低渗透油藏储层边界层问题-5

低渗透油藏储层 边界层问题 低渗透油藏的突出特点是流体流通的 孔隙尺寸 很小 ,孔隙中大部分流体靠近固体表面 ,流体在渗流 过程中受到 岩石孔壁的强烈作用 ,岩石表面的物理 化学变化对流体的流动产生很大影响 ,加之黏土 矿物遇水膨胀以及颗粒运移 ,强化了岩石中表面特 性对流动的作用 ,使得低渗油藏渗流规律不再符合 经典的 表现为明显的非达西渗流特征，且存在启动压力梯度。黄延章等认为紧靠在孔道壁的边界层流体 ,是导致低渗透油藏非线性渗流特性和存在启动压力梯度的主要原因之一。本研究从微圆管内边界流体厚度随压力梯度的变化规律出发，探讨边界层流体对低渗透油藏渗流特性的影响。 主 要 内 容 1、边界层流体研究进展 2、低渗透油藏渗流特性及影响因素 3、边界层流体对渗流特性的影响 4、结论 主 要 内 容 1、边界层流体研究进展 2、低渗透油藏渗流特性及影响因素 3、边界层流体对渗流特性的影响 4、结论 界层的形成机理和性质 边界层就是直接紧贴着固体表面的液体层，即边界流体所处层位，其性质与体相流体的性质显著不同。 边界层的成因主要有两方面，即吸附分子与固体表面分子的相互作用，以及吸附分子之间的作用。 由于液体分子与固体表面分子之间的取向、诱导作用，边界层中的液体分子与体相内液体分子的随机稀疏排列不同，表现为有秩序排列，使得边界层流体性质与体相流体存在较大差异。 历山大）等从理论上证明了圆柱体孔隙中的流体存在密度剖面，越靠近壁面密度越高。 着吸附层厚度的增加，吸附层中液体的焓和熵都接近体相，即边界流体性质向体相流体过渡 。 现介电常数随薄膜厚度增加而增大。 P. 出在硅胶表面形成的水和丁醇液膜具有不连续的性质。 界层流体性质 界流体层的厚度 表 1 边界流体层厚度实验部分研究结果 研究者 时间 液固材料 实验条件 实验方法与仪器 研究结果 001 三甲基硅氧烷 表面活性剂平板 常规 光学分析的方法 2 4m 964 光的钢板 常规 光学分析的方法 只初 1997 癸烷亲水二氧化硅片 常规 椭圆偏振法 只初 1997 癸烷亲油二氧化硅片 常规 椭圆偏振法 955 水毛细管 空气或烃驱替 1932 水玻璃棱镜 静态件 椭圆偏振光仪 1951 地层水岩石 毛管压力法 克 雷克曼 1965 地层水岩石 蒸发法 1991 地层水岩石 吸附法 1932 水云母 静态条件 椭圆偏振光仪 2m 张大奎等 1990 空气白云岩 常规 气态吸湿 阳 1999 地层水致密砂岩 常规 水驱气实验 继容 2003 层岩石 地层条件 吸附 在实际低渗透油藏中，由于孔隙半径和边界层厚度几乎在同一数量级上或甚至更小，再加上多孔介质以及粘土的影响，固 体流动的阻力除了粘滞力，还有固 得流体流动产生了非常复杂的综合现象，从而影响了地层流体在低渗透油藏多孔介质中的渗流特性。 主 要 内 容 1、边界层流体研究进展 2、低渗透油藏渗流特性及影响因素 3、边界层流体对渗流特性的影响 4、结论 低渗透油藏渗流规律呈非线性特征 低渗透油藏的渗透率不是常数 低渗透油藏中流体流动的横截面积是可变的 低渗透油藏中渗流时的存在启动压力梯度 低渗透油藏岩石微观孔隙结构 低渗透油藏中的粘土矿物 低渗透油藏孔隙介质与流体之间的相互作用（界面张力、边界层、耦合渗流 ） 低渗透油藏中渗流流体的非牛顿性质 渗流流体在孔道中分布 黄延章等经过大量的研究，提出渗流流体的概念。认为渗流流体是渗流环境中的流体，它包括 体相流体 和 边界流体 两部分。体相流体是指其性质不受界面影响的流体，它分布在多孔介质孔道的 中轴部位 ；边界流体是指其性质受界面影响的流体，它 紧靠在孔道壁上形成一个边界层 。 响低渗透油藏渗流机理的因素 根据已经调研的文献，有关低渗透油藏渗流特性的认识、相关的模型以及某些理论，除了一些理性的推测外，基本上都是来源于岩心的渗流模型实验。但是实际上，岩心渗流实验是岩心中孔隙流动的宏观统计平均结果，是反应岩心孔隙结构、岩石矿物组成及表面性质、流体性质等综合因素的宏观结果。在这种实验结果上观察到的渗流规律，无法反映岩心中真正的渗流情况，当然也无法真实地反映岩心中的渗流机理。因此，需要在微米尺度进行更多的实验研究，从固 主 要 内 容 1、边界层流体研究进展 2、低渗透油藏渗流特性及影响因素 3、边界层流体对渗流特性的影响 4、结论 界层流体厚度随压力梯度的变化 等直径微圆管中的液体流动一般采用 湿方程 )方程来描述。但是在实际流动中，由于边界层流体的影响，使得靠近壁面的那一部分流体是不参与实际流动的，实际有效流动半径是小于微管半径的。据此，经典的 8gr a d)8gr a d 44 e （其中， r 为微圆管实际半径； 有效流动半径； 为流体粘度 界层流体厚度随压力梯度的变化 0 20 30 40 50 60 70 80压力梯度/MP 10 15 20压力梯度/MP 边界层流体厚度随压力梯度变化 (r= 图 4 边界层流体厚度随压力梯度变化 (r= 1m) 随着压力梯度的增加 ， 边界层流体厚度呈指数衰减趋势 ， 说明边界层流体厚度是压力梯度的函数 。 当压力梯度增加时 ， 边界层流体的剪切力增大 ， 边界层流体厚度变得越来越薄 ， 有效流动半径增加 。 半径为 半径的 15. 2 %；然而，对于半径为 界层厚度最大值约为 0. 3m , 占半径的比例约为 30 % 。可见随着管径的缩小，边界层占微管半径的比例逐渐增大，对流动的影响也会越显著。 管有效流动半径随压力梯度的变化 )g r p ( e 式中， a， )g r 0 p (3 2 2 r e f f )g r 9 p (2 5 5 9 r e f f 经过经过对图 3和图 4中的实验数据进行拟合，得到微圆管有效半径随压力梯度的变化公式 : 管视渗透率随压力梯度的变化 根据达西定律和毛管束模型理论，可得到 : 28 e 将微管有效半径公式代入上式，可分别得到半径为 2)g r a 2)g r a 2 5 5 管视渗透率随压力梯度的变化 为接近低渗透油藏实际情况，取孔隙度为 曲度为 5 图 5 视渗透率随压力梯度变化 (图 6 视渗透率随压力梯度变化 (1m) 1518212427300 5 10 15 20压力梯度/0 40 60 80压力梯度/ 半径为 是随着压力梯度的增加而增大的，并最终趋于理论计算值。不同的是，视渗透率接近于理论值所需要的压力梯度的大小不同。在半径为 毛管束中，视渗透率接近理论值所需要的压力梯度约为 17 m，而对于半径为 1. 0m 的毛管束，压力梯度则在 75 m 左右；且半径为 1. 0m 毛管束的视渗透率的增加幅度明显大于 值。这说明，管径越小，边界层流体对渗流特性的影响越显著，需要较大的压力梯度才能驱动部分边界层流体，使得有效流动半径接近于实际半径，视渗透率也趋近于理论值。 主 要 内 容 1、边界层流体研究进展 2、低渗透油藏渗流特性及影响因素 3、边界层流体对渗流特性的影响 4、结论 （ 1）边界层流体厚度不是一个常数，而是水动力学条件的函数，且随压力梯度呈指数衰减。 （ 2）随着管径尺寸的减小，边界层