李桂云 楊勝來 李武廣 婁 毅 李芳芳

中國石油大學（北京）石油工程教育部重點實驗室，北京 102249

0 前言

儲層非均質(zhì)性是儲層表征的核心內(nèi)容，其研究水平將直接影響到對儲層中油氣水分布規(guī)律的認識和開發(fā)效果的好壞［1］。 層間非均質(zhì)性的研究重點是同時驅(qū)替不同滲透率的各層間驅(qū)替波及程度及層之間采出程度，要明確了解這些就得動態(tài)監(jiān)測油水運移規(guī)律。飽和度探針法在均質(zhì)模型中的應用研究很多，但在大型非均質(zhì)物理模型中的應用很少，本文主要利用探針法來監(jiān)測層間非均質(zhì)模型水驅(qū)時的油水飽和度分布情況。飽和度探針法［2-5］的原理是原油電阻率很高而地層水電阻率很低，利用電阻率的不同可以分辨油水，實際實驗時有一套電阻采集系統(tǒng)，測量準確方便。水驅(qū)過程中， 利和電阻測量儀測量層間模型的電阻值，利用擬合公式得到含水飽和度值， 根據(jù)數(shù)值畫出飽和度圖，可以很直觀地看到油水運移情況［6-8］。

1 實驗部分

1.1 實驗裝置與模型

實驗裝置包括超長巖驅(qū)替系統(tǒng)，美國ISCO 泵，高溫高壓中間容器，壓力表，電阻采集系統(tǒng)（電阻儀，單片機，數(shù)據(jù)輸出軟件，計算機）。

實驗用物理模型為石英砂膠結(jié)模型，500、150、30 mD模型尺寸均為30.3 cm×30.3 cm×3.8 cm。每塊模型上布49對探針，總共147 對探針，探針對與探針對之間的距離為4 cm，一個探針對的兩個探針間距離為1 cm。 模型用環(huán)氧樹脂進行密封澆筑。

標定實驗模型為物性參數(shù)與實驗模型參數(shù)相同的長方體模型，模型尺寸為：31 cm×4 cm×4 cm，標定模型上布7 對探針， 探針之間距離與實驗模型相同。 圖1 為標定試驗流程圖。

圖1 標定實驗流程圖

1.2 實驗流體與實驗條件

注入水為礦化度104mg/L 的KCl 溶液， 實驗用油為濮城油田西區(qū)沙二上2+3 油藏的原油與煤油配制的模擬油，在實驗溫度55 ℃下黏度為1.25 mPa·s。

1.3 實驗標定

為了準確確定各點的含水飽和度變化情況，在實驗前要先通過標定實驗得到電阻值與飽和度之間的關(guān)系。將油水按設定的比例（19∶1、9∶1、4∶1、1∶1、1∶4）注入模型，測定在不同含水飽和度下的電阻值，得到探針的電阻值與飽和度之間的關(guān)系見圖2［9］。

圖2 電阻值與飽和度關(guān)系標定圖

大模型實驗最后是通過電阻值求得含水飽和度值，所以通過曲線擬合出了利用電阻值求飽和度的關(guān)系式：Sw=525.31×R^（-0.532 9），通過該式就可通過各點的電阻值算出該點的飽和度。

1.4 實驗關(guān)鍵點及步驟

實驗關(guān)鍵點：

a）測定模型孔滲參數(shù)時，先用氮氣吹一下模型內(nèi)可能存在的石英砂碎屑，以防實驗過程中阻塞井眼。

b）實驗前對模型進行抽真空操作，以減小飽和水時存在的氣水兩相流阻力，實驗模型很大，故抽真空時間要維持在12 h 以上。

c）飽和水之前要對管線進行排空，當管線內(nèi)充滿水后再開模型入口閥門，每次切換釜時都要對釜內(nèi)流體進行排空，避免三相流流動。

d）模型澆鑄時會使探針表面附一層膠，連接導線時要先把探針上的膠刮干凈，否則電阻值會很大。 探針與導線之間一定要焊接牢固， 同時要避免導線間的干擾，以保證測量數(shù)據(jù)的準確性。

實驗步驟：

a） 模型基本參數(shù)測定：模型稱干重，測定系統(tǒng)死體積，氣測滲透率和孔隙度，模型抽真空

b） 飽和水：以恒速3 mL/min 飽和水，充分飽和且穩(wěn)定后測水相滲透率，飽和完后稱濕重，稱重法算孔隙體積及孔隙度。

c）飽和油：以恒壓0.3 MPa 飽和油，待出口端完全出油后飽和完畢，測定完全飽和油后的電阻值。

d）水驅(qū)油：以恒壓0.3 MPa 驅(qū)油，開始高滲模型流速快，每隔15 min 測一次電阻，后期可每隔1 h 測定一次電阻值，驅(qū)替到1.2 PV 以上且三塊模型均沒有油產(chǎn)出后停泵，實驗結(jié)束。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 水驅(qū)采出程度

實驗過程為了得到相同驅(qū)替條件下三層的分流情況，層間模型的三層產(chǎn)量是分別記錄的，根據(jù)水驅(qū)過程中分別記錄的產(chǎn)油量，得到每層的采出程度見圖3。

通過三塊模型采出程度圖可以清楚地看到500 mD模型的采出程度最高，初期產(chǎn)油量最多，最先驅(qū)替完全；150 mD 模型采出程度稍低一些，采出程度達到最大的時間晚一些；30 mD 模型前期采出程度很低。 這是因為：定壓驅(qū)替時高滲層位流動阻力小使得流體的流速大，注入水主要沿高滲層位流動，高滲層波及范圍廣，采油速度大，對比初期三層的飽和度分布圖可以看出在注入倍數(shù)相同時，高滲層的波及程度大于中低滲層，甚至高滲層見水后低滲層還沒有被動用。 三塊模型同時開采的情況下500 mD 模型采出程度最高為63.35%，150 mD 模型采出程度為49.06%，30 mD 模型采出程度為23.44 %。 待高滲模型驅(qū)替完全后將其關(guān)閉，這時中、低滲模型的采出程度都相應增大，150、30 mD 的采出程度分別提高到56.79%、48.57%。

2.2 含水飽和度分布

圖4 為三塊模型飽和完油后的含水飽和度分布圖。由于各模型的孔隙度及滲透率不同，而且考慮到模型壓制情況的影響， 飽和油后的原油分布情況也有所不同，整體來講，基本算飽和完全［10］。

定壓水驅(qū)，滲透率高的模型采出速度快且進入模型的地層水多，相應含水飽和度要高。 水驅(qū)過程中飽和度的分布情況見圖5、6、7，可以看出500 mD 模型的含水飽和度變化最快，150 mD 的次之，30 mD 的最慢。 隨著注入水體積的增加，油水剖面整體是往前移動的，最終驅(qū)替完成后， 各模型內(nèi)除了殘余油外就基本上都是地層水，含水飽和度達到最高［11］。 不同注入量下三塊模型含水飽和度分布見圖5～7。

3 結(jié)論及建議

a） 由水驅(qū)后三層的飽和度分布圖可得層間非均質(zhì)油藏的開發(fā)調(diào)整措施：開發(fā)過程中，在高滲層開發(fā)完后，封堵高滲層，或分層注水開采，可以提高中低滲層的采出程度；調(diào)整開發(fā)井網(wǎng)，加密現(xiàn)有井網(wǎng)，把五點法井網(wǎng)調(diào)整為九點法井網(wǎng)，降低殘余油飽和度，提高采出程度。

b） 本文將探針法應用到層間非均質(zhì)的三維大型物理模型中， 測量過程中形成了一套完整的電阻測量系統(tǒng)，可以將該測量原理應用于更大的物理模型中，方便研究任何尺寸模型的波及規(guī)律。

c）應用大型物理模型進行水驅(qū)油研究，認識油水運移規(guī)律，可以根據(jù)這些規(guī)律指導油田實際開發(fā)。 實驗用大型物理膠結(jié)模型既滿足所需的物性參數(shù)又能耐高溫高壓，比較符合油田實際情況，實驗結(jié)果的油田實用性很強。

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