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低渗透油层微观孔隙内流体分布规律研究

吴家文  
【摘要】: 为了研究低渗透油层与高渗透油层孔隙结构的差异,从微观上找出低渗透油层驱油效率低的原因,本文以润湿性实验、驱油实验和岩心微观解剖实验为基础,结合理论分析和软件计算,研究了不同渗透率、不同润湿性岩心的孔隙结构特征、微观剩余油分布规律及其与孔隙结构的关系,取得的成果如下: 研制了岩心微观解剖实验方法并完成了设备组装。该方法综合荧光显微镜与金相显微镜的观测结果,利用景深扩展软件、测量软件,结合荧光分析技术,可实现对低渗透天然岩心自然断面上的孔隙半径、孔喉比、平面配位数、平面迂曲度、形状因子等微观参数和剩余油饱和度的测量。 选取5块低渗透岩心依次进行了润湿性实验、驱油实验和岩心微观解剖实验。为了研究低渗透岩心与高渗透岩心孔隙结构上的差异,另外选取5块中高渗透岩心同时进行实验,以便于对比分析。 对拟进行驱油实验和岩心微观解剖实验的10块天然岩心分别测量了洗油前、洗油后和水洗后的润湿性。结果表明,低渗透岩心以亲水为主;驱油实验时常用的洗油方法严重地改变岩心的润湿性,使其更加偏于亲油。通过一定时间的水洗,可基本消除这种影响,使岩心的润湿性基本恢复到初始状态。因此,研究岩心的润湿性时应在洗油前或水洗后进行。 测量完天然岩心水洗后的润湿性后,开展了驱油实验,并立刻进行了岩心微观解剖实验,拍摄了岩心自然断面上的金相和荧光两种模式的照片,测量了各岩心的孔隙半径、喉道半径、孔喉比、平面配位数、平面迂曲度、形状因子等参数。实验结果表明:(1)随着渗透率的减小,岩心平均孔隙半径减小,但这一趋势并不明显,说明孔隙半径对渗透率的影响不显著;(2)孔喉比随渗透率的减小而增大。分类特征明显,低渗透岩心与高渗透岩心的孔喉比存在明显的差异;(3)渗透率越小,平面配位数越小,这说明低渗透岩心孔隙连通差;(4)随着渗透率的减小,平面迂曲度变大,这说明低渗透率岩心中孔隙的空间展布情况较高渗透岩心复杂;(5)低渗透岩心的形状因子较高渗透岩心小很多,说明低渗透岩心孔喉截面形状更加复杂,不利于油水在其中的流动。(6)孔喉比大、形状因子小是低渗透岩心与高渗透岩心最显著的差异。 通过金相模式和荧光模式两种照片的对比,研究了岩心中微观剩余油分布规律。结果表明:(1)在油湿和中性润湿岩心中,孔隙半径越小,存在剩余油的概率越大。而水湿岩心中的剩余油主要存在于大孔隙中;(2)无论水湿还是油湿岩心,随着孔喉比的增加,孔隙中存在剩余油的概率均增大;(3)无论水湿还是油湿岩心,随着平面配位数的增加,存在剩余油的概率均减小,说明改变孔隙微观上的连通情况有助于提高采收率;(4)无论水湿还是油湿岩心,随着迂曲度的增加,存在剩余油的概率均增大,说明孔隙形状越复杂,越不利于驱出剩余油;(5)水湿和中性润湿岩心中形状因子越小,存在剩余油的概率越大。而在油湿岩心中,随着形状因子的减小,存在剩余油的概率变小;(6)低渗透油层孔喉狭小、形状复杂,油滴在孔道中的卡断是形成剩余油的主要形式;(7)孔喉比大、形状因子小是低渗透油层驱油效率低的主要原因。 油滴从喉道进入孔隙的过程中,毛管压力由大变小,毛管力始终是水驱油的动力。间断的油滴在从喉道进入孔隙时更加容易被捕获形成剩余油。一旦剩余油在孔隙中形成,就无法建立有效的压力梯度将其驱出。低渗透油层由于喉道细小,以油滴形式捕集下来的剩余油占有更大比重。孔喉比大所造成的卡断是低渗透油层驱油效率低的主要原因。


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