低渗透砂岩石油渗流的微观模拟实验研究

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1、第32卷第1期西南石油大学学报(自然科学版)Vol_32No．12010年2月JournalofSouthwestPetroleumUniversity(Science＆TechnologyEdition)Feb．2010文章编号：1674—5086(2010)01—0016—05低渗透砂岩石油渗流的微观模拟实验研究朱志强，曾溅辉，王建君(1．中国石油勘探开发研究院海外一路业务发展研究部，北京海淀100038；2．“油气资源与探测”国家重点实验室-中国石油大学，北京昌平102249)摘要：采用天然低渗透砂岩微观模型，通过与实际地质状况较为相似条件下的油驱水实验，模拟石油在低渗透砂岩孔

2、隙内的渗流，分析和探讨了低渗透砂岩孔隙介质中石油的微观渗流机理。研究结果表明，石油在低渗透砂岩中渗流路径曲折复杂，运移渗流模式有稳定式、指进式和优势式3种；石油在低渗透砂岩中渗流存在启动压力梯度，启动压力梯度与砂岩孔隙度关系复杂，而与砂岩渗透率有很好的相关性；石油的渗流速度与驱替压力呈很好的相关性，石油以相同速度在不同渗透率级别的砂岩内渗流时所需要的驱替压力随砂岩渗透率的增大而降低。关键词：低渗透砂岩；运移；渗流模式；启动压力梯度；模拟实验中图分类号：TEl22文献标识码：ADOI：10．3863／j．issn．1674～5086．2010．01．003透砂岩微观模拟实验来研究孔隙尺

3、度下的油气渗流引言特征，对该领域进行一次初步探索，有助于认识低渗低渗透油气藏实际上是一个相对模糊的概念，透特殊孔隙条件下油气运移的渗流机理，也将对今尽管国内外对它的勘探和开发已有几十年的历史，后低渗透油气藏的勘探和开发具有一定的指导和参但至今国际上并无一个严格而明确的标准和界限。考作用。目前，世界各国的地质学者都趋向于把渗透率小于50×10Ixm的油气藏称为低渗透油气藏¨j，随着1实验装置与步骤勘探和开发的深入，它在油气田勘探中的比例越来越大，将成为今后一段时间内石油勘探的主战场。1．1实验装置与实验样品低渗透储层具有不同于常规储层的典型特征，如储微观石油运移渗流模拟实验装置如图1所

4、示，层物性差，沉积物成熟度低、孔喉半径小、基质渗透包括流体驱替设备、显微观察记录设备、微观岩样模率低、应力敏感性强、裂缝较发育以及非均质性强的型、流体计量设备以及流体收集设备等。特点J。低渗透储层特殊的物性特征导致油气运移实验使用的砂岩样品取自松辽盆地北部古龙凹特征的特殊性，其渗流规律偏离了经典渗流理陷重点探井的重点层段，制成的砂岩模型长x宽约论——达西定律，而是具有启动压力梯度。为2．5cm×2．5cm，厚度为0．5—0．8mm(图2)，能物理模拟实验是研究油气运移规律的重要手够承受较高压力(0．2～0．3MPa)和温度(80oC)。段，近几十年，国内外的众多地质学者分别利用一维尽

5、管实验模型与地下岩层的实际地质条件尚有一定玻璃管、二维模型及微观模型对常规储层中油气运差距，但使用岩芯制作的真实砂岩模型能够很好地移的渗流特征进行了大量的模拟实验，使得人反映低渗透砂岩原始的孔隙结构特征；此外，模型的们对常规储层中油气渗流特征的认识不断深入。但大小和厚度适合于显微镜下观察，可直观地了解流由于低渗透储层孔隙结构的复杂性和非均质性比常体在孔隙介质中的流动过程，并能更深刻地反映低规储层强得多，对低渗透储层中石油渗流特征的研渗透砂岩孔隙结构与流体渗流特征之间的关系(各究比较困难，公开发表的文献也很少。因此，用低渗模型的特征参数见表1)。收稿日期：2008一l2—25基金项目：

6、国家自然科学基金项目(40772088)。作者简介：朱志强(1979一)，男(汉族)，河北安国人，博士，主要从事油气形成与分布规律研究。筇1期求志强，等：低渗透砂糟油渗流的微模拟史验研究9101一普通N2瓶；2—2R．I型中间容器；3一数字压力仪；4一流量计；5一显微镜；6一摄像机；7一监视器；8～图像采集存储设备；9～光源；lO一油水收集瓶；1l一照相机；l2一微观模型。图l微观石油渗流实验装置示意图Fig．1Microoilflowexperimentalapparatus(1)将模型在显微镜下进行照相，以保留样品的原始状态。(2)抽真空，饱和水。先将模型一端进行封闭，一端连接抽

7、空装置，抽空2h以上，然后饱和纯净水，并将饱和水的模型进行照相。(3)测定模型的渗透率。连接注入和计量装置，注入纯净水，同时记录通水量、时间、压差，测算样品的渗透率。图2微观石油渗流实验低渗透砂岩模型示意图(4)模拟油气运移渗流过程。将模型接入实验Fig．2Microexperimentforoilflowinlow·permeable系统，调节压力阀，使油充满引槽；缓慢增加压力，并sandstonemodel记录油滴开始进入模型时的压力值即“启动压力”；