两种不同粘土含量岩心油水相对渗透率曲线的常规特征参数和分形维数变化规律(共7页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上两种不同粘土含量岩心油水相对渗透率曲线的常规特征参数和分形维数变化规律两种不同粘土含量岩心油水相对渗透率曲线的常规特征参数和分形维数变化规律 摘要： 胜坨二区水冲刷前后岩心的粘土含量分别为7%和4%；车排子地区排2-2井选取岩心的粘土含量也是7%和4%。对这两类两种不同粘土含量岩心的油水相对渗透率曲线，进行了常规特征参数和分形维数的分析和研究。结果看出，当粘土含量从7%下降到4%时，可流动油范围变大，无水、最终采收率增高，相对渗透率曲线交点饱和度略偏右、交点相渗略偏高，油相、水相分形维数增大，这些都说明油水在岩心中的渗流条件变好。同时还看出，在两种不同油水粘度比条件下，油水相对渗透率曲线的变化特征是一致的，随着岩心粘土含量的下降，其渗流条件均变好。这充分说明，粘土及其含量是影响渗流规律的重要因素。lgKro与lgSw和 lgKrw与lgSw它们的相关非常良好，油水相对渗透率曲线具有良好的分形特性，并在本文对比分析中得到了应用，说明其分形维数可以作为描述油水相对渗透率曲线一个新的特征参数。 关键词： 粘土； 油水相对渗透率曲线； 采收率； 油相与水相相对渗透率分形维数 中图分类号： TE311；TE345 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2013）02-0024-03 油层物理学研究表明，不仅砂岩孔隙结构具有分形特征1-5，而且岩心中油水运动规律也具有分形特征1、5、6。 众所周知，油水相对渗透率是流体在多孔介质中饱和度大小及其分布状况的函数，而流体的分布状况是与多孔介质的孔隙形状、大小及胶结程度、胶结物含量、类型等有关，故油水相对渗透率是流体、介质及其它们之间相互关系的函数。 本文企图从两种不同粘土含量的岩心中，对油水相对渗透率曲线常规特征参数与分形维数的变化规律进行分析研究，探讨粘土含量对其影响程度，以便加深对粘土和油水渗流规律之间关系的认识。 1 胜坨油田二区岩心注水冲刷前后，造成两种不同粘土含量岩心的油水相对渗透率曲线的变化规律 1.1 胜坨二区12、83层水冲刷前后粘土的变化情况 为了模拟胜坨二区初、中、高、特高含水期四个开发阶段的动态情况，进行了室内注水冲刷模型实验，选用综合含水40%、80%、90%、98%代表不同开发期，换算成相应的注入倍数。具体说，一块岩心，进行水冲刷不同倍数，分别测其前后的各项物性参数的变化，本文用水冲刷前后得到的不同粘土含量的岩心，分别测其油水相对渗透率曲线，来研究粘土含量对渗流特征的影响程度。 胜坨二区12、83层水冲刷前后粘土的变化情况见表1。统计表明水冲后，粘土矿物的种类虽未发生变化，但粘土的总量由7%下降到4%，绝对含量降低了42.9%；伊利石、高岭石、蒙脱石的绝对含量12层中分别降低了87%、83%、67.8%，83层分别降低了71.4%、72.7%、50%。这说明在水驱油过程中，粘土矿物在注水冲刷下，发生了大量的微粒运移，随着注入倍数的增加而冲出岩心。这样就得到了7%和4%两种不同粘土含量的岩心。 1.2 注水冲刷前后油水相对渗透率曲线的特征 对注水冲刷即水驱前后7%和4%两类不同粘土含量的岩心，分别进行了油水相对渗透率曲线的测试，实验温度50，油水粘度比42.7。为了全面地描述油水相对渗透率曲线的特征，本文着重从它们的常规特征参数和分形特征资料这两个方面来进行分析和研究。其结果分述如下。 1.2.1注水冲刷前后12、83层油水相对渗透率曲线的常规特征参数 本文对12层3块岩心和83层2块岩心油水相对渗透率曲线的常规特征参数进行了平均统计，注水冲刷前后12、83层油水相对渗透率曲线的常规特征参数见表2，2-2-g18井14（12/28）-1号岩心注水冲刷前后的油水相对渗透率曲线见图1。 （1）从图1看出：由于粘土的减少，油水相对渗透率曲线注水冲刷后比注水冲刷前向左偏移。即在相同的水饱和度下，注水冲刷后与注水冲刷前相比，油相相对渗透率偏低，相反水相相对渗透率偏高。其交点饱和度略偏右、交点相渗略偏高。造成这样情况的原因是由于水冲刷后束缚水饱和度偏低所致。 （2）从表2看出：注水冲刷前后岩心的两个主要特性参数变化不大，即孔隙度基本不变，渗透率12层注水冲刷后略偏高一点，83层注水冲刷后反而变低一些。 （3）从表2还看出：随着粘土的减少，12层注水冲刷后与注水冲刷前相比，其渗流特性变好，可流动油的范围增加，由0.542增至0.594；无水采收率由31.12%上升到33.08%；最终采收率由69.58%上升到73.00%。83层注水冲刷后与注水冲刷前相比，其渗流特性变化不明显，可流动油的范围由0.450上升到0.461，最终采收率由63.65%上升到64.64%，数值变化在误差范围之内，可以说基本不变；而无水采收率反而变小，这点有待继续探讨。 1.2.2 注水冲刷前后12、83层油水相对渗透率曲线的分形维数 在二维多孔介质岩心中，空气驱替高粘度的液体环氧树脂时的粘性指进具有分形特性，其维数D=1.6±0.04。而在无法直接描述和测量粘性指进条件下，只有用油水相对渗透率变化值间接反映粘性指进现象。在对油水相对渗透率曲线进行分形研究时，主要考虑水驱油部分所得资料，没有考虑初始和终止两个特征点。因为束缚水点和残余油点的油水相对渗透率值分别是在水驱油常规实验前、后测定的，并根据其流量、压差等参数用达西公式计算出来的，而水驱油部分各点的参数是根据两相渗流理论计算出来的，两者多少有些差别。 以胜坨二区砂二段12层3-169井12-1号注水冲刷前岩心的油水相对渗透率曲线为例，在实验点数为11的条件下，其双对数相关表达式如下： lgSw=-0.2171 lgKro -0.4969 相关系数r为0.9977 lgSw=0.2444 lgKrw -0.0287 相关系数r为0.9999 lgKro与lgSw实测的相关系数r为0.9977；lgKrw与lgSw实测的相关系数r为0.9999，大大高于置信度为0.01时所需的r为0.7087，说明它们的相关非常良好，油水相对渗透率曲线具有良好的分形特性。其余所有实测的相关系数r均大于0.99，无一例外。 在此，我们定义0.2171为油相相对渗透率的分形维数，即lgKro与lgSw相关直线的斜率是油相相对渗透率的分形维数；0.2444为水相相对渗透率的分形维数，即lgKrw与lgSw相关直线的斜率是水相相对渗透率的分形维数。 本文对12层3块岩心和83层2块岩心油水相对渗透率曲线的分形维数进行了平均统计，注水冲刷前后12、83层油水相对渗透率曲线的分形维数见表3，2-2-g18井14（12/28）-1号岩心注水冲刷前后油相相对渗透率的对数与水饱和度的对数关系曲线见图2，注水冲刷前后水相相对渗透率的对数与水饱和度的对数关系曲线见图3。从中得到以下一些认识： （1）从表2看出： 无论是12层还是83层，油相和水相对渗透率的分形维数均是注水冲刷后大于注水冲刷前，尽管程度有所差别。 （2）从图2、3看出：14（12/28）-1号岩心的油相相对渗透率的分形维数注水冲刷前后差别较小，水相相对渗透率的分形维数注水冲刷前后差别明显。但它们的共同特点是其相关直线注水冲刷前在上，相关直线注水冲刷后在下，而油相相关直线略有交叉。这说明在相同水饱和度下，所需的油、水相对渗透率偏低，水驱阻力减小，渗流条件变好。 2 车排子地区不同原始粘土含量条件下岩心的油水相对渗透率曲线变化特征 2.1车排子地区排2-2井岩心两种不同的原始粘土含量 排2-2井8号和21号正是我们研究所需的两种不同原始粘土含量的岩心，其粘土含量分别为7%和4%，详见表4，与注水冲刷前后岩心的粘土含量完全一样。粘土含量为7%的岩心阳离子交换值是3.410，比粘土含量为4%的岩心阳离子交换值是3.030大一些，它将对水驱油的渗流运动影响要更大一些。 2.2 车排子地区排2-2井两种不同原始粘土含量岩心的油水相对渗透率曲线特征 在研究了注水冲刷前后造成的两种不同粘土含量岩心的油水相对渗透率曲线之后，又对车排子地区排2-2井两种不同原始粘土含量岩心的油水相对渗透率曲线进行了研究，以便深化对粘土影响的认识。 2.2.1 排2-2井两种不同原始粘土含量岩心油水相对渗透率曲线的常规特征参数 本文对两组粘土含量为7%的8号岩心和粘土含量为4%的21号岩心分别进行了常规和地层条件下的非稳态油水相对渗透率测试，实验温度分别为20和42，42为模拟地层条件，其油水粘度比均为2.2。其油水相对渗透率曲线的常规特征参数见表5。从中得到以下几点认识： （1）由于在同一个部位取得两块同号岩心，虽然相邻，但孔、渗仍略有差别，可能粘土含量也会有一些差别，分析资料时要有所考虑。 （2）由于粘土含量不同，无论是常规还是地层条件下的相渗实验，粘土含量4%比粘土含量为7%岩心的渗流情况都会变好。常规条件下：可流动油范围由0.515上升为0.585；无水采收率由54.83%上升为56.24%；最终采收率由74.31%上升为76.61%；地层条件下：基本不变。由于无水期采收率过高，人工做图取交点误差偏大，但大致与注水冲刷前后的规律性是一致的。 2.2.2 排2-2井两种不同原始粘土含量岩心油水相对渗透率曲线的分形维数 排2-2井两种不同原始粘土含量岩心油水相对渗透率曲线的分形维数见表6。无论是常规还是地层条件下的相渗实验，当粘土含量由7%降为4%，其阳离子交换由3.410减少为3.030 CEC/mmol?（100克）-1时，在常规非稳态条件下，油相分形维数由0.0466上升到0.0506，水相分形维数由0.2727上升到0.3656；在地层条件下，油相分形维数由0.0341上升到0.0420和水相分形维数由0.3616上升到0.3956，均呈上升的趋势。这与注水冲刷前后岩心分形维数的变化规律是一致的。 3结论 （1）胜坨二区注水冲刷前后岩心的粘土含量由7%下降到4%时，其油水相对渗透率曲线的常规特征参数和油、水相渗分形维数均有明显地改善，可流动油范围扩大，无水、最终采收率增高，相对渗透率曲线交点饱和度略偏右、交点相渗略偏高，油相、水相分形维数增大，这些都说明岩心中油水渗流条件变好。 （2）车排子地区排2-2井岩心的原始粘土含量有7%和4%两种，其粘土含量少的阳离子交换量低。这两种7%和4%岩心油水相对渗透率曲线的特征变化规律同胜坨注水冲刷前后岩心的变化规律是一致的，随着粘土的减少，油水在岩心中的渗流条件也变好。 （3）在两种不同油水粘度比条件下，油水相对渗透率曲线的变化特征是一致的，随着岩心粘土含量的下降，其渗流条件均变好。 （3）lgKro与lgSw和lgKrw与lgSw它们的相关性都非常良好，看出油水相对渗透率曲线具有良好的分形特性，并在本文对比分析中得到了应用，说明其分形维数可以作为一个描述相对渗透率曲线一个新的特征参数。 参考文献： 1 李克文，秦同洛. 分维几何及其在石油工业中的应用J.石油勘探与开发，1990，17（5）：109-114. 2 沈平平. 油水在多孔介质中的运动理论和实践M.北京：石油工业出版社，2000：18-26；75-85. 3 冉启全，周南翔. 油气储集层孔隙表面结构的分形特征研究J.西南石油学院学报，1992，14（4）：28-33. 4 Shen Pingping，Li Kewen. A new method for determining the fractal dimensions of pore structures and its applicationC.Presented at the 10th Offshore South East Asia Conference and Exhibition，Paper No.OSEA-94092，Singapore， December， 1994. 5 唐玮，唐仁骐，白喜俊.分形理论在油层物理学中的应用J.石油学报，2008：29（1）：93-96. 6 唐?瑛，唐仁?. 砂岩岩心油水相对渗透率曲线分形特征的探讨A. 第八届全国渗流力学学术讨论会论文集C.资源、环境与渗流力学. 北京：中国科学技术出版社，2005，73-79. 7 冯士雍.回归分析方法M.北京：科学出版社，1985：129.-最新【精品】范文 专心-专注-专业