粘土矿物及流体对低渗透岩心渗流特性的影响王正波1,岳湘安2,韩冬1(1.中国石油勘探开发研究院,北京海淀100083;2.中国石油大学(北京提高采收率研究中心,北京昌平102249摘要:通过室内填砂管渗流实验,研究了不同粘土类型、不同粘土比例的低渗透岩心在不同流体注入方式下的渗流特性,并根据实验结果分析了其渗流机理。分析认为,膨胀性粘土的存在是影响低渗透油藏渗流特性的关键因素;注入流体矿化度的差异和注入方式的变化,对粘土膨胀和抑制膨胀作用亦有影响。研究结果为进一步研究低渗透油藏渗流特性,有效开发低渗透油藏奠定了一定的实验基础。关键词:粘土;低渗透;渗流特性;膨胀;注入方式中图分类号:TE311文献标识码:A文章编号:1009-9603(200702-0089-04至2001年底,中国已探明未动用储量共有35.4@108,t其中低渗透油藏储量占62%[1]。因此,在目前中国石油后备储量紧张的形势下,进一步提高对低渗透储层渗流规律的认识以及改善其开发效果具有重大的理论和实际意义。近几十年,中外许多学者都对低渗透介质中的渗流规律进行了研究,发现了流速与水力梯度呈非线性比例关系和所谓的/启动压力梯度0现象[2-3]。一般来说,由于粘土矿物遇水膨胀、分散运移或溶解后生成二次沉淀等作用,储层中的流动通道容易被堵塞,导致储层岩石的平均渗透率下降;储层岩石的渗透率越低,粘土矿物对渗流特性的影响越大。李道品等统计了17135块样品的数据资料[1],结果显示低渗透油层中粘土矿物的含量平均为8.91%,而其中蒙脱石、高岭石和伊利石较为常见。考虑到纯蒙脱石购买困难,以膨润土(蒙脱石含量大于85%、高岭石和伊利石3种粘土为主要研究对象,研究了盐水和蒸馏水在不同注入方式下,含有单组分粘土介质的低渗透岩心中的渗流特性。1实验材料与方法1.1实验材料实验器材包括填砂管(长度为50cm,内径为2.5cm、精密压力表(精度为0.4MPa、量筒、氮气瓶、中间容器、页岩膨胀测试仪NP-O/A。流体介质包括蒸馏水;矿化度分别为5000,10000和40000mg/L用蒸馏水配制的NaCl溶液。NaCl为分析纯试剂。各种溶液的pH值均为7。实验用矿物包括粒径均为325目(平均粒径约为0.042mm的石英、长石、钠基膨润土、高岭石粉和伊利石粉。1.2实验方法根据实验方案配制不同浓度和类型的注入流体;将实验用的各种矿物在120e下烘干4h,密闭放置,待用;把各种矿物按实验方案的比例混合,并以干式紧密填砂法[4]填入填砂管中;用真空泵将填砂岩心抽空4h,饱和注入液,并测含水饱和度;将已饱和注入流体的填砂管放置在室温中,并老化48h以上;把填砂管、压力表及中间容器连接好,按照实验方案进行渗流实验。在实际测量过程中,由于压力和流量较小,需要很长一段时间才会逐渐趋近于一极值,因此,须选取压力和流量均稳定时的数值绘制渗流曲线。由于低渗透岩心渗流具有非线性的特点,在计算渗透率时,利用渗流曲线的直线段进行计算,将得到的渗透率定义为极限渗透率,作为表征不同岩心渗流特性的主要指标之一,以下简称为渗透率。2实验结果及分析2.1膨润土对低渗透岩心渗流特性的影响2.1.1膨润土的含量实验结果表明,当膨润土的含量增大时,岩心的收稿日期2006-11-15;改回日期2007-02-27。作者简介:王正波,男,2005年毕业于中国石油大学(北京油气田开发专业并获硕士学位,现为中国石油勘探开发研究院采收率所油气藏工程专业在读博士研究生,从事提高采收率方面工作。联系电话:132********,E-mai:lwzb97@163.com。基金项目:国家/9730专项之/提高低渗透油藏采收率的基础理论研究0(2002CCA00700油气地质与采收率2007年3月PETROLEUMGEOLOGYANDRECOVERYEFFICIENCY第14卷第2期渗透率降低,即使注入液中有一定浓度的NaCl存在,膨润土含量对渗透率的影响也较大(表1。另外,当岩心中的粘土矿物含量达到5%时,就产生比较严重的水敏现象,表现为粘土矿物对岩心渗透率的影响已达到最大,当粘土矿物的含量大于5%时,岩心渗透率的下降幅度将逐渐减小。这与Moore[5]介绍的细粒砂岩中含水敏性粘土仅为1%~4%时,若注入与粘土矿物不配伍的流体,就可能完全堵死油气流通孔道的实验结论是基本相符的。表1膨润土的含量对低渗透岩心渗流特性的影响方案12岩心组成,%石英砂膨润土100095597.52.5955注入流体蒸馏水蒸馏水5000mg/L的...