低渗透砂岩亲水性油气层润湿性改变对其相渗透率的影响分析

摘　要：本文通过一种能够改变低渗透亲水砂岩表面性质的润湿反转剂LW-1对改变低渗透砂岩亲水性油气层的润湿性的实验研究，深入分析了改变低渗透砂岩亲水性油气层的润湿性对其相渗透率的影响，即渗透砂岩亲水性油气层润湿性的改变有效提高了气体的有效渗透率和水相渗透率。

关键词：低渗透砂岩　亲水性油气层　湿润性　相对渗透率

在之前大量改变低渗透砂岩亲水性油气层润湿性以提高其相渗透率的相关研究的基础上，本文通过利用一种润湿性反转剂LW-1来改变低渗透砂岩亲水性油气层表面性质的实验研究，进一步分析了低渗透砂岩亲水性油气层润湿性的改变对其相渗透率的影响。

一、实验方法和步骤

试验所需的气层岩心和油层岩心采用润湿性测定为强水性的低渗透砂岩岩心，实验使用水相流体为每秒0.98帕斯卡黏度的1％KCI的水溶剂以及配制的每秒1.10帕斯卡黏度的模拟地层水，而油相流体为每秒1.28帕斯卡黏度的精制煤油，所需实验气体为氮气。

实验在常温环境下分两步进行：（1）气层岩心的气体有效渗透率比较。首先抽空饱和1％KCI的水溶液并以恒定压力将加湿氮气驱替至束缚水饱和度，再测定气体的有效渗透率并计量出气驱的总体积。其次，反向驱替2PV的烘干的抽空饱和0.3％润湿反转剂LW-1和1％KCI的水溶液，以恒压将加湿氮气驱至束缚水饱和度并烘干岩心，再抽空饱和1％KCI的水溶液，然后用不变恒压将加湿氮气驱替至束缚水饱和度，并测定气体的有效渗透率。最后，比较前后两次测定得出的气体有效渗透率。（2）油层岩心的水相有效渗透率比较。首先使模拟地层水至饱和，用精制煤油驱替至束缚水状态，再用模拟地层水驱替至残余油状态，并测定水相的有效渗透率。其次，注入5PV的助剂水溶液和0.5％润湿性反转剂，再注入10PV模拟地层水，然后测出水相有效渗透率。最后，将前后两次测定得出的水相有效渗透率进行比较。

二、实验结果分析

通过对上述实验方法和步骤得出的结果进行分析，可以得出以下几个结论：

1.润湿性反转剂可以改变低渗透砂岩的表面性质

LW-1润湿性反转剂注入气层岩心之前，滴在岩石表面的水并不能凝成水滴，而是迅速展开，但在将LW-1润湿性反转剂注入气层岩心后，滴在岩石表面的水会凝成水滴。然后用JY-82接触角测定仪对水滴和岩石表层润湿接触度进行测定，测定结果为水滴与岩石表层润湿接触角在73.55°至123.10°之间。

润湿性反转剂LW-1对砂岩表层润湿性的改变状况

如图所示，除了岩样编号为S1的水滴与岩石表层接触角为73.55°之外，其余岩样水滴与岩石表层润湿接触角都大于90°，由此可见，将LW-1润湿性反转剂注入气层岩心改变了亲水层砂岩表面的润湿性，将亲水改变成为中性偏亲油。

2.低渗透砂岩表层润湿性的改变提高了气体的有效渗透率

由实验结果可以看出，低渗透砂岩表面润湿性的改变不同程度上降低了束缚水饱和度，大大提高了气体的有效渗透率。

如下图，Swr1和K1为LW-1注入气层岩心前岩心束缚水饱和度和气体的有效渗透率，而Swr2和K2则为LW-1注入气层岩心后岩心束缚水饱和度和气体的有效渗透率。由注入LW-1前后气层岩心的气体有效渗透率和束缚水饱和度比较可以看出，在气层岩心中注入LW-1之后，束缚水饱和度有所下降，而岩心的气体有效渗透率却提高了1.16至3.38倍，较之LW-1处理之前的气体有效渗透率得到明显提高。由实验结果可以看出，LW-1注入气层岩心改变低渗透砂岩表层的润湿性有效降低了岩心的束缚水饱和度，除了孔隙喉道的非均质性因素外，也有可能是LW-1润湿性反转剂在进入细小孔喉时比较困难，影响了LW-1作为润湿反转剂的作用发挥。

LW-1注入气层岩心前后的气体有效渗透率比较

3.低渗透砂岩表层润湿性的改变提高了亲水油层岩心水相渗透率

低渗透砂岩亲水性油气层岩心水驱替残余油时，将LW-1注入油层岩心前后的水相有效渗透率明显不同，注入LW-1润湿性反转剂之后的水相有效渗透率平均高出注入之前3.6倍。由此可见，改变低渗透砂岩亲水性油气层的润湿性，可以有效提高低渗透砂岩油层岩心的水相渗透率，由此达到提高增注能力的目的。

总而言之，通过润湿反转剂LW-1对改变低渗透砂岩亲水性油气层的润湿性的实验研究可以看出，用LW-1润湿性反转剂处理低渗透砂岩亲水性油气层岩心，对低渗透砂岩亲水油层岩心的物理性质并没有产生任何规律性的影响，但润湿性反转剂可以有效改变低渗透砂岩的表面性质，使低渗透砂岩亲水性油气层的润湿性改变成为中性偏弱亲油，而低渗透砂岩亲水性油气层的润湿性的改变降低了气层的束缚水饱和度，有效提高了气体的有效渗透率和亲水油层岩心的水相渗透率，在降低低渗透气层遭受侵入水伤害方面有显著成效。

三、结语

综合上述试验可以发现，利用LW-1对低渗透亲水气层岩心进行处理以使得岩石表面的润湿性发生改变之后，气体的有效渗透率平均可以提高1.06倍，而利用LW-1对低渗透亲水油层岩心进行处理以使岩石表面润湿性发生改变之后，水相渗透率平均可以提高2.6倍。由此可见，对低渗透砂岩亲水性油层润湿性的改变可以有效提高气体的有效渗透率和水相渗透率，有效降低了低渗透气层侵入水带来的伤害，提高了低渗透亲水油层的注入能力，有主于增产增注能力提高，并在改善压裂增产过程中侵入水返排情况方面发挥了很大作用。

参考文献

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