗吸时间，完成渗吸过程（见图2）。

2.3 原油黏度对渗吸效率的影响

随原油黏度增加，渗吸速度降低，渗吸采收率降低（见图3）。公式（3）随黏度的增加黏滞力增大，渗吸动力减小，达到渗吸平衡需要的时间变长。高黏原油不利于渗吸采油。

2.4 渗吸液矿化度对渗吸效率的影响

随渗吸液矿化度的增加，渗吸速度变大，渗吸效率增大（见图4）。一方面较高矿化度导致较高的界面张力，提高了渗吸动力。另一方面高矿化度降低了岩心的水敏效应，减弱了黏土因水化导致岩心渗透率降低的程度。

3 结论

图2 渗透率对渗吸的影响

图3 原油黏度对渗吸的影响

图4 渗吸液矿化度对渗吸的影响

（1）在一定界面张力范围内，较低界面张力时初期渗吸速度较快，较高界面张力时后期渗吸速度较快。渗吸效率随界面张力的增加先增大后降低，界面张力在10-1mN/m数量级时，渗吸效果较好。

（2）在一定渗透率范围内，随渗透率的增加渗吸采收率和渗吸速度均增大。较高渗透率利于渗吸。

（3）随原油黏度增加，渗吸采收率和渗吸速度均降低，高黏度原油条件不利于渗吸。

（4）随渗吸液矿化度的增加，渗吸采收率和渗吸速度均升高，高矿化度条件利于渗吸。