低(di)滲(shen)(shen)儲層油(you)水(shui)兩相(xiang)滲(shen)(shen)流時存在啟(qi)動(dong)(dong)壓(ya)力(li)梯(ti)(ti)(ti)度(du)(du)，充分(fen)認清水(shui)驅油(you)時啟(qi)動(dong)(dong)壓(ya)力(li)梯(ti)(ti)(ti)度(du)(du)的(de)變化和(he)影(ying)響因(yin)(yin)素(su)對(dui)油(you)藏水(shui)驅開發至關重要。為了(le)搞清油(you)藏儲層油(you)水(shui)兩相(xiang)滲(shen)(shen)流啟(qi)動(dong)(dong)壓(ya)力(li)梯(ti)(ti)(ti)度(du)(du)特點(dian)及其影(ying)響因(yin)(yin)素(su)，對(dui)不(bu)同滲(shen)(shen)透(tou)率、不(bu)同含(han)水(shui)飽和(he)度(du)(du)、不(bu)同潤濕性巖心(xin)(xin)水(shui)驅油(you)兩相(xiang)滲(shen)(shen)流的(de)啟(qi)動(dong)(dong)壓(ya)力(li)梯(ti)(ti)(ti)度(du)(du)進行(xing)了(le)室(shi)內實驗(yan)測定，根據(ju)實驗(yan)現象和(he)實驗(yan)結果(guo)，分(fen)析了(le)產生啟(qi)動(dong)(dong)壓(ya)力(li)的(de)巖心(xin)(xin)孔隙內部的(de)阻力(li)效應和(he)微觀成因(yin)(yin)。

研究結果表明:氣體滲透(tou)率(lv)小(xiao)(xiao)于(yu)50×10-3μm2的(de)低滲巖心(xin)隨(sui)(sui)含水飽和(he)度(du)(du)增加(jia)，啟動(dong)壓(ya)力(li)梯(ti)度(du)(du)增大(da)(da);氣體滲透(tou)率(lv)大(da)(da)于(yu)50×10-3μm2的(de)中(zhong)高滲巖心(xin)啟動(dong)壓(ya)力(li)梯(ti)度(du)(du)隨(sui)(sui)含水飽和(he)度(du)(du)變化不(bu)大(da)(da)，總體呈(cheng)下降趨(qu)勢，且(qie)數(shu)值(zhi)較小(xiao)(xiao);對于(yu)低滲油藏(zang)，啟動(dong)壓(ya)力(li)梯(ti)度(du)(du)隨(sui)(sui)巖心(xin)滲透(tou)率(lv)降低而增大(da)(da)，隨(sui)(sui)巖心(xin)潤(run)濕(shi)(shi)指數(shu)增加(jia)而減小(xiao)(xiao);巖心(xin)邊(bian)界層液體厚度(du)(du)越(yue)大(da)(da)，啟動(dong)壓(ya)力(li)梯(ti)度(du)(du)越(yue)大(da)(da)。產(chan)生(sheng)啟動(dong)壓(ya)力(li)的(de)附加(jia)阻(zu)力(li)效(xiao)應有(you)油滴毛(mao)管力(li)產(chan)生(sheng)的(de)摩擦阻(zu)力(li)、靜潤(run)濕(shi)(shi)滯(zhi)后導(dao)致油珠(zhu)變形產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)力(li)及液阻(zu)效(xiao)應產(chan)生(sheng)的(de)阻(zu)力(li)，其大(da)(da)小(xiao)(xiao)和(he)巖石孔喉半(ban)徑、潤(run)濕(shi)(shi)指數(shu)、微觀孔隙的(de)油水分布狀態、邊(bian)界層厚度(du)(du)及固液界面張力(li)有(you)關。

親水、親油巖石附加(jia)阻(zu)力(li)Pw和Po是和油水兩相界面張力(li)σ、孔喉半徑r、潤濕接觸角θ、液膜摩擦阻(zu)力(li)系數f有關的函數，是在液滴(di)靜止時(shi)存在的阻(zu)力(li)，要使(shi)液滴(di)移動，驅替(ti)壓(ya)差ΔP必(bi)須大(da)于附加(jia)阻(zu)力(li)，這也(ye)是啟動壓(ya)力(li)梯度形成的主要原因。

油水兩相的相互作用對啟動壓力梯度形成的原因分析

油水兩(liang)相(xiang)相(xiang)互(hu)作用的(de)主要表現是油水在孔隙內的(de)微觀分布和存(cun)在油水界面張(zhang)力。

由2.1節實(shi)驗結(jie)論(lun)可知，低滲巖(yan)心含水(shui)(shui)飽和度越(yue)高(gao)(gao)，啟(qi)動壓力(li)(li)梯度越(yue)大，主(zhu)要原因是油(you)水(shui)(shui)在孔(kong)隙(xi)內的(de)(de)微觀分布。含水(shui)(shui)飽和度越(yue)高(gao)(gao)，孔(kong)隙(xi)中游離(li)的(de)(de)油(you)滴越(yue)多(duo)，則會產(chan)生越(yue)多(duo)的(de)(de)附加阻力(li)(li)PⅠ、PⅡ、PⅢ，油(you)滴流動需要更大的(de)(de)壓差，所(suo)以(yi)啟(qi)動壓力(li)(li)梯度增大。

由于油水分(fen)子結構的(de)(de)不同，在(zai)(zai)油水兩相接觸時存(cun)在(zai)(zai)油水界面張(zhang)(zhang)力;在(zai)(zai)流體和油藏巖石接觸時存(cun)在(zai)(zai)固(gu)液(ye)界面張(zhang)(zhang)力。在(zai)(zai)常規實驗測(ce)量(liang)中(zhong)，可以(yi)測(ce)出油水界面張(zhang)(zhang)力和氣液(ye)表面張(zhang)(zhang)力，并(bing)且測(ce)量(liang)的(de)(de)數值會應用(yong)到(dao)油藏孔隙的(de)(de)各種界面張(zhang)(zhang)力計算中(zhong)。其(qi)實實驗室測(ce)得的(de)(de)油水界面張(zhang)(zhang)力和表面張(zhang)(zhang)力與(yu)真(zhen)實油藏孔隙中(zhong)的(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)很大的(de)(de)差距。

油藏儲(chu)層尤其低滲儲(chu)層孔隙吼道半徑(jing)細(xi)小，固(gu)液分子力(li)作用(yong)強烈，固(gu)液界面(mian)張力(li)不是一(yi)個(ge)定值。

閻(yan)慶來(lai)等[23]通過(guo)毛細(xi)管模(mo)型和單分子(zi)層(ceng)作(zuo)用模(mo)型，推導(dao)出了固液界面分子(zi)力與(yu)滲透率和孔隙半(ban)徑的近似關系(xi)式為

Eslm∝K-12∝1R(13)

式(13)中:Eslm為(wei)固液界面分子(zi)力(li);K為(wei)滲(shen)透率;R為(wei)孔隙半(ban)徑(jing)。

式(13)表明，固(gu)液(ye)(ye)(ye)界面分子(zi)力與滲透率的平方根(gen)和孔隙半徑都成反(fan)比(bi)，滲透率越小，孔隙半徑越小，固(gu)液(ye)(ye)(ye)界面分子(zi)力越大(da)，固(gu)液(ye)(ye)(ye)界面張力也就越大(da)。

把楊氏方(fang)程應用到油(you)、水、巖石三相(xiang)表面，可(ke)以得到油(you)、水、巖石三相(xiang)的界面張力關系式為

σos=σws+σow cosθ(14)

σow=σos-σws

cosθ(15)

式(shi)中:σos為油(you)固界(jie)面(mian)張力;σws為水(shui)固界(jie)面(mian)張力;σow為油(you)水(shui)界(jie)面(mian)張力。

假如滲(shen)透率K減小n倍，變(bian)為(wei)kn，由(you)式(13)可知，固液界面分子力變(bian)為(wei)nEslm，那(nei)么油固界面張(zhang)(zhang)力和水固界面張(zhang)(zhang)力變(bian)為(wei)nσos和nσws，則由(you)

式(15)可(ke)知，油水(shui)(shui)界面張力(li)變為nσow，增(zeng)加n倍。由此看來，油水(shui)(shui)界面張力(li)并不是(shi)(shi)一個定值，在(zai)微小(xiao)孔隙內隨(sui)著滲(shen)透率的(de)(de)減小(xiao)而增(zeng)加。所以對于孔喉(hou)狹小(xiao)的(de)(de)低(di)(di)滲(shen)儲層來說，啟動壓力(li)梯度(du)比較大(da)的(de)(de)原因除了滲(shen)透率低(di)(di)、孔喉(hou)半徑比較小(xiao)之外，油水(shui)(shui)界面張力(li)增(zeng)加也(ye)是(shi)(shi)很重(zhong)要的(de)(de)一個因素。

結論

通過(guo)對(dui)3種阻力(li)效(xiao)應影響因素的分析，得到巖石孔隙半徑狹小、巖石對(dui)油水(shui)的不同(tong)潤濕性、含水(shui)飽(bao)和度(du)變化引起(qi)油水(shui)的微觀分布改變、邊界層(ceng)流體的存在及油水(shui)界面(mian)張力(li)是形成(cheng)啟動(dong)壓力(li)梯(ti)度(du)的微觀成(cheng)因。