特低渗透率岩心启动压力梯度和压力传导实验

■ 王亮亮

（中国石油吉林油田分公司勘探开发研究院 吉林松原 138000）

1 启动压力梯度

流体在特低渗透乃至致密储层渗流过程中的渗流属于非达西渗流，启动压力梯度作为一个评价手段，是非达西渗流诸多特征因素的集中表现。因此，启动压力梯度是特低渗储层在开发上存在的难点[1～3]。图1给出特低渗透油藏总的启动压力梯度关系。

图1 渗透率与启动压力梯度关系

通过分析认为，不同的孔隙半径存在不同的毛管阻力，在超低渗透储层中岩石渗透率越低，喉道越细，边界层厚度占喉道半径的比例就越大，孔隙中过流面积越小，流体流动所需克服的阻力越大，启动压力梯度也就越大[4，5]。总体启动压力梯度实验分析认为，超低渗透岩心启动压力梯度基本都大于0.03MPa/m。超低渗透岩心启动压力梯度比较复杂，这与复杂的岩心微观孔隙结构有关。如果最大孔隙分布频率高，则启动压力梯度就低，但总体上还是表现为随着岩心渗透率的降低，启动压力明显增加的趋势。另外，根据油相启动压力梯度实验表明，油相真实启动压力梯度高于水相的真实启动压力梯度，油水相启动压力梯度与流体的黏度和主流喉道分布的频率存在密切的关系，见表1。

2 启动压力梯度实例分析

从特低渗岩心的驱替实验中可以看出：特低渗储层的油、气、水等地层流体的渗流不是达西渗流，而是属于非达西渗流，并具有一定的启动压力梯度。

根据A井的实际生产情况分析来看，启动压力梯度不是真正影响特低渗油藏开发的主要原因，该井压裂三个井段累计射开厚度8.6m3，实际加砂用量30m3，地层压力13.6MPa，井筒内液柱压力2.75MPa，生产压差10.85MPa，功图表示为供液不足，6、7、8月份日均产量分别为3.3m3、1.8m3和1.3m3，产液量逐月下降。

由于特低渗透储层必须在压裂条件下才能够实现一定的工业产能，A井压裂产生的半裂缝长度为90～100m，油层厚度为8.6m，因此可产生的裂缝面积在3000～4000m2。根据X油田启动压力梯度实验分析，选择0.1MPa/m的启动压力梯度进行流量计算，A井相应的日产液在1.22～1.62m3，与该井八月份日产液量1.3m3基本吻合，由此可见，地层中流体渗流速度明显超过启动压力梯度的渗流速度，启动压力梯度不是影响油田产量的主要原因。另外，结合现场和实验结果分析认为，X油田储层中的线性渗流速度为1.48m/年。

表1 油相启动压力梯度统计表

3 压力传导性实验分析

3.1 实验方法建立

首先将X油田岩心抽空饱和实验盐水并在地层温度条件下，保持岩心入口端恒定压力，岩心出口端保持一定的回压来进行压力传导实验，以确定压力平衡所需要的时间，岩心入口端选定的压力分别为1MPa和0.5MPa。其次，将岩心出口端与大气相通，在岩心入口端建立1MPa的压力，以确定岩心入口端泄压所需要的时间。

3.2 实验结论分析

（1）0.20×10-3μm2岩心压力传导实验。根据压汞资料分析得出，在特低渗油藏中开发的极限渗透储层为0.20×10-3μm2，通过模拟地层条件下压力传导实验得到了验证。该实验岩心渗透率为0.206×10-3μm2，实验过程中岩心后端连通大气，岩心前端设定1MPa恒定压力。在地层条件下0.20×10-3μm2岩心压力传导0.01MPa所需要的时间在8天以上，折算传导速度为1cm/d。由此可见，0.20×10-3μm2储层虽然存在一定的压力传导，但已无开采价值，可以作为特低渗油藏开发的底线。

（2）1MPa压差下压力传导实验。该项实验是在岩心入口端保持1MPa恒定压力，在岩心出口端保持一定的回压，以获得岩心两端压力平衡所需要的时间。从实验结果分析来看，四块岩心的平均压力梯度为14.2MPa/m，略高于地层压力，表明压力主要消耗在近井地带。另外，空气渗透率与储层条件下的压力传导速度无关，在特低渗岩心中有效渗流孔道分布范围和频率决定了储层渗流能力大小和压力传导的快慢，因此在水驱过程中注入水指进现象不完全存在于高渗透层。

（3）0.5MPa压差下压力传导实验。该项实验是岩心入口端保持0.5MPa恒定压力，岩心出口端保持一定的回压，以获得岩心两端压力平衡所需要的时间。从实验结果分析来看，在0.5MPa压差下的实验与1MPa压差下的实验具有相同的结论，只是压力传导速度降低。如果用岩心实验结果指导现场注水，那么0.59×10-3μm2储层，井口压力保持14.2MPa，注入水向储层中推进1m至少需要17天的时间。由此可见，压力传导速度较低是导致特低渗油藏低产的主要原因，也是普遍存在的一个难点。

（4）1MPa压差下泄压实验。该项实验是在岩心入口端加1MPa压力，岩心出口与大气相通，以获得岩心入口泄压所需要的时间。从实验结果来看，流体在泄压过程中渗流1m所需要的时间大于38天，然而将实验结果结合A井油井产量来分析，表明近井地带的泄压速度比实验泄压速度还要低，同时也表明在储层中起到渗流作用的面积很少，泄压主要发生在相对较高渗透层中，在压裂产生裂缝1m以外的储层中还是保持地层压力。由此可见，在特低渗储层中微细的孔隙结构和非常低的渗流速度是影响油井产量的最关键因素。

4 结论及认识

（1）特低渗透岩心启动压力梯度大于0.03MPa/m，并随岩心渗透率的降低，启动压力明显增加。根据室内研究与矿场结合分析，认为在油井的近井地带的渗流压力梯度远远高于启动压力梯度，可见启动压力梯度不是制约特低渗油藏开发的主要难点。

（2）压力传导性实验研究表明，在油井的近井地带泄压速度极低，储层中起渗流作用的裂缝面积很小，泄压主要发生在相对较高渗透层中，在压裂产生裂缝1m以外的储层中基本上还是保持地层压力。由此可见，在特低渗储层中微细的孔隙结构和极低的渗流速度是影响油井产量的最关键因素，建立一个有效的压力系统则需要一个漫长的过程。