缝洞型油气藏物理模拟试验方法研究.pdf

第 3 8巷 第 6期 2 1 0年 1 1月 钻 探 技 术 1 RI 1 1 1 N j I 、 E I I N1 QUES V 1 ．3 8 NO ．6 NOV ．， 2 01 0 ． _油藏 与开 采 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 0 ． 0 6 ． 0 2 3 缝洞型油气藏物理模拟试验方法研 究 贾 虎 蒲万芬 廖 然 。 袁成东 汤柏松 赵若锟。 1 ． 油气藏地质与开发工程 同家重点实验室 西南 石油大学 ， 四川 成都 6 1 0 5 0 0 ； 2 ．西 南石油 大学 石油 工程学 院， 四川 成都 6 l 0 5 0 0 ； 3 ．西南石浦大学 化学化T学院， 四川 成都6 1 0 5 0 0 摘 要 在钻 完井、 调剖 堵水、 重复压裂等各种3 - 艺措施 实施前 ， 一般 都要 在室 内对各种工作 流体进行 物理模 拟试验来评价其应用性 能， 以 完善3 - 作液的配方和施工 工艺， 而 裂缝 性油 气藏裂缝 的产状 、 开度 、 方位等参数 对工 程 实施效果有直接 影响。因此， 在 室 内对岩 心造缝使之 能更真 实地模拟地层显得 尤为重要 。介 绍 了各种 岩心造缝 方 法 ， 分析 了各 自的优 缺 点 ， 最后 结合 建 立碳 酸 盐岩 缝 洞 型 油 气藏 物 理 模 型 的 难 点 ， 提 出 了一 种 新 颖 的 缝 洞 微 观 物 理模型 ， 并进行 了微观物理模拟试验 ， 结果表 明， 该模 型可较好 地描绘凝 胶堵水后 水驱残 余油的动 态过程 ， 这对认 识缝洞性油气藏的封堵机理和研 究水驱提 高采 收率的机理具有一定的指导意义。 关 键 词 缝 洞 型 油 气 藏 ；物 理 模 拟 ；剖 面调 整 ；堵 水 ；提 高 采 收 率 中 图分 类 号 TE 3 4 4 文 献 标 识 码 A 文章 编 号 1 n _ 卜0 8 9 0 2 O 1 0 0 6 0 1 O 2 一 O 7 Vu g g y Fr a c t u r e d Ca r b o na t e Re s e r v o i r s Ph y s i c a l S i m u l a t i o n M e t h o ds J i a Hu _ Pu W a n f e n ’ Li a o Ra n ’ Yu a n Ch e ng d o n g Ta ng Ba i s o ng Zha o Ru o ku n 1 ．S t n t K v La b o r a t o r y O 厂Oi l a n d Ga s Re s e r v o i r Ge o l o g y a n d Exp l o r a t i o n， S o u t h we s t Pe t r o l e u m U z i v e r s i t Y， Ch e n g M ， S i c k u 2 n， 6 1 0 5 0 0， C h i n a； 2 ．S c h o o l o f Pe t r o l e u m En g i n e e r i n g， S o u t h we s t Pe t r o l e u m Un i v e r s i t v， Ch e n g dM， S i h “ 2 7 1 ， 6 1 0 5 0 0 ， C k i n a； 3 ．Sc h o o l o f Ch e mi s t r y a n d ； h e m a l En g i n e e r i n g， S o u t h we s t Pe t r o l e u m Uni v e r s i t Y。 Ch e ngdu。 Si c hu an， 6 1 0 5 0 0， Chi n a Ab s t r a c t Ge ne r a l l y t he f l ui d s we r e e v a l u a t e d i n l a b or a t or y t o e va l ua t e i t s a pp l i c a t i o n p e r f or ma nc e t o i mD r 0v e t he l i qu i d f or mu1 at i o n a n d i m p l e me n t a t i o n t e c hn ol o g y b e f o r e we l l d r i l l i ng a nd we l l c o m p l e t i on， pr o f i l e c o nt r ol a nd wa t e r p l ug g i ng a n d hy d r a ul i c f r a c t u r i ng ． Fo r f r a c t u r e d r e s e r v oi r s ， t he f r a c t ur e c o n f i g ur a t i o n， a De r t ur e a n d di r e c t i on wo ul d di r e c t l y a f f e c t t r e a t me n t r e s u l t s； t he r e f o r e i t i s i mpo r t a n t t o c r e a t e a r t i f i c i a I f r a c t ur e s wh i c h c a n s i mul a t e f or ma t i on r e a l i s t i c a l l y ．Thi s p a p e r i nt r o du c e d a v a r i e t y O {me t ho ds o n h ow t o c r e a t e a r t i f i c i a l f r a c t u r e s a n d a n a l y z e d t he i r a d v a n t a g e s a n d di s a d v a n t a g e s ．A m i c r o phy s i c a l mo de l o f c a r b on a t e r e s e r v。 i r wi t h f r a c t u r e s a nd c a v i t i e s wa s p r o p o s e d c o n s i d e r i n g t h e d i f f i c u l t i e s o f b u i l d i n g a p h y s i c a l mo d e l ， a n d t h e mi c r o - p hy s i c a 1 s i mu l a t e d e x p e r i me n t s we r e c o n d u c t e d ．Th e e x p e r i me n t r e s u l t s i nd i c a t e d t h a t t h i s roo d e J c a n e f f e e t i ， c 1 v d i s p l a y t h e d y n a mi c f l o o d i n g p r o c e d u r e a f t e r g e l i n j e c t i o n ． I t c a d p r o x 砌e t h e g u i d a n c e o n i r a c t u r e d v u g g Y r e s e r v o i r b l o c k i n g me c ha n i s m a n d o i 1 r e c o v e r y me c h a n i s m wi t h wa t e r f l o o d i n g ． Ke y wo r ds f r a c t u r e d v u g g y r e s e r v o i r ； p h y s i c a l a n a l o g； p r o f i l e c o n t r o l ； wa t e r s h u t o f f ； e n ha n c e o i l r e c o v e r y 缝 洞 型油气 藏 的高效开 发一直 是 同 内外 学者研 究 的重 点 ， T． B a b a d a g l i 【 研 究 了表 面 活性 剂 和 聚 合物 溶液在 裂缝 性油 藏中靠 毛管 自吸提 高采 收率 的 规律 ， 采用 均匀劈 开法 在岩 心 中造 缝 ， 用 环氧树 脂密 封岩 心不 同部位模 拟边 界条 件来评 价顺 流和对 流 自 吸对 采收 率 的影 响 ； R． S ． S e r i g h t 用 醋 酸 铬／ 部 分 水解 聚丙烯 酰胺 凝 胶体 系 ， 对 不 同宽度 的裂 缝 岩 心 进行 了堵水 评价 试 验 ， 结果 表 明凝 胶 的耐 冲刷性 随 收 稿 日期 2 f ㈣1 ] 一 1 2 ； 改 回 日期 2 I 1 1 1 一 l 卜2 5 基 金 项 目 国 家科技 重 大专 硕“ 大型 油 气田及 煤 层 气 开发 ” 之 专题 “ 碳 酸 盐 岩缝 洞 型油 气藏 控 水 及 堵 水 技 术 应 用” 编 号 2 0 0 8 Z X0 5 0 4 9 一 0 3 舌 lj 分研 究 内容 作者简介 贾虎【 l c 8 ．{ ． 男． 湖北武汉人 ． 2 0 0 6年 毕业 于长江 走学石油 3 - 程专业． 2 { 0 9年获西南石油欠学 南气井3 2 , 程专业硕 士学 位． 在读博士研究生． 主要 从事提 高采收 率理论与技 水、 完井工程与 储 层保 护 方 面 的 研 究 联 系方 式 l 5 9 0 2 8 2 5 2 7 0 ， t i g e r j i a l 6 ；4 ． c n 1 第 3 8磬 第 6期 贾 虎 等 缝 洞 型 油 气藏 物 理 模拟 试 验 方 法 研 究 着裂 缝宽 度 的减 小 而 显著 增 加 ； S ． A． S h e d i d 一 研 究 了有 裂缝 和无 裂缝 碳 酸盐 岩岩 fl , 水 驱 和聚合 物驱 采 收率 的规 律特 征 ， 结果 表 明 尢 裂缝 的岩 心水 驱 采收 率最高， 但水驱后进行聚合物驱时 ， 有裂缝岩心的采 收率 比无 裂缝 岩心 的高 ； 对 于有 裂缝 的 岩心 ， 随着 裂 缝倾 角 的增 大 ， 水 驱 和 聚合 物 驱 采 收 率 都 呈 递 减 趋 势 ， 倾 角为 0 。 的 水 平 裂 缝 岩 心 其 水 驱 采 收 率 较 高 ， 倾角 为 3 O 。 的 裂 缝 其 聚 合 物 驱 采 收 率 较 高 ， 倾 角 为 9 O 。 的裂缝 其水 驱 和 聚合物 驱 采 收率 都 较低 。 此 ， 在 不 同的 试验 日的下 ， 应 该 认 真 研 究 各 种 岩 t2 , 物 理 模 拟方 法 ， 从 而 更好 地 为 缝 洞 型 油 气 藏 各种 T 艺措 施 的顺 利实 施提 供一 定 的理 论依 据 。 1 各种造缝方法 埘 于 裂缝 性 油 气 藏 ， 有 填砂 管模 拟 裂 缝 和 岩心 造 缝两 种方 法 ； 从 岩 心造缝 的特点 来看 ， 有 均匀 缝 和 非均 匀 缝 。选 择 造缝 方法 的依 据是 岩 fl , 的材 质 和试 验 目的。 1 ． 1 均 匀劈 开 法 1 ． 1 ． 1 制 作 方 法 用 切割 机 将 岩 心 切成 对 等 的 两 半 ， 根 据所 需 的 裂缝 开度 ， 用 巾问 垫 片 厚 度或 者填 砂 的直 径 模 拟 裂 缝 宽度或 计算 宽 度 ， 应 根 据 岩 心材 质 、 物性 致 密 程 度 、 天 然 岩心或 人 造岩 心 以及试 验 目的有 别地 造 缝或 充填 。 R ． S ． S c r i g h t l 将 岩 心 沿 纵 向切 成 两 半 来 模 拟 宽度 为 0 ． 5 、 1 ． 0 、 2 ． 0 ， 4 ． 1 t r i m 的 裂 缝 未 提 及 任 何 充填 评价 了凝 胶 的堵水 性 能 ； S ． S a l i mi 等人 研 究 了低 渗裂缝 性砂 岩 钻 井 巾的 钻 井 液 动 态 污染 ， 采 用 的方 法是 先测定 岩 心 基 质 的 液 体 渗 透 率 ， 同样 冉 沿 岩心轴 线将 其劈 成 对等 两半 ， 不 用任 何充 填 ， 在 夹持 器 中选 择 合适 的 同压 表 征 裂 缝 的 宽 度 ， 结 合 前 后 测 得 的渗 透率 来计 算 实 际 裂 缝 宽 度 ， 计 算 出的 裂 缝 宽 度为 3 ． 4 9 ～1 4 ． 7 0 t i m。计算公式为 K 式 巾 K 为裂 缝 的有 效渗 透 率 ， c m ； A 为 岩 心 横 截 面面积 ， c m ； h 为 裂 缝 的 长度 ， c m； W 为 裂缝 的 宽 度 ， c m。 将 A一 、 矗 8 t 入式 1 ， 则 t _ 卜 算公 式为 Kf一 2 0 兀 L ， 式 中 ， D 为岩 心 的外径 ， C I T I 。 K 一 K Kf 3 式 中 K 为岩 心 造 缝 后 的 渗 透 率 ， C I I 1 ； K 为 基 质 渗 透率 ， c m 。 M． S i mj o o c 。 评 价 凝 胶 存 裂缝 岩 心 中 的堵 水 性 能时 ， 采 用 的 是 长 度 为 1 1 ． 5 C I T I 、 直 径 为 6 ． 5 c m 的 大尺 寸岩 心 ， 也 是 将 其 对 等 切 割 成 两 半 ， 所 不 同 的 是 ， 中间放 入 1 ． 0 I T l m 垫 片来 模 拟 1 ． 0 Y Il I n宽 度 的 纵 向裂缝 ， 为 了防止 岩心 夹持 器 内表 面 的边 界 流动 ， 在 岩心 夹持 器 巾对边 界施 加 了一 定 的同压 。 值得 一 提 的是 对于 微 小 裂缝 ， 应该 用生 胶带 将 岩心包 裹 严实 ， 避 免加 同压 后 ， 岩心 夹持 器 中胶套 受 力不 均导 致侧 面 不均 质的 岩心 损伤 或破 裂 。 1 ．1 ．2 优 点 1 可 以很 好 地模 拟 天 然 微 裂 缝 。劈 开 后 不 用 充填 ， 为 防止 裂缝 边 界流 ， 存 夹持 器上 加不 同 同压让 裂缝 有不 同的压 实程 度 ， 显 得 更 紧密些 ， 通过 造缝 前 后渗 透率 的情 况 可 以 计 算 m 裂缝 有 效 宽 度 r 。该 方法 一般 可 以模拟 0 ． 0 1 ～ 1 5 ． 0 0 u m 的微 裂缝 。可 用 于钻完 井 中裂缝 性储 层 的工 作液 漏 失机理 分 析和 各种 堵剂 性 能评价 试 验 。 2 可 以模 拟 宽 度 1 ～2 mm 的 稍大 裂 缝 。用 垫 片或 者一 定粒 径 的 石英 砂 稀 疏 充 填 在 裂 缝 巾， 用 垫 片厚 度或 石英 砂直 径来 粗 略地模 拟 裂缝 宽度 。 3 对于 微 裂缝 岩 心 可 以 有 效 评 价 T作 液 对 基 质 的伤害情 况 。微 裂缝 由于其 渗流 空 间不大 ， “ 优 势 通 道 ” 不 如较 大裂缝 明 显， 所 以流体 在注 入过 程 中对 微 裂缝 和 基质 的流 人分 配较 为 合理 。 1 ． 1 ． 3 缺 点 1 充 填 的垫 片或 者填 砂 不 能 真 实地 反 映 实 际 裂缝情 况 。 由于室 内要 模拟 一定 宽度 裂缝 时一 般都 要 充填 相 应厚度 的填 充 物 ， 但 天 然 裂 缝 巾大 都 没有 充 填物 或 者很 少 ， 如果 充 填 物 如石 英 砂 强 度不 够 ， 在 高 同 下 裂缝 的开 度 会减小 以致形 成做 裂缝 ， 这样 就 不够 真实 。 2 基 质伤 害 评 价 不 够 真 实 。对 于 火 裂缝 5 ram ， 由于 裂 缝 沿 着 侧 面 一 直 延 展 到 岩 心 底 端 ， 以 石英 砂充 填 为例 假设 砂分 布 密度 不大 ， 流体 在 注入 或 动态污 染 时 ， 由于 开度较 大 的裂缝 渗 流 阻力小 ， 而 基质 中渗 流 阻力 大 特 别 是 对 于 致 密岩 一 fl , ， 流 体 难 第 3 8巷 第 6期 贾 虎 等 缝 洞 型 油 气藏 物 理 模 拟 试 验 方 法研 究 的最 终渗 透率 为 8 3 0 m。 ， 孔 隙度 为 3 9 ． 5 9 ／ 6 。 图4 裂缝性稠油 油藏 蒸气萃取试验装置示意 Fi g ． 4 S k e t c h o f e x p e r i m e n t f o r VAPEX i n f r a c t ur e d r e s e r vo i r s 充 填 填 砂管 可 以很 好 地模 拟 一 般 的 疏松 砂 岩 ， 但 由于受 充 填工 艺 限制 ， 对 于 低渗 一 特低 渗基 质并 不 能 很好 地模 拟 ； 对 于 上 述 三 种 造 缝 方 法 ， R ． Az i n等 人 l 1 叩的方 法较 为真 实 ， 用有 一定 强 度 的预 开孔 的钢 片 植入玻 璃 球 中 ， 再用 筛 网覆 盖 ， 模 拟 的裂缝 不需 要 充 填支 撑 ； 而谢 全 等人 的方 法 尽 管 充 填 了较 大 粒 径的石英砂 ， 但单纯的筛网强度不够， 充填的砂砾便 会较 多 ， 由于 基质 中的 细 砂 和 裂缝 中粗 砂 的粒 径 不 配伍 ， 在 纵 向压力 作用 下筛 网会发 生严 重变 形 ， 模 拟 的裂 缝宽 度并 不等 价 于充 填 的粗 砂 粒 径 ， 因此 该 方 法也 存在 着 明显 的缺 点 。 2 较大开度 裂缝 的造缝新方法 对 于宽 度 大 于 5／ 1-1 ／ 1 3 甚 至 超 过 1 0 mm 的极 宽 裂缝 ， 用 常 规 方 法 制 作 比 较 困 难 。以 均 匀 劈 开 法 为例 极 端 情 况 下 ， 要 求 充 填 l 0 mm 以上 的 垫 片或 者砂 砾 ， 整 个 岩 心 端 面 便 会 形 成 一 个 椭 圆状 ， 如 果 取 岩 心 直径 为 2 5 mm， 那 么 椭 圆 长 轴 直 径 达 到 3 5 mr n ， 实 验 室 常 规 岩 心 夹 持 器 内 胶 套 直 径 约 3 2 mi t t ， 这 样 势 必 会 造 成 岩 心 无 法 放 人 夹 持 器 的 情 况 ； 另一 方 面 ， 由 于 裂 缝 开 度 较 大 ， 充 填 的 砂 砾 较 多 ， 岩心 侧 面 难 免有 些 不 均 质 的缺 陷 ， 施 加 较 高 的 围压 时 ， 胶 套 的受 力 状 态 是 极 其 不 均 匀 的 ， 容 易 造 成 胶 套破 裂 。 另 一种 思路 是 用切 割机 沿 着 端 面切 去 厚 度 1 O mI i 1 的岩体 ， 然 后充 填相 当直 径 的石 英 砂砾 ， 用 环氧 树 脂粘住 砂 砾 ， 并 保 持壁 面均 匀 ， 如 图 5 、 图 6所 示 。 该 方法 的缺 陷也 比较 明显 由于边 界开 度大 ， 如 果处 理 不 当 ， 岩 心侧 面在 受到 较大 围压 时 ， 胶套 更容 易变 形 破裂 。 图5 石英砂充填岩心侧面示意 Fi g ． 5 S i d e v i e w o f h i g h a p e r t u r e f r a c t u r e d c o r e f r o m quar t z s ands 图6 石英砂充填岩心正面投影 Fi g ． 6 Top v i e w o f hi gh ape r t ur e f r a c t ur e d co r e f r om qua r t z s ands 2 ． 1 新 方法 示 意 I ． Ab b a s y等人 ⋯ 在 室 内评 价 了聚 丙烯 酰 胺 类 合 成 聚合 物 、 氯丁 橡胶 ／ 亲水 树 脂 、 丁腈橡 胶 在高温 、 高盐 、 存在 腐 蚀性 气 体 H S 等 恶 劣 环 境 下 在 开 度 较 大 的裂缝 性 油藏 中的堵水 性 能 。采用 的造 缝方 法 如 图 7所示 。 e 图7 裂缝开度较 大的裂缝岩 心示意 Fi g ． 7 Ske t c h of hi g h ape r t ur e f r ac t ur e d c or e 图 7所 示方 法犹 如 真实 裂 缝 的“ 缩微 ” ， 具 有 以 下优 点 模 拟天 然 裂 缝 更 真 实 裂 缝 呈 现 四 面体 状 ， 端 面开 口较 大 ， 可 以较 真 实 地 反 映 出 地 层 岩 石 在 张 、 拉 、 扭 、 挤 条 件 下 的形 成 具 有 一 定 的延 展 性 裂 缝 状 态 ， 另外裂 缝 中不 需要 充填 任何 介 质来 模拟缝 宽 ， 也 显得更 为 真实 。 深部 调 剖剂评 价 更真 实 深部 调剖 剂沿 裂缝 运 移 的距 离一 般较远 ， 而对 于天 然裂缝 发育 的地层 ， 总 存 在些 尖灭较 快 的裂缝 ， 因此 调 剖 剂 充 填 满 这些 过 早 尖 灭 的裂 缝 的 可能 性 是 存 在 的 。 当调 剖 剂 沿 着 倾 斜 变化 的 裂缝 壁 面 流 动 时 ， 存 在 一 个 剪 切 力 ， 流 体在法向力 作用下会 很容易 地挤人 基质 ， 因此这 对 室 内 评 价 深 部 调 剖 剂 对 基 质 的 伤 害 显 得 更 全 面 、 更 真 实 。 围压 下岩 心试验 比较安 全 由于 裂缝在 岩心 内 部 ， 加 围压 时岩 心壁 面的受 力均匀 ， 即使 对于 开度较 大 的裂缝 ， 也不会 出现 岩心 在 围压 下破 裂 的现 象 。 2 ． 2可行 性分 析 对 于各 种 工作 液 的评 价 ， 首 先应 根 据要 求 选择 不 同渗透 率范 围的 基 质岩 心 ， 正 常 的程 序 是 先 测得 基质 渗透 率 ， 然后 造缝 ， 再进 行后续 的各 种评 价 。但 要切 割成 上述 理想 裂 缝 ， 实 施起 来 比较 困难 。等离 子切 割机 和激光 切 割 大都 适 用 于金 属 ， 如 果 要 进行 特殊 切割 势必会增 加成 本 。但对人 造岩 心用 同种配 方 和工艺 ， 制造 出的岩 心其基 质物性 是基 本一 致 的 ， 可 以通过 逆 向思维 来 实施 ， 具体思路 如下 1 选 定要 进行试 验 的岩心 渗透 率 范 围 ， 采 用 同 种配方 ， 在 同种工 艺下 ， 先制造 出一 部分人 造岩 心 ； 2 选 取几 块 岩 心 测定 其 基 本 物性 ， 如 孔 隙 度 、 气体 渗透率 、 液体 渗透率 ； 3 如果 物性 相差 不大 ， 采用 模具 加 工工 艺制 造 一 个规 则 的裂缝模 具 ， 采 用 同种人 造 岩 心 配方 和 加 工工艺 ， 制造 出一个 理想 的裂缝 岩心 。 裂 缝岩 心 的基 质物性 和 已加工 出来 的实体 岩心 大体一致 ， 在工作液体 系各种性 能 如对基质的伤 害 评价 中可作 参 照 。 3 缝洞微观模型研究 3 ． 1 渗 流数 学模 型 对 于 真实 的缝 洞 型碳 酸 盐 岩油 气 藏 ， 因其 缝 洞 分 布 比较 杂乱 ， 渗 流规律颇 具复 杂性 ， 以一个 缝洞 单 元 为 例 ， 国 际 上 目前 比较 主 流 的 渗 流 数 学模 型 为 S t o k e s B r i n k ma n方程 。 。 -3 E V p 一 △ f 4 V 一 0 5 式 中 K 为 渗透 率 张量 ， 取 决 于在 媒介 多 孔介 质 中 的为渗流 、 缝洞 中 为 自由流 态 中的 流动 特 征 ； 为 流 体 的有 效黏度 ， 同样 取 决 于流 体 在缝 洞 单 元 中的 流 动特征 ； g ．f为 流 体 的 物 理 速 度 ， 如 在 多 孔 介 质 中 即为达西 速度 ； P 为 流体 压 力 ； f为黏 性 体积 力 ， 对 于不 同 的媒 介满 足不 同的方 程 。 在 缝洞 区域 ， 上述方 程可 归纳 为 S t o k e s 方程 Vp 一 △ 一 6 V z f 一 0 7 多 孑 L 介质 中的渗 流 满 足达 西定 律 ， 且 不存 在 黏 性体积力 ’ ； 此时流体有效黏度 与其物理黏度 相等 ， 因此达 西定 律可写 成如 下形式 Vp 一 _ 1 △ 8 V 一 0 9 对 于上述 方 程 可用 有 限元 方 法来 求 解 ， 在整 个 域 中 S t o k e s B r i n k ma n方 程 的弱解形 式为 r r I ～ 。 “ If，d I P V v * d l／ 一 I V “ V v* d a2 0 1 o 选 择合适 的边 界 条 件 ， 可 通 过 C OMS O L Mu l t i p h y s i c s 商业 软件 来求 解 ， 但 对 于缝 洞 型碳 酸 盐 岩 油气藏 渗流特 征 的各种数 学模 型 的研 究也 是一个 不 断完善 的过程 ， 而各 种 物 理 模 型在 一 定 程度 上 可 较 为 直观地 显示 流体 在 缝 洞 岩心 中的渗 流规 律 特征 ， 从而可修正完善各种数学模型 ； 另外 ， 也可较直观地 反 映 出各 种工 作液 体 系 的应 用性 能 如堵 水 剂 ， 因 此缝 洞物 理模 型 的建 立也 显得 同等重要 。 3 ． 2微 观物理 模型 许 多学者 在建立碳 酸盐 岩岩 心缝 洞物理 模型 时 都采 用“ 宏 观” 岩心 ， 制 备 出各 种 具 备缝 洞 特 征 的 岩 心实 物 长 岩 心 、 短 岩 心 或 方 岩 心 ， 从 堵 水 剂 注 人 性 、 封堵率 、 封堵 强度 等方 面评价 堵水剂 的性 能 。朱 怀江 等人[ 1 。 胡在建 立塔 河 油 田缝 洞 型 、 碳 酸 盐岩 物 理模 型方 面做 了大量 的研 究 工作 ， 以 与塔 河 油 田奥 陶系碳 酸盐 岩油 藏天然 岩心 矿物成 分非 常相 近的碳 酸盐 岩露 头岩石 为胚 料 ， 将 胚 料 切 割成 规 则 片状 岩 石 ， 钻 出溶 洞 ， 或 者切 割 出沟槽 ， 加工 成 缝 洞 型方 岩 心或 者带宽缝 的裂缝型 方岩 心 ， 每个 方岩 心 ， 具 有两 条裂缝 ， 利用 该物 理模 型 较 好 地评 价 了改 性栲 胶 堵 剂和柔 性堵 剂对缝 洞 的封堵性 能 。 但对 于缝洞微 观模 型及该 条件 下驱 油 机理 方 面 的研 究及认识鲜有 报道 ， 油水微观渗 流机理对 水驱油 效果影响明显 ， 因此有必要开展缝洞组合模型的微观 水 驱油机理及 堵剂 封堵 机理 研究 。在充 分认 识碳 酸 第 8巷第 6期 虎等 缝洞型油 气成物理模拟试验 方法研 究 盐 岩缝洞微 观发育 特征 的基 础 上 见 图 8 ， 建 立 了一 种 缝洞微观模 型 ， 具体 操 作方 法 是 将 碳 酸 盐岩 岩 心 粉 碎后 ， 粘 附在玻 璃片上来 模拟不 同 的缝 洞 发育特 征 见 图 9 ， 并观 察 了凝胶 封堵 后 的整个 动态 驱 油过程 见 图 1 0 ， 从 某种程度 上可揭 示 出不 同缝 洞发育特征 下凝 胶封堵缝 洞后 的降水 增油机 理 。 大溶 孔 重结 晶体 天然裂缝 天然裂缝 大 溶孔 图8 某碳酸盐岩油藏岩心薄 片分析 Fi g ． 8 Thi n s e c t i on a nal ys i s of a c ar bo nat e c or e 小裂缝 大裂缝 图9 微观物理模拟试验模型 Fi g ． 9 M i c r oc o s mi c phys i c a l mode l o f v ugg y f r ac t ur e c ar bona t e r e s e r vo i r s 圈 ■ 囝 ■ 水驱油后 注堵剂后水驱 图1 0 凝胶封 堵前后动态驱油过程 Fi g ． 1 0 Dyn ami c pr oc e s s o f o i l di s pl ac e me nt be f or e an d a f t e r ge l t r e a t m e nt 3 ． 3微 观 物理模 拟 试验 试验 用油为模 拟油 2 0℃下黏度 为 2 5 mP a s ， 试验 温 度 2 O℃ 。试 验过 程 中用 显 微 照 相 和 录像 设 备对驱替过程 和残余油分布情况进行实时采集 。试 验步 骤如 下 1 将微 观模 型样 品装入 可视化 高压 岩心夹 持器 中， 对岩心 夹持 器施 加 围压 并抽 真空 ， 然后 放 于显 微 镜 观察 窗 口下合适 位置 以便 观察和 记录试验现 象 ； 2 先 将 微 观 模 型 饱 和 水 ， 再 用 模 拟 油 驱 替水 ， 建 立 束缚 水饱 和度 ； 3 注水 驱油 ， 直 至模 型 出 口端 含水 达 到 9 8 ； 4 注入 堵剂 对水 窜通 道 进行 封堵 ； 5 待 堵 剂成胶 后 再次 注 水驱 油 ， 直 至模 型 出 口 端 含水 达 到 9 8 。 不 同阶段 显 微 镜 下 模 型 中 的油 水 分 布 如 图 1 0 所 示 。分析 微 观物 理模 拟试 验各 阶段 模 型 中的油水 渗 流情 况及 堵 剂进入 后 的驱 油过 程 ， 得到 以下认 识 1 水 驱油 主要 动用 大 裂缝 和 洞 中原 油 ， 模 型下 部 裂缝 和洞 中剩 余 油 少 ， 而 中上 部 较 小 裂 缝 和洞 中 剩 余油 较多 ； 2 注入 堵 剂 时 ， 堵 剂 首先 进 入 下 部 大 裂 缝 ， 并 主要 进入 下 部大 裂缝 和 洞 中 ； 3 堵剂成 胶后 的水 驱 波 及 系 数 明显 增 大 ， 上 部 小裂缝 和洞 中剩余 油饱和 度进一步 减小 ， 同 时注入水 在缝洞 中产生贾 敏 效应 的现象 较 多 ， 水 驱 期 间在 缝一 洞连接处 或缝洞角 隅迂 回处 不断有 珠泡形 成 ， 可封堵 相对较 大 的 缝 洞 ， 流 体 转 向 现 象 明 显 见 图 l 0 D 。 当然 ， 对 于缝 洞 型 油 气 藏凝 胶 堵 水 机 理 的认 识 还有 待 于进 一步 完 善 ， 但 建 立 各 种微 观模 型对 分 析 石 油 钻 探 枝 朱 2 01 0年 1 1月 驱油机 理 、 提 高水 驱波及 效率 有重要 的指 导意 义 ， 与 岩心 物理模 拟试 验结 合起 来 ， 将会 更 好 地 改进 凋 堵 剂 的性 能 、 认 清其对 目标 油藏 的适应 性 ， 来 优化段 塞 设 计 ， 指导现 场施 工 。 4 结论及建议 1 应加 强天 然岩 心切割 工艺 方 面 的研究 ， 根 据 裂缝 洞 的发 育特 征 ， 将 天 然 岩心 切 割 成 理想 的产 状 以更 好地模 拟实 际油气 藏 的状况 。 2 建议建 立室 内大裂 缝 或断 层物 理模 型 ， 采 用 大 尺寸长 岩心 进行 岩 心流 动 试 验 ， 以弄 清流 体 在 缝 洞 储层 中的渗流规 律 和采收率 情况 。 3 将物 理模 拟 试 验 得 出 的各 种 结 论 与 数 值 模 拟 结果进 行对 比 ， 从 而 不 断 地修 正 和 完 善各 种 数 学 模 型 。 4 应加 强碳 酸 盐 岩 缝 洞 型油 气 藏 各 种 微 观 物 理模 型 的研究 ， 从本 质 上 认 清各 种 调 堵 剂提 高 采 收 率 的机 理 。 [ 1 ] E 2 ] [ 3 ] [ 4 ] E 5 ] [ 6 3 E 7 ] E 8 ] 参 考 文 献 Ba b a d a g l i T， A1 一 Be ma n i A ， Bo o k a d i F． An a l y s i s o f c a p i l l a r y i m b i b i t i o n r e c o v e r y c o n s ide r i n g t h e s i mu ha n e o us e f f e c t s o f g r a v i t y ， l o w I F T， a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s [ R ] ． S P E 5 7 3 2 1 ， 1 9 9 9 ． Ba b a d a g l i T． S c a l i n g o f c o ～ c ur r e n t a n d c o u n t e r ～ c u r r e nt c a p i l l a r y i mb i b i t i o n f o r s u r f a c t a n t a n d p o l y me r i n j e c t i o n i n n a t ur a l l y f r a c t u r e d r e s e r v o i r s [ R ． S P E 6 2 8 4 8 ， 2 0 0 0 ． S e r i g h t R S． Wa s h o u t o f Cr Il1 一 a c e t a t e HPAM g e l s f r o m f r a c t u r e s R ] ． S P E 8 0 2 0 0 ， 2 0 0 3 ． S h e d i d S A． I n f l u e n c e s o f f r a c t u r e o r i e n t a t i o n o n。 i 1 r e c o v e r y b y wa t e r a nd p o l y me r f loo d i