低渗透砂岩石油渗流微观模拟实验研究.pdf

第 32卷 第 1期 西南石油大学学报 (自然科学版) Vol_32 No．1 2010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 ：A DOI：10．3863／j．issn．1674～5086．2010．01．003 透砂岩微观模拟实验来研究孔隙尺度下的油气渗流 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 50×10 Ixm 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