子长油区致密砂岩储层渗吸驱油主控因素分析研究

侯玢池，王 谦

（1.陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西西安 710065；2.陕西省特低渗透油气田勘探与开发工程技术研究中心，陕西西安 710065）

裂缝性致密油藏常规注水开发难度较大，利用渗吸作用进行采油是一种经济有效的开发方式，所谓渗吸采油，就是润湿相流体（水）在毛管压力的作用下进入基质岩块，将非润湿相流体（原油）置换到裂缝中的采油方式[1-3]。对于致密储层渗吸驱油的研究，多致力于各影响因素与岩心驱油效率、驱油速率等之间的关系[4，5]，为进一步量化表征各影响因素对于储层岩石渗吸驱油作用影响的强弱，以鄂尔多斯盆地子长油区天然致密砂岩样品为例，通过自发渗吸实验，研究了岩心尺寸、品质系数、界面张力、润湿性、矿化度、初始含水、原油黏度等因素对于渗吸驱油效率、驱油速率的影响，并通过实验数据回归分析，得到了各主控因素与驱油效率之间的数学关系式，分析了各因素对于渗吸驱油的影响强弱，相关研究结果可以为鄂尔多斯盆地子长油区低渗、致密油藏的开发提供一定的参考依据。

1 实验研究

1.1 实验材料与方法

研究区原油密度平均为0.849 g/cm3，原油黏度平均为5.22 mPa·s，实验用油选取5 号白油（与油田原油相关系数相近）。

研究区地层水为氯化钙（CaCl2）水型，总矿化度为91 338.4 mg/L。实验用渗吸液是根据地层水资料进行配制的矿化度为91 g/L 的地层水。

实验岩心选自子长油区天然砂岩样品。实验设备主要有玻璃渗吸瓶、抽真空饱和装置、烘箱、Brookfield流变仪、气测渗透率装置、电子天平、电子游标卡尺等。

实验主要采用体积法来测量岩心自发渗吸过程的驱油效果。岩心经过切平、洗油、烘干、称重等处理后，利用抽真空饱和装置将岩心饱和模拟油，然后将岩心放入装有渗吸液的渗吸瓶中，进行自发渗吸过程，通过记录不同时间点渗吸瓶中渗吸出来的油的体积来计算不同因素条件下渗吸驱油效率、驱油速度随时间的变化关系曲线，从而研究不同因素对渗吸效果的影响。

1.2 实验测试项目

在室温条件下，通过设计和筛选，各测试项目的基础实验条件：温度为25 ℃、初始含水饱和度为0%，原油黏度为5.20 mPa·s，采用矿化度为91 g/L 的地层水，在尽量保证其他各参数一致性的情况下，突出测试参数的差异，开展了岩心长度、储层品质指数、矿化度、界面特性（包括界面张力、润湿性）、初始含水、原油黏度等因素对渗吸驱油效果的影响测试，实验用岩心样品基本参数（见表1）。

表1 实验岩心基本参数表

表1 实验岩心基本参数表（续表）

2 实验结果分析

将岩心饱和油，在室温、常压的条件下装入定制的渗吸瓶中进行渗吸实验。实验开始约半小时后岩心表面出现油珠，随着时间的推移，油珠会变大并上浮至细管液面。通过记录驱油量与时间的数据，计算并绘制了各影响因素与渗吸驱油相关参数之间的曲线图。

2.1 岩心长度

由图1，图2 可以看出：长度因素对于渗吸驱油效率的影响很小，4 块不同长度的岩心最终的驱油效率近似相等，变化幅度非常小；长度会对驱油速率有一定的影响，即长度越小，早期渗流速度峰值越大，其渗吸前缘抵达非流动边界的时间越短，越先达到稳定状态，渗吸作用停止的越早。图1 中四个长度的岩心其最终渗吸驱油效率均为18.4%±0.1%，因此长度因素整体上对渗吸效率的影响不大。

图1 岩心长度对渗吸驱油效率的影响

图2 岩心长度对渗吸驱油速率的影响

2.2 储层品质系数

为了消除单一渗透率或者孔隙度数据对于储层岩石物性的影响，本文使用品质系数，即来表征岩心样品的物性特征，并作为影响渗吸驱油的一个关键参数进行研究。从图3、图4 可以看出：驱油效率随储层岩石品质系数的增大而上升，品质指数越大，其最终渗吸驱油效率越大，渗吸早期的渗吸速率也越大，品质系数与最终渗吸驱油效率有较好的正相关性，通过实验数据拟合，可得到驱油效率-品质系数线性回归关系式：y=13.345lnx+46.526，拟合度R2为0.941 3。

图3 储层品质系数对渗吸驱油效率的影响

图4 渗吸驱油效率与储层品质系数关系图

2.3 矿化度

矿化度对渗吸驱油效率的影响（见图5），可以看出：矿化度的增加会导致驱油效率降低，会在一定程度上抑制渗吸过程。矿化度为182 g/L 所对应的渗吸驱油效率（22.76%）与矿化度为0 g/L 的驱油效率（26.29%）相差3.53%，矿化度对驱油效率的影响幅度相对较小。通过数据拟合，可得到驱油效率-矿化度回归关系式（见图6）：y=-0.021 3x+26.072，拟合度R2为0.896。

图5 矿化度对渗吸驱油效率的影响

图6 渗吸驱油效率与矿化度关系图

2.4 界面张力

由图7 可以看出：界面张力逐渐降低，渗吸驱油效率会随之增大，界面张力为0.70 mN/m 的条件下岩心的最终渗吸驱油效率（41.36%）是界面张力为11.64 mN/m的条件下最终渗吸驱油效率（19.52%）的2.12 倍，提高驱油效率效果明显。通过数据回归，可得到驱油效率-界面张力指数关系式（见图8）：y=34x-0.251，拟合度R2为0.867。

图7 界面张力对渗吸驱油效率的影响

图8 渗吸驱油效率与界面张力关系图

2.5 润湿性

润湿性对渗吸驱油效率的影响（见图9），可以看出：润湿角越小，亲水性越强，渗吸驱油效率越大，实验用8 块岩心润湿角范围为58.3°～10.8°，均为亲水性岩心，整体上亲水性有利于油水渗吸效应。通过数据回归，可得到驱油效率-润湿角指数关系式（见图10）：y=92.294x-0.367，拟合度R2为0.807 5。

图9 润湿性对渗吸驱油效率的影响

图10 渗吸驱油效率与润湿性关系图

2.6 初始含水饱和度

4 块岩心所造初始含水饱和度（见图11）依次为Sw=0%、Sw=33%、Sw=42%、Sw=61%，最终的渗吸驱油效率分别为25.01%、11.63%、5.06%、2.30%。随着初始含水饱和度的增加，其渗吸驱油效率降低、驱油速率减小，但越快达到稳定状态；相反随着含水饱和度的减小，其渗吸驱油效率增加、驱油速率增加，达到稳定所需时间也越长。

图11 初始含水饱和度对渗吸驱油效率的影响

2.7 原油黏度

4 块岩心所采用的原油黏度值（见图12）分别为0.82 mPa·s、2.50 mPa·s、5.00 mPa·s、10.00 mPa·s，对应的最终驱油效率分别为33.02%、29.00%、26.99%、19.48%。可以看出：原油黏度的降低能较为显著的增加渗吸驱油效率。

图12 原油黏度对渗吸驱油效率的影响

2.8 影响因素综合分析

通过对上述实验数据结果的分析研究，可以得出储层品质系数、界面张力、矿化度以及润湿性等四个参数与渗吸驱油效率之间能够呈现出拟合度较好的数学关系式，拟合度均大于0.8。将本次研究过程中的7个影响参数整体进行对比（见表2），可以看出，储层品质系数（影响幅度约22%）、界面特性（影响幅度约15%）、初始含水（影响幅度约23%）以及原油黏度（影响幅度约14%）对于渗吸驱油效率的影响较强，是子长油区致密储层渗吸作用的主控因素；矿化度对于渗吸作用的影响较弱，岩心长度对于渗吸作用的影响非常小。

表2 渗吸驱油各参数影响强弱分析统计表

3 结论

（1）储层品质系数、界面张力、润湿性、初始含水以及原油黏度对于渗吸驱油效率的影响较强，是研究区致密储层渗吸作用的主控因素。

（2）研究区储层品质系数、界面张力、矿化度以及润湿性等四个参数与渗吸驱油效率之间能够呈现出拟合度较好的数学关系式，拟合度均大于0.8。

（3）研究区矿化度对于渗吸作用的影响较弱，岩心长度对于渗吸作用的影响非常小。