兩種不同粘土含量巖心油水相對滲透率曲線的常規(guī)特征參數(shù)和分形維數(shù)變化規(guī)律

1、兩種不同粘土含量巖心油水相對滲透率曲線的常規(guī)特征參數(shù)和分形維數(shù)變化規(guī)律油層物理學研究表明，不僅砂巖孔隙結(jié)構(gòu)具有分形特征1-5，而且?guī)r心中油水運動規(guī)律也具有分形特征1、5、6。眾所周知，油水相對滲透率是流體在多孔介質(zhì)中飽和度大小及其分布狀況的函數(shù)，而流體的分布狀況是與多孔介質(zhì)的孔隙形狀、大小及膠結(jié)程度、膠結(jié)物含量、類型等有關(guān)，故油水相對滲透率是流體、介質(zhì)及其它們之間相互關(guān)系的函數(shù)。本文企圖從兩種不同粘土含量的巖心中，對油水相對滲透率曲線常規(guī)特征參數(shù)與分形維數(shù)的變化規(guī)律進行分析研究，探討粘土含量對其影響程度，以便加深對粘土和油水滲流規(guī)律之間關(guān)系的認識。1 勝坨油田二區(qū)巖心注水沖刷前后，造成兩種不同

2、粘土含量巖心的油水相對滲透率曲線的變化規(guī)律1.1 勝坨二區(qū)12、83層水沖刷前后粘土的變化情況為了模擬勝坨二區(qū)初、中、高、特高含水期四個開發(fā)階段的動態(tài)情況，進行了室內(nèi)注水沖刷模型實驗，選用綜合含水40%、80%、90%、98%代表不同開發(fā)期，換算成相應的注入倍數(shù)。具體說，一塊巖心，進行水沖刷不同倍數(shù)，分別測其前后的各項物性參數(shù)的變化，本文用水沖刷前后得到的不同粘土含量的巖心，分別測其油水相對滲透率曲線，來研究粘土含量對滲流特征的影響程度。勝坨二區(qū)12、83層水沖刷前后粘土的變化情況見表1。統(tǒng)計表明水沖后，粘土礦物的種類雖未發(fā)生變化，但粘土的總量由7%下降到4%，絕對含量降低了42.9%；伊利石

3、、高嶺石、蒙脫石的絕對含量12層中分別降低了87%、83%、67.8%，83層分別降低了71.4%、72.7%、50%。這說明在水驅(qū)油過程中，粘土礦物在注水沖刷下，發(fā)生了大量的微粒運移，隨著注入倍數(shù)的增加而沖出巖心。這樣就得到了7%和4%兩種不同粘土含量的巖心。1.2 注水沖刷前后油水相對滲透率曲線的特征對注水沖刷即水驅(qū)前后7%和4%兩類不同粘土含量的巖心，分別進行了油水相對滲透率曲線的測試，實驗溫度50，油水粘度比42.7。為了全面地描述油水相對滲透率曲線的特征，本文著重從它們的常規(guī)特征參數(shù)和分形特征資料這兩個方面來進行分析和研究。其結(jié)果分述如下。1.2.1 注水沖刷前后12、83層油水相對

4、滲透率曲線的常規(guī)特征參數(shù)本文對12層3塊巖心和83層2塊巖心油水相對滲透率曲線的常規(guī)特征參數(shù)進行了平均統(tǒng)計，注水沖刷前后12、83層油水相對滲透率曲線的常規(guī)特征參數(shù)見表2，2-2-g18井14（12/28）-1號巖心注水沖刷前后的油水相對滲透率曲線見圖1。（1）從圖1看出：由于粘土的減少，油水相對滲透率曲線注水沖刷后比注水沖刷前向左偏移。即在相同的水飽和度下，注水沖刷后與注水沖刷前相比，油相相對滲透率偏低，相反水相相對滲透率偏高。其交點飽和度略偏右、交點相滲略偏高。造成這樣情況的原因是由于水沖刷后束縛水飽和度偏低所致。（2）從表2看出：注水沖刷前后巖心的兩個主要特性參數(shù)變化不大，即孔隙度基本不

5、變，滲透率12層注水沖刷后略偏高一點，83層注水沖刷后反而變低一些。（3）從表2還看出：隨著粘土的減少，12層注水沖刷后與注水沖刷前相比，其滲流特性變好，可流動油的范圍增加，由0.542增至0.594；無水采收率由31.12%上升到33.08%；最終采收率由69.58%上升到73.00%。83層注水沖刷后與注水沖刷前相比，其滲流特性變化不明顯，可流動油的范圍由0.450上升到0.461，最終采收率由63.65%上升到64.64%，數(shù)值變化在誤差范圍之內(nèi)，可以說基本不變；而無水采收率反而變小，這點有待繼續(xù)探討。1.2.2 注水沖刷前后12、83層油水相對滲透率曲線的分形維數(shù)在二維多孔介質(zhì)巖心中，

6、空氣驅(qū)替高粘度的液體環(huán)氧樹脂時的粘性指進具有分形特性，其維數(shù)D=1.6±0.04。而在無法直接描述和測量粘性指進條件下，只有用油水相對滲透率變化值間接反映粘性指進現(xiàn)象。在對油水相對滲透率曲線進行分形研究時，主要考慮水驅(qū)油部分所得資料，沒有考慮初始和終止兩個特征點。因為束縛水點和殘余油點的油水相對滲透率值分別是在水驅(qū)油常規(guī)實驗前、后測定的，并根據(jù)其流量、壓差等參數(shù)用達西公式計算出來的，而水驅(qū)油部分各點的參數(shù)是根據(jù)兩相滲流理論計算出來的，兩者多少有些差別。以勝坨二區(qū)砂二段12層3-169井12-1號注水沖刷前巖心的油水相對滲透率曲線為例，在實驗點數(shù)為11的條件下，其雙對數(shù)相關(guān)表達式如下：

7、lgSw=-0.2171lgKro-0.4969相關(guān)系數(shù)r為0.9977lgSw=0.2444lgKrw-0.0287相關(guān)系數(shù)r為0.9999IgKro與IgSw實測的相關(guān)系數(shù)r為0.9977;IgKrw與lgSw實測的相關(guān)系數(shù)r為0.9999,大大高于置信度民為0.01時所需的r為0.7087，說明它們的相關(guān)非常良好，油水相對滲透率曲線具有良好的分形特性。其余所有實測的相關(guān)系數(shù)r均大于0.99，無一例外。在此，我們定義0.2171為油相相對滲透率的分形維數(shù)，即lgKro與lgSw相關(guān)直線的斜率是油相相對滲透率的分形維數(shù)；0.2444為水相相對滲透率的分形維數(shù)，即lgKrw與lgSw相關(guān)直線的

8、斜率是水相相對滲透率的分形維數(shù)。本文對12層3塊巖心和83層2塊巖心油水相對滲透率曲線的分形維數(shù)進行了平均統(tǒng)計，注水沖刷前后12、83層油水相對滲透率曲線的分形維數(shù)見表3，2-2-g18井14（12/28）-1號巖心注水沖刷前后油相相對滲透率的對數(shù)與水飽和度的對數(shù)關(guān)系曲線見圖2，注水沖刷前后水相相對滲透率的對數(shù)與水飽和度的對數(shù)關(guān)系曲線見圖3。從中得到以下一些認識：（1）從表2看出：無論是12層還是83層，油相和水相對滲透率的分形維數(shù)均是注水沖刷后大于注水沖刷前，盡管程度有所差別。（2）從圖2、3看出：14（12/28）-1號巖心的油相相對滲透率的分形維數(shù)注水沖刷前后差別較小，水相相對滲透率的分

9、形維數(shù)注水沖刷前后差別明顯。但它們的共同特點是其相關(guān)直線注水沖刷前在上，相關(guān)直線注水沖刷后在下，而油相相關(guān)直線略有交叉。這說明在相同水飽和度下，所需的油、水相對滲透率偏低，水驅(qū)阻力減小，滲流條件變好。2 車排子地區(qū)不同原始粘土含量條件下巖心的油水相對滲透率曲線變化特征2.1 車排子地區(qū)排2-2井巖心兩種不同的原始粘土含量排2-2井8號和21號正是我們研究所需的兩種不同原始粘土含量的巖心，其粘土含量分別為7%和4%，詳見表4，與注水沖刷前后巖心的粘土含量完全一樣。粘土含量為7%的巖心陽離子交換值是3.410，比粘土含量為4%的巖心陽離子交換值是3.030大一些，它將對水驅(qū)油的滲流運動影響要更大一

10、些。2.2 車排子地區(qū)排2-2井兩種不同原始粘土含量巖心的油水相對滲透率曲線特征在研究了注水沖刷前后造成的兩種不同粘土含量巖心的油水相對滲透率曲線之后， 又對車排子地區(qū)排2-2 井兩種不同原始粘土含量巖心的油水相對滲透率曲線進行了研究，以便深化對粘土影響的認識。2.2.1 排2-2井兩種不同原始粘土含量巖心油水相對滲透率曲線的常規(guī)特征參數(shù)本文對兩組粘土含量為7%的8號巖心和粘土含量為4%的21號巖心分別進行了常規(guī)和地層條件下的非穩(wěn)態(tài)油水相對滲透率測試，實驗溫度分別為20和42，42為模擬地層條件，其油水粘度比均為2.2。其油水相對滲透率曲線的常規(guī)特征參數(shù)見表5。從中得到以下幾點認識：（ 1）由

11、于在同一個部位取得兩塊同號巖心，雖然相鄰，但孔、滲仍略有差別，可能粘土含量也會有一些差別，分析資料時要有所考慮。（ 2）由于粘土含量不同，無論是常規(guī)還是地層條件下的相滲實驗，粘土含量4%比粘土含量為7%巖心的滲流情況都會變好。常規(guī)條件下：可流動油范圍由0.515上升為0.585；無水采收率由54.83%上升為56.24%；最終采收率由74.31%上升為76.61%；地層條件下：基本不變。由于無水期采收率過高，人工做圖取交點誤差偏大，但大致與注水沖刷前后的規(guī)律性是一致的。2.2.2 排2-2井兩種不同原始粘土含量巖心油水相對滲透率曲線的分形維數(shù)排2-2井兩種不同原始粘土含量巖心油水相對滲透率曲線

12、的分形維數(shù)見表6。無論是常規(guī)還是地層條件下的相滲實驗，當看出油水相對滲透率曲線具有良好的分形特性， 并在本文粘土含量由7%降為4%，其陽離子交換由3.410減少為3.030CEC/mmol?（100克）-1時，在常規(guī)非穩(wěn)態(tài)條件下，油相分形維數(shù)由0.0466上升到0.0506，水相分形維數(shù)由0.2727上升到0.3656；在地層條件下，油相分形維數(shù)由0.0341上升到0.0420和水相分形維數(shù)由0.3616上升到0.3956，均呈上升的趨勢。這與注水沖刷前后巖心分形維數(shù)的變化規(guī)律是一致的。3 結(jié)論（1）勝坨二區(qū)注水沖刷前后巖心的粘土含量由7%下降到4%時，其油水相對滲透率曲線的常規(guī)特征參數(shù)和油、水相滲分形維數(shù)均有明顯地改善，可流動油范圍擴大，無水、最終采收率增高，相對滲透率曲線交點飽和度略偏右、交點相滲略偏高，油相、水相分形維數(shù)增大，這些都說明巖心中油水滲流條件變好。（2）車排子地區(qū)排2-2井巖心的原始粘土含量有7%和4%兩種，其粘土含量少的陽離子交換量低。這兩種7%和