低渗透油藏渗吸数值模拟技术研究

【摘要】低渗透裂缝性油藏作为一种特殊的油藏，裂缝很发育，基质非常致密，普遍存在孔隙度小、孔隙压力低和储层渗透率低等特点。因此其采收率相对较低，开采成本较高，经济效益亦较低。低渗透裂缝性油藏的生产机理主要表现为裂缝系统中的水靠毛细管力作用渗入岩块排油。因此，亲水的致密岩块、水的毛细管自吸作用是主要的采油机理。应用数值模拟方法，建立双重介质模型。结果表明，裂缝发育程度、黏度比、基质毛管力大小、初始含水饱和度为影响渗吸的关键因素。明确了主要地质因素、开发因素对渗吸的控制作用和作用机理，为渗吸开发低渗透裂缝性油藏具有一定指导意义。

【关键词】低渗透 裂缝性油藏 渗吸 数值模拟

低渗透油藏常常伴有裂缝发育，储层改造使裂缝更加复杂。在基质岩块-裂缝系统中，基质起到储油作用，裂缝起导流作用。裂缝渗透率与基质岩块渗透率存在巨大差异，使得油藏常规注水过程中水窜、水淹严重，仍然有大量的剩余油富集在基质岩块中，导致基质中的原油难以开采，需要进一步研究渗吸规律，确定影响因素，改善渗吸效果，降低基质含油饱和度，提高采收率。

1 渗吸作用

通常把一种润湿相流体在多孔介质中只依靠毛管力作用去置换另一种非润湿相流体的过程称为吸渗。在油气田开发过程中，这种现象常有发生。亲水性裂缝型低渗透储集岩，可视为许多渗透率较低的岩块组成，这些岩块被一些流动阻力较小的裂缝所分隔，岩块中的含油量比裂缝中的含油量要大得多。此类油藏进行注水开发时，注入水先沿裂缝推进，同时进入裂缝的水由于毛管力作用被吸入岩块，并从其中置换出油。渗吸的种类一般可以根据现象分为同向与反向渗吸两种。在一个渗吸过程中，油藏的裂缝网络受到吸入流体的驱替，比如水流入油藏与基质块接触，两个不同的流动机制发生了；当吸入的润湿相与排出的非润湿相的流动方向相同时，称为同向渗吸。当吸入的润湿相和排出的非润湿相的流动方向相反时，称为反向渗吸。

2 模型建立

描述低渗透裂缝性油藏的地质模型主要有两类：精细地质模型和双重介质模型。精细地质模型是运用网格加密手段，采用网状裂缝网格模拟裂缝性油藏的方法，优点是符合实际情况，缺点是难以有效地进行大规模数值模拟计算，因此，一般仅用来验证双重介质模型的正确性。双重介质模型是在网格粗化后的基础上，利用修正的毛管力数据，进行油田实际模型计算的方法，具有可操作性强的优点。

2.1 渗吸数值模拟基础参数

为了后面的规律研究，选取油水黏度及基质和裂缝参数，基质束缚水饱和度取值0.4，残余油饱和度取值0.3，裂缝束缚水饱和度和残余油饱和度均忽略，相渗曲线见图1。

2.2 渗吸数值模拟步骤

目前研究认为，双重介质模型模拟渗吸，必须根据精细模型和典型毛管力曲线，拟合开发指标，得到双重介质模型模拟渗吸所需要的等效毛管力曲线，然后利用等效毛管力曲线和双重介质模型预测渗吸规律，模拟流程见图2，一般来讲，等效毛管力要明显大于典型的毛管力数倍至十几倍，受到基岩形状因子、井网井距、原油黏度、裂缝产状等的影响，具体区块需要选取典型参数，拟合出合适的等效毛管力曲线。

图2 双重介质模型应用步骤框图

3 影响因素分析

3.1 油水黏度比的影响

分析认为，原油黏度越低，越有利于渗吸采油提高采收率。油水黏度比对渗吸影响大，包括两个方面：一是油水的黏度值大小，决定了渗吸的阻力大小和渗吸快慢，另外，由于原油黏度导致的启动压力梯度等决定了渗吸的存在与否，以及渗吸的技术经济界限。

3.2 初始含水饱和度的影响

考虑基岩初始含水饱和度为0.2、0.3、0.4，研究三种情况对渗吸的影响，分析认为，基岩初始含水饱和度对渗吸作用效果的影响大。基质岩块中，初始含水饱和度越高，可流动的油就越少，毛管力降低，不利于渗吸作用。

3.3 基质与裂缝渗透率之比的影响

分析认为，由于裂缝产状有利，毛管力容易控制岩心，因此，基岩渗透率对渗吸作用影响小。随着裂缝与基岩渗透率比值的减小，渗吸法采油改善开发效果的作用逐渐变差，基岩块内的流动变得不可忽略，两种介质间的饱和度差异、毛管力差异减小，渗吸作用变弱。根据文献调研和计算结果，当裂缝与基质渗透率的比值大于100时，基质渗透率适当增大，有利于提高渗吸采收率，比较适合渗吸法采油。

3.4 基质毛管力的影响

考虑存在毛管力、不存在毛管力，研究两种情况对渗吸的影响，分析表明，对于水湿油藏，一定范围内，随着基质毛管力的增大，渗吸强度增大，裂缝与基质间的渗吸量增加，渗吸法采油效果变好。

4 结论

（1）利用数值模拟软件，建立了能够模拟低渗透储层渗吸过程的双重介质模型，设计研究了不同情况下，油水黏度比、初始含水饱和度、毛管力等因素对渗吸的影响程度和作用过程。通过数值模拟计算，形成了利用数值模拟研究渗吸过程的方法，明确了主要地质因素、开发因素对渗吸的控制作用和作用机理，筛选了敏感因素。

（2）分析认为裂缝发育程度、黏度比、基质毛管力大小、初始含水饱和度为影响渗吸的关键因素。裂缝发育越高，特别是亲水性油藏由网络化大裂缝控制下的微裂缝对渗吸非常有利，此时渗吸的平衡半径较小，在较小的毛管力作用下就可以覆盖整个基质块；黏度比越小渗吸阻力越小，渗吸越有效，在原油黏度较低的情况下，渗吸作用较好，否则渗吸过程中作为毛管力的动力发挥不到就起不到渗吸驱油的目的。基质毛管力越高，在同等条件下，基质与裂缝之间的流体交换能力越强，渗吸越有效，初始含水饱和度不宜过大，太大的情况下，在初始状态建立的渗吸有效压差较小，对渗吸不利。

参考文献

[1] 雄健，等.考虑非达西效应的低渗气藏压裂井产能分析[J].天然气与石油，2012

[2] 李士奎，等.低渗透油藏自发渗吸驱油实验研究[J].石油学报，2007