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渗吸—驱替采油机理大解析

渗吸—驱替采油机理大解析

什么是渗吸作用?

渗吸作用是开采基质孔隙原油的有效方法,但渗吸作用的动力问题一直没有得到很好的解决。一般认为渗吸的动力是毛管力作用下的润湿性流体自发的吸入孔隙中驱替非润湿流体的过程。根据渗吸方向,可分为同向渗吸和逆向渗吸;根据流体饱和顺序,可分为油驱水过程和水驱油过程,如下图。

流体饱和顺序,可分为油驱水过程和水驱油过程,

渗吸作用采油机理是什么?

天然微裂缝中的流体以达西渗流为主,基质系统中的流体表现为渗吸作用和低速非达西渗流特征。随着开发的深入,大量的剩余油滞留于基质系统中的微小孔隙,难以通过加压驱替方式进行开采,仅以毛管压力渗吸置换。因此,致密油藏的开发效果受驱替效率和毛管压力自发渗吸效率控制。渗吸作用的强弱是跟储层渗透率有关的。渗透率越低,渗吸作用越强。在致密油藏中依靠渗吸作用动用基质系统中原油的潜力大于中一高渗透油藏,因此自发的渗吸作用已成为裂缝性致密油藏有效开发的重要机理。

渗吸作用采油机理

如何实验验证渗吸与驱替的采油效率?


今天剖析的这篇文献通过NMR(核磁共振)与压汞测试手段,分析了渗吸与驱替两种状态下的采收率变化。样品采自延长油田的长8储层,是属于典型的致密油藏储层。具体的实验方法如下图所示。

NMR与压汞测试手段

渗吸与驱替的采收率对比分析

由研究区长8储层岩心样品驱替前后核磁共振T2谱可以看出,在水驱油实验过程中,油量的减少使得油相弛豫信号逐渐减弱,T2谱左、右峰幅度均减小,但右峰幅度减小更明显,表明注入水主要驱替的是一些大孔隙和中孔隙中的原油。同时残余油弛豫时间小于100 ms,且峰值较高,说明水驱油实验过程中主要驱替大孔隙中的原油,而残余油主要存在于中一小孔隙,大孔隙中分布较少。

延长油田长8储层水驱前后核磁T2谱

由渗吸前后核磁共振T2谱可以看出,在岩心样品处于原始含油饱和度状态时,含油孔隙半径分布表现为2个峰,左峰表示小孔隙部分,右峰表示大孔隙部分。自发渗吸实验后,左、右峰幅度比原始含油饱和度条件下测得的幅度均有减小,表明致密油储层的孔隙半径很小,而毛管压力作用很大,具有较强的毛管渗吸作用,即岩心样品小孔隙中的原油因毛管压力作用吸入水而排出油,因此利用毛管压力的渗吸作用,吸入水、排出油,对提高致密油储层的采收率具有重要意义。

延长油田长8储层渗吸前后核磁T2谱

研究区长8储层6块岩心样品的渗吸法和驱替法实验结果表明:驱替法实验的采收率为32.30% – 39.32%,渗吸法实验的采收率为9.60% – 19.49%,驱替法实验的采收率虽明显高于渗吸法,但由于驱替法实验中压力梯度高于实际矿场中的水驱压力梯度,过高的注人压力会给设备和工艺带来困难,不符合矿场实际情况。因此,在实际矿场应用中,应充分发挥渗吸法和驱替法的协同作用。

渗吸与驱替过程的可动流体分布分析:

定义不同类型孔隙出油量与总出油量的比值为驱油百分数。根据弛豫时间与孔隙半径的关系,可以将水驱油前后和渗吸前后核磁共振T,谱转换为孔隙半径,进而计算出驱油百分数,见下图。

不同渗透率岩心渗吸-驱替可动流体分布分析

不同渗透率岩心渗吸-驱替可动流体分布分析

对渗透率为0.06 mD的低渗岩心样品的渗吸法实验中,小孔隙的驱油百分数较高,达53.34%,大孔隙和中孔隙的驱油百分数较低;而驱替法实验中中孔隙的驱油百分数最高。对渗透率为0.2 mD的岩心的渗吸法实验中,中、小孔隙的驱油百分数较高,分别为48.42%和31.24%,而在驱替法实验中,大孔隙的驱油百分数较高。整体而言,小孔隙以渗吸作用为主,大孔隙以驱替作用为主,但由于致密油储层岩心样品的微观孔隙结构复杂,且渗吸一驱替过程中流体流动方向受微观孔喉润湿性影响,因此渗吸法与驱替法的可动流体分布没有严格的孔隙尺寸界限。随着渗吸一驱替过程的深人,最初渗吸作用阶段的注入水沿小孔隙进人基质系统,水驱前缘逐步由小孔隙进人与其连通的中一小孔隙并发生渗吸作用;而最初驱替作用阶段的注入水沿大孔隙进人基质系统,水驱前缘逐步过渡至与其连通的中一小孔隙,从而在大孔隙与中一小孔隙之间由于压力差发生渗吸一驱替作用。

一句话结论:

驱替法主要驱替大孔隙及较小孔隙中的原油,而残余油主要留存于小孔隙中,在大孔隙中仅有少量分布。自发渗吸实验后核磁共振T2谱左、右峰的幅度比原始含油饱和度条件下测得的幅度均变小,表明渗吸作用可以有效地驱替基质系统中的原油。

参考文献:
申哲娜, 王香增, 康宵瑜等. 延长油田典型致密油储层渗吸一驱替采油机理定量分析[J]. 油气地质与采收率, 2018, 29(5).
李传亮, 李冬梅. 渗吸的动力不是毛管压力[J]. 岩性油气藏, 2011, 23(2):114-117.

纽迈小编:小Y. 更多低场核磁共振技术的前沿应用研究进展可关注纽迈官方微信号

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