基于WN等儲(chǔ)層的低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型構(gòu)建與影響因素解析一、引言1.1研究背景與意義隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，石油作為重要的能源資源，其穩(wěn)定供應(yīng)對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要。然而，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的勘探和開(kāi)發(fā)，常規(guī)高滲儲(chǔ)層的石油儲(chǔ)量逐漸減少，低滲儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)日益受到關(guān)注。低滲儲(chǔ)層在全球范圍內(nèi)廣泛分布，我國(guó)也擁有豐富的低滲油氣資源，如鄂爾多斯盆地、松遼盆地等都存在大量的低滲儲(chǔ)層。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2000年底，我國(guó)已探明的低滲透油田地質(zhì)儲(chǔ)量為52.14×10?t，占全部探明地質(zhì)儲(chǔ)量的26.1%，并且這一比例隨著勘探程度的加深還在不斷增大。因此，低滲儲(chǔ)層的有效開(kāi)發(fā)對(duì)于保障我國(guó)能源安全、滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的需求具有重要的戰(zhàn)略意義。低滲儲(chǔ)層具有滲透率低、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、滲流阻力大等特點(diǎn)，使得其中的流體滲流規(guī)律與常規(guī)儲(chǔ)層存在顯著差異。在低滲儲(chǔ)層中，油氣水賴以流動(dòng)的通道十分微細(xì)，孔喉比大，液固界面及液液界面的相互作用顯著，導(dǎo)致滲流規(guī)律偏離達(dá)西定律。這些內(nèi)在因素反映在油田生產(chǎn)上，表現(xiàn)為單井日產(chǎn)量小，甚至不壓裂就無(wú)自然產(chǎn)能，穩(wěn)產(chǎn)狀況差，產(chǎn)量下降快；注水井吸水能力差，注水壓力高，而采油井難以見(jiàn)到注水效果；油田見(jiàn)水后，含水上升快，采液指數(shù)和采油指數(shù)急劇下降，給油田的穩(wěn)產(chǎn)帶來(lái)極大困難。以我國(guó)海上首個(gè)整裝低滲邊際氣田東方29-1為例，該氣田埋藏于海床之下1400米左右地層深處，儲(chǔ)層以泥質(zhì)粉砂巖為主，滲透率極低，導(dǎo)致天然氣流動(dòng)緩慢，氣井產(chǎn)量低，開(kāi)發(fā)成本極高。提高采收率是低滲儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)的核心目標(biāo)，而研究流體微觀滲流模型及影響因素則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。流體微觀滲流模型能夠從微觀層面揭示流體在低滲儲(chǔ)層孔隙中的流動(dòng)機(jī)制和規(guī)律，為深入理解低滲儲(chǔ)層的滲流特性提供理論基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)影響因素的研究，可以明確哪些因素對(duì)流體滲流產(chǎn)生關(guān)鍵作用，從而有針對(duì)性地采取措施來(lái)改善滲流條件，提高采收率。例如，了解孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)滲流的影響后，可以通過(guò)優(yōu)化開(kāi)采工藝或進(jìn)行儲(chǔ)層改造，來(lái)提高孔隙的連通性和滲透性；掌握流體性質(zhì)與巖石表面相互作用的規(guī)律后，能夠研發(fā)合適的驅(qū)油劑或添加劑，降低界面張力，改善驅(qū)油效果。在實(shí)際的低滲儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)中，由于對(duì)流體微觀滲流模型及影響因素認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)效果不理想的情況屢見(jiàn)不鮮。一些油田在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注水壓力不斷升高，但注水效率卻很低，油井產(chǎn)量難以提高，采收率遠(yuǎn)低于預(yù)期。因此，深入開(kāi)展低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型建立及影響因素的研究，對(duì)于指導(dǎo)低滲儲(chǔ)層的高效開(kāi)發(fā)，提高石油采收率，降低開(kāi)發(fā)成本，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。它不僅有助于解決當(dāng)前低滲儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)中面臨的技術(shù)難題，還能為未來(lái)低滲儲(chǔ)層的勘探和開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，推動(dòng)我國(guó)石油工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)低滲儲(chǔ)層滲流的研究起步較早，從1869年德國(guó)的King和Hagen試圖重做達(dá)西實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)壓力梯度和流速并非絕對(duì)呈線性關(guān)系，便開(kāi)啟了低速非達(dá)西滲流現(xiàn)象研究的序幕。1885年，Newell在畢業(yè)論文中針對(duì)致密巖石開(kāi)展流體滲流試驗(yàn)，指出流體在其中流動(dòng)時(shí)，流速與壓力梯度關(guān)系并非簡(jiǎn)單線性。1919年，Miller和Ovidie對(duì)含水土層研究發(fā)現(xiàn)，只有壓力梯度超過(guò)某一有效值時(shí)流體才會(huì)流動(dòng)。1924年，前蘇聯(lián)學(xué)者H.Л.布茲列夫斯基提出液體在多孔介質(zhì)中滲流時(shí)具有啟動(dòng)壓力梯度。后續(xù)眾多學(xué)者不斷深入研究，如1954年Vogel和Engelhardt對(duì)德國(guó)某油藏致密巖石進(jìn)行精密流體滲流試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)高速流下壓力梯度與流速趨近直線卻不能外推到原點(diǎn)，低速流下則不是直線卻有朝向原點(diǎn)的趨勢(shì)。在滲流模型建立方面，國(guó)外學(xué)者提出了多種理論和模型。如基于分形理論建立的分形滲流模型，考慮了儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的分形特征，能更好地描述低滲儲(chǔ)層中流體的復(fù)雜流動(dòng)；還有考慮應(yīng)力敏感效應(yīng)的滲流模型，通過(guò)引入有效應(yīng)力與滲透率的關(guān)系，來(lái)反映儲(chǔ)層在開(kāi)采過(guò)程中因應(yīng)力變化導(dǎo)致滲透率改變對(duì)滲流的影響。在實(shí)驗(yàn)研究上，國(guó)外廣泛運(yùn)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備，像微流控芯片技術(shù)，能夠精確模擬微觀孔隙結(jié)構(gòu)，直觀地觀察流體在其中的滲流過(guò)程；利用高分辨率顯微鏡和圖像分析技術(shù)，對(duì)巖石孔隙結(jié)構(gòu)和流體分布進(jìn)行定量分析。國(guó)內(nèi)對(duì)低滲儲(chǔ)層滲流的研究也取得了豐碩成果。在滲流規(guī)律方面，明確了低滲儲(chǔ)層中普遍存在低速非達(dá)西滲流現(xiàn)象和啟動(dòng)壓力梯度。學(xué)者們通過(guò)大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研究了不同類型低滲儲(chǔ)層的滲流特性，分析了滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)等因素對(duì)滲流的影響。在滲流模型研究上，結(jié)合國(guó)內(nèi)低滲儲(chǔ)層的特點(diǎn)，發(fā)展了一系列具有針對(duì)性的模型。例如，考慮賈敏效應(yīng)的滲流模型，通過(guò)引入賈敏效應(yīng)系數(shù)，描述了液珠在孔隙喉道中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的附加阻力對(duì)滲流的影響；考慮毛管力和重力作用的滲流模型，在數(shù)值模擬中更全面地考慮了多種力場(chǎng)對(duì)流體滲流的綜合作用。在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上，國(guó)內(nèi)也取得了顯著進(jìn)展。除了傳統(tǒng)的巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)外，CT掃描技術(shù)、核磁共振技術(shù)等得到了廣泛應(yīng)用。CT掃描技術(shù)可以對(duì)巖心進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，獲取巖心內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和流體分布的三維圖像，為研究滲流機(jī)理提供了直觀的數(shù)據(jù)；核磁共振技術(shù)則能夠準(zhǔn)確測(cè)量巖石孔隙中的流體飽和度、孔隙大小分布等參數(shù)。盡管國(guó)內(nèi)外在低滲儲(chǔ)層滲流研究方面取得了眾多成果，但仍存在一些不足之處。目前的滲流模型大多是在一定假設(shè)條件下建立的，對(duì)實(shí)際儲(chǔ)層的復(fù)雜性考慮不夠全面，模型的通用性和準(zhǔn)確性有待提高。在影響因素研究方面，雖然已經(jīng)認(rèn)識(shí)到多種因素對(duì)滲流的影響，但對(duì)于各因素之間的相互作用和耦合關(guān)系，研究還不夠深入，缺乏綜合考慮多因素影響的系統(tǒng)研究。此外，在微觀滲流機(jī)理研究中，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和理論分析之間還存在一定的差距，需要進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與理論的結(jié)合，以更深入地揭示低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流的本質(zhì)規(guī)律。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究以WN等儲(chǔ)層為典型研究對(duì)象，這些儲(chǔ)層具有低滲儲(chǔ)層的典型特征，如滲透率低、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜等，其具體儲(chǔ)層參數(shù)及地質(zhì)特征在后續(xù)章節(jié)將詳細(xì)闡述。通過(guò)對(duì)WN等儲(chǔ)層的深入研究，能夠?yàn)榈蜐B儲(chǔ)層流體微觀滲流模型的建立及影響因素分析提供有力的實(shí)際數(shù)據(jù)支持和案例參考。在研究過(guò)程中，將綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和理論分析三種方法。實(shí)驗(yàn)研究方面，開(kāi)展室內(nèi)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，選用WN等儲(chǔ)層的真實(shí)巖心樣本，模擬不同的地層條件，如溫度、壓力、流體飽和度等，通過(guò)精確測(cè)量巖心驅(qū)替過(guò)程中的流量、壓力等參數(shù)，獲取流體在低滲巖心中的滲流數(shù)據(jù)，為模型建立提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，利用先進(jìn)的微觀實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如微流控芯片實(shí)驗(yàn)、核磁共振實(shí)驗(yàn)等，直接觀察流體在微觀孔隙中的流動(dòng)形態(tài)和分布情況，深入探究微觀滲流機(jī)理。數(shù)值模擬方法將采用CFD軟件等數(shù)值模擬工具，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論模型，構(gòu)建低滲儲(chǔ)層的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型。在模型中，考慮孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、流體的物理性質(zhì)以及各種力場(chǎng)的作用，通過(guò)數(shù)值計(jì)算模擬流體在孔隙網(wǎng)絡(luò)中的滲流過(guò)程，分析不同因素對(duì)滲流的影響規(guī)律，如孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)（孔隙大小、形狀、連通性等）、流體性質(zhì)參數(shù)（粘度、表面張力等）以及邊界條件（壓力、流速等）的變化對(duì)滲流速度、流量、壓力分布等滲流特性的影響。理論分析則是基于滲流力學(xué)、流體力學(xué)、物理化學(xué)等相關(guān)理論，對(duì)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行深入分析和解釋。建立低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)滲流方程，考慮啟動(dòng)壓力梯度、非達(dá)西滲流、毛管力、賈敏效應(yīng)等因素對(duì)滲流的影響，從理論層面揭示流體微觀滲流的內(nèi)在機(jī)制和規(guī)律。通過(guò)理論分析，明確各影響因素之間的相互關(guān)系和作用機(jī)制，為低滲儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究獲取實(shí)際數(shù)據(jù)，數(shù)值模擬分析影響因素的作用規(guī)律，理論分析揭示滲流內(nèi)在機(jī)制，三種方法相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充，形成一個(gè)完整的研究體系，從而全面、深入地研究低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型及影響因素。二、低滲儲(chǔ)層概述2.1低滲儲(chǔ)層定義與特點(diǎn)低滲儲(chǔ)層是指滲透率相對(duì)較低的一類儲(chǔ)層，其滲透率的界定范圍在不同標(biāo)準(zhǔn)下有所差異。中國(guó)石油天然氣總公司1998年標(biāo)準(zhǔn)中，砂巖油藏滲透率在10×10?3μm2至50×10?3μm2之間的被定義為低滲儲(chǔ)層，而砂巖氣藏滲透率在0.1×10?3μm2至10×10?3μm2之間屬于低滲儲(chǔ)層。在實(shí)際研究和生產(chǎn)中，低滲儲(chǔ)層通常還伴隨著孔隙度低的特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，低滲儲(chǔ)層的孔隙度常常低于15%，相較于常規(guī)儲(chǔ)層，其孔隙空間更為狹小，這極大地限制了流體在其中的儲(chǔ)存和流動(dòng)能力。低滲儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。其孔隙喉道細(xì)小，且孔喉比大，這使得流體在孔隙與喉道之間的流動(dòng)受到很大阻礙。從微觀角度看，低滲儲(chǔ)層的孔隙形狀不規(guī)則，連通性較差，存在大量的死端孔隙和微毛細(xì)管孔隙。例如，通過(guò)掃描電鏡對(duì)低滲儲(chǔ)層巖心的觀察發(fā)現(xiàn)，其孔隙呈現(xiàn)出各種復(fù)雜的形態(tài)，有的呈狹長(zhǎng)的片狀，有的則是不規(guī)則的多邊形，而且孔隙之間的連通通道非常狹窄，部分喉道的直徑甚至達(dá)到微米級(jí)以下。這種復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)導(dǎo)致流體在其中滲流時(shí)，需要克服更大的阻力，滲流路徑也更加曲折，從而使得滲流效率大幅降低。此外，低滲儲(chǔ)層的滲透率具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性。在同一儲(chǔ)層內(nèi)，不同部位的滲透率可能存在很大差異，這種非均質(zhì)性在微觀和宏觀尺度上都有體現(xiàn)。微觀非均質(zhì)性表現(xiàn)為孔隙結(jié)構(gòu)的差異，如孔隙大小、形狀和連通性在微小區(qū)域內(nèi)的變化；宏觀非均質(zhì)性則體現(xiàn)在整個(gè)儲(chǔ)層在平面和垂向上滲透率的變化。以某低滲油藏為例，在平面上，滲透率最高的區(qū)域與最低的區(qū)域相差可達(dá)數(shù)十倍，在垂向上，不同油層的滲透率也呈現(xiàn)出明顯的分層變化。這種非均質(zhì)性使得在低滲儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)過(guò)程中，流體的流動(dòng)分布極不均勻，容易導(dǎo)致注入水的指進(jìn)和繞流現(xiàn)象，影響采收率。低滲儲(chǔ)層的巖石表面性質(zhì)也較為特殊，其表面的潤(rùn)濕性和吸附性對(duì)流體滲流有顯著影響。巖石表面的潤(rùn)濕性決定了流體在孔隙表面的附著和流動(dòng)狀態(tài)，一般低滲儲(chǔ)層巖石表面多為親水性或弱親水性，這使得水在巖石表面更容易附著，在驅(qū)油過(guò)程中，水相可能會(huì)優(yōu)先占據(jù)孔隙表面，阻礙油相的流動(dòng)。同時(shí)，巖石表面對(duì)流體中的某些成分具有吸附作用，這種吸附會(huì)改變流體的性質(zhì)和流動(dòng)特性，進(jìn)一步增加滲流的復(fù)雜性。2.2WN等儲(chǔ)層地質(zhì)概況WN儲(chǔ)層位于我國(guó)沙漠區(qū)域，是典型的低滲水敏性油藏。該區(qū)域干燥少雨，水資源匱乏，地下水位深且水質(zhì)較差，這些地理環(huán)境因素給儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。WN儲(chǔ)層主要發(fā)育于某特定地層，其地層厚度一般在20至50m之間，在縱向上呈現(xiàn)出多套砂泥巖互層的特征，砂體在平面上的展布較為復(fù)雜，受到沉積相帶的嚴(yán)格控制。通過(guò)對(duì)該區(qū)域大量巖心樣本的分析，發(fā)現(xiàn)WN儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)砂巖和粉砂巖，碎屑顆粒分選性中等偏差，磨圓度以次棱角狀為主。從礦物組成來(lái)看，石英含量約為40%-50%，長(zhǎng)石含量在30%-40%之間，巖屑含量相對(duì)較高，約為10%-20%，同時(shí)還含有一定量的粘土礦物，這些粘土礦物的存在對(duì)儲(chǔ)層的滲流特性有著重要影響。在孔隙度和滲透率方面，WN儲(chǔ)層孔隙度普遍低于20%，多集中在10%-15%之間，屬于低孔隙度儲(chǔ)層。滲透率更是極低，低于0.1mD，部分區(qū)域滲透率甚至低至0.01mD以下，這使得流體在儲(chǔ)層中的滲流極為困難。其孔隙結(jié)構(gòu)主要以粒間孔隙和溶蝕孔隙為主，但孔隙喉道細(xì)小，孔喉比大，連通性較差。通過(guò)壓汞實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，WN儲(chǔ)層的中值半徑較小，一般在0.1μm-1μm之間，最大進(jìn)汞飽和度較高，但退汞效率較低，這表明儲(chǔ)層中存在大量的束縛流體，進(jìn)一步阻礙了流體的滲流。與其他低滲儲(chǔ)層相比，WN儲(chǔ)層具有自身獨(dú)特的特征。以鄂爾多斯盆地的某低滲儲(chǔ)層為例，雖然兩者都屬于低滲儲(chǔ)層，但鄂爾多斯盆地該儲(chǔ)層的孔隙度相對(duì)較高，一般在15%-20%之間，滲透率也相對(duì)較好，部分區(qū)域可達(dá)1mD-10mD。在孔隙結(jié)構(gòu)上，鄂爾多斯盆地儲(chǔ)層的孔隙喉道相對(duì)較粗，連通性相對(duì)較好。而WN儲(chǔ)層由于其特殊的沉積環(huán)境和成巖作用，孔隙度和滲透率更低，孔隙結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，水敏性更強(qiáng)。再如松遼盆地的低滲儲(chǔ)層，其巖性以砂巖為主，與WN儲(chǔ)層的細(xì)砂巖和粉砂巖有所不同，在礦物組成上也存在一定差異，松遼盆地儲(chǔ)層的石英含量相對(duì)更高，這導(dǎo)致其儲(chǔ)層的物理性質(zhì)和滲流特性與WN儲(chǔ)層也有所不同。這些差異表明，不同地區(qū)的低滲儲(chǔ)層具有各自獨(dú)特的地質(zhì)特征，在研究和開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要充分考慮這些特點(diǎn)，制定針對(duì)性的方案。三、低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型建立3.1模型建立的理論基礎(chǔ)滲流力學(xué)基本方程是研究流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)的基礎(chǔ)，其核心是基于質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒定律推導(dǎo)得出。對(duì)于低滲儲(chǔ)層，質(zhì)量守恒方程可表示為：\frac{\partial(\phi\rho_sS_s)}{\partialt}+\nabla\cdot(\rho_s\vec{v}_s)=q_s其中，\phi為孔隙度，\rho_s為s相流體的密度，S_s為s相流體的飽和度，t為時(shí)間，\vec{v}_s為s相流體的滲流速度，q_s為s相流體的源匯項(xiàng)。在低滲儲(chǔ)層中，由于孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流體的存儲(chǔ)和流動(dòng)特性與常規(guī)儲(chǔ)層不同，孔隙度和滲透率的變化對(duì)質(zhì)量守恒有顯著影響。例如，低滲儲(chǔ)層中的孔隙喉道細(xì)小，在開(kāi)采過(guò)程中，隨著壓力的變化，孔隙結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變形，導(dǎo)致孔隙度和滲透率改變，進(jìn)而影響流體的存儲(chǔ)和滲流。動(dòng)量守恒方程在低滲儲(chǔ)層中通常以達(dá)西定律為基礎(chǔ)進(jìn)行描述，但低滲儲(chǔ)層的滲流特性使得達(dá)西定律需要進(jìn)行修正。經(jīng)典的達(dá)西定律表達(dá)式為：\vec{v}=-\frac{K}{\mu}(\nablap-\rhog\nablaD)其中，\vec{v}為滲流速度，K為滲透率，\mu為流體粘度，p為壓力，\rho為流體密度，g為重力加速度，D為深度。在低滲儲(chǔ)層中，由于流體與巖石表面的相互作用增強(qiáng)，存在啟動(dòng)壓力梯度\lambda，即只有當(dāng)壓力梯度大于啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，流體才會(huì)開(kāi)始流動(dòng)。此時(shí)，達(dá)西定律修正為：\vec{v}=-\frac{K}{\mu}(\nablap-\rhog\nablaD-\lambda)啟動(dòng)壓力梯度的存在使得低滲儲(chǔ)層的滲流規(guī)律更加復(fù)雜，它與巖石的孔隙結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)等因素密切相關(guān)。研究表明，孔隙喉道半徑越小、巖石表面粗糙度越大，啟動(dòng)壓力梯度越大。在WN儲(chǔ)層中，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，其啟動(dòng)壓力梯度明顯高于常規(guī)儲(chǔ)層，這對(duì)流體的滲流產(chǎn)生了顯著的阻礙作用。多相流理論在低滲儲(chǔ)層中也具有重要應(yīng)用。在低滲儲(chǔ)層中，通常存在油、氣、水多相流體同時(shí)流動(dòng)的情況。多相流理論考慮了各相流體之間的相互作用，如毛管力、界面張力等。毛管力是影響多相流滲流的重要因素之一，其表達(dá)式為：p_c=p_n-p_w其中，p_c為毛管力，p_n為非潤(rùn)濕相壓力，p_w為潤(rùn)濕相壓力。在低滲儲(chǔ)層中，孔隙喉道細(xì)小，毛管力作用顯著，它會(huì)影響流體在孔隙中的分布和滲流路徑。例如，在水驅(qū)油過(guò)程中，毛管力可能導(dǎo)致水在孔隙中形成束縛水，阻礙油相的流動(dòng)。界面張力也對(duì)多相流滲流有重要影響。不同相流體之間的界面張力會(huì)影響液滴的變形和運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響滲流特性。在低滲儲(chǔ)層中，由于孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，界面張力的作用更加突出。例如，當(dāng)油滴通過(guò)細(xì)小的孔隙喉道時(shí)，界面張力會(huì)使油滴發(fā)生變形，增加滲流阻力，產(chǎn)生賈敏效應(yīng)。賈敏效應(yīng)是指液珠在通過(guò)孔隙喉道時(shí)，由于界面張力的作用，對(duì)液珠的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生附加阻力的現(xiàn)象。在低滲儲(chǔ)層中，賈敏效應(yīng)常常導(dǎo)致流體滲流不暢，影響采收率。多相流理論還考慮了各相流體的相對(duì)滲透率。相對(duì)滲透率是指某一相流體在多孔介質(zhì)中的有效滲透率與絕對(duì)滲透率的比值，它反映了各相流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)的難易程度。在低滲儲(chǔ)層中，相對(duì)滲透率受到孔隙結(jié)構(gòu)、流體飽和度、潤(rùn)濕性等多種因素的影響。例如，隨著含水飽和度的增加，油相的相對(duì)滲透率會(huì)降低，這是因?yàn)樗嗾紦?jù)了部分孔隙空間，阻礙了油相的流動(dòng)。滲流力學(xué)基本方程、多相流理論和達(dá)西定律在低滲儲(chǔ)層中的應(yīng)用需要充分考慮低滲儲(chǔ)層的特殊性質(zhì)，對(duì)相關(guān)理論和定律進(jìn)行修正和完善，以準(zhǔn)確描述低滲儲(chǔ)層中流體的微觀滲流特性。3.2模型建立的方法與步驟3.2.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取是建立低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確性和可靠性直接影響模型的質(zhì)量和應(yīng)用效果。本研究綜合運(yùn)用巖心模擬實(shí)驗(yàn)、CT掃描技術(shù)和核磁共振技術(shù)，從多個(gè)角度獲取儲(chǔ)層物性參數(shù)和流體分布數(shù)據(jù)。巖心模擬實(shí)驗(yàn)選用WN等儲(chǔ)層的真實(shí)巖心樣本，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，包括清洗、烘干、抽真空等步驟，以確保巖心的初始狀態(tài)符合實(shí)驗(yàn)要求。將預(yù)處理后的巖心置于巖心夾持器中，模擬儲(chǔ)層的實(shí)際溫度和壓力條件。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，精確控制注入流體的流量和壓力，通過(guò)高精度的壓力傳感器和流量傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量巖心兩端的壓力差和流體流量。利用不同性質(zhì)的流體，如地層原油、模擬地層水等，進(jìn)行多組驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，獲取不同流體在不同條件下的滲流數(shù)據(jù)。通過(guò)改變驅(qū)替速度、流體組成等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，研究這些因素對(duì)滲流特性的影響。例如，在不同驅(qū)替速度下，測(cè)量滲流速度與壓力梯度的關(guān)系，分析低滲儲(chǔ)層中滲流速度對(duì)壓力梯度的敏感性。CT掃描技術(shù)是獲取巖心內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和流體分布信息的重要手段。將巖心置于CT掃描設(shè)備中，進(jìn)行高分辨率的掃描。通過(guò)CT掃描，可以得到巖心內(nèi)部的三維圖像，利用圖像處理軟件對(duì)掃描圖像進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確識(shí)別孔隙和喉道的位置、大小和形狀。通過(guò)圖像分割和二值化處理，將孔隙和巖石骨架區(qū)分開(kāi)來(lái)，進(jìn)而計(jì)算孔隙度、孔隙連通性等參數(shù)。利用CT掃描技術(shù)還可以觀察在不同驅(qū)替階段，流體在孔隙中的分布變化情況，為研究滲流機(jī)理提供直觀的數(shù)據(jù)支持。例如，在水驅(qū)油過(guò)程中，通過(guò)CT掃描觀察水相在孔隙中的推進(jìn)過(guò)程，分析水驅(qū)油的效率和波及范圍。核磁共振技術(shù)則能夠提供關(guān)于巖心孔隙中流體的更詳細(xì)信息。將巖心樣本放入核磁共振儀器中，通過(guò)檢測(cè)原子核的磁共振信號(hào)，獲取巖石孔隙中的流體飽和度、孔隙大小分布等參數(shù)。核磁共振技術(shù)可以區(qū)分不同類型的流體，如油、氣、水，并且能夠測(cè)量束縛水飽和度和可動(dòng)流體飽和度。利用核磁共振T2譜分析技術(shù)，得到孔隙大小分布信息，從而了解不同大小孔隙對(duì)滲流的貢獻(xiàn)。例如，通過(guò)分析T2譜的峰值位置和面積，確定主要滲流孔隙的大小范圍，以及不同大小孔隙中流體的分布情況。通過(guò)巖心模擬實(shí)驗(yàn)獲取宏觀的滲流數(shù)據(jù)，CT掃描技術(shù)提供孔隙結(jié)構(gòu)的三維信息，核磁共振技術(shù)揭示流體在孔隙中的微觀分布，這三種技術(shù)相互補(bǔ)充，為低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型的建立提供了全面、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3.2.2模型假設(shè)與簡(jiǎn)化基于WN等儲(chǔ)層的實(shí)際情況，為了便于建立低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型，對(duì)滲流模型進(jìn)行了合理的假設(shè)和簡(jiǎn)化。在低滲儲(chǔ)層中，存在大量微小孔隙，這些微小孔隙對(duì)流體滲流的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。研究表明，部分微小孔隙的孔徑小于一定閾值時(shí)，其中的流體幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)整體滲流的影響可忽略不計(jì)。因此，在模型中忽略這些微小孔隙，將主要滲流通道集中在較大孔徑的孔隙和喉道上，這樣可以簡(jiǎn)化模型的計(jì)算復(fù)雜度，同時(shí)又能抓住影響滲流的主要因素。在構(gòu)建孔隙網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)，只考慮孔徑大于某一設(shè)定值的孔隙，將其作為主要的滲流單元，而忽略那些孔徑過(guò)小的孔隙，從而減少模型中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)和連接關(guān)系，提高計(jì)算效率。在低滲儲(chǔ)層中，流體的流動(dòng)路徑十分復(fù)雜，但存在一些次要流動(dòng)路徑，這些路徑上的流量相對(duì)較小。例如，在一些局部區(qū)域，由于孔隙結(jié)構(gòu)的特殊性，存在一些迂回曲折的流動(dòng)路徑，這些路徑上的流體流速較慢，流量占總流量的比例較低。為了簡(jiǎn)化模型，在模型中忽略這些次要流動(dòng)路徑，將流體的主要流動(dòng)方向集中在更高效的流動(dòng)通道上。在建立滲流模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，舍去那些流量占比小于一定閾值的次要流動(dòng)路徑，只保留主要的、流量較大的流動(dòng)通道，這樣可以使模型更加簡(jiǎn)潔明了，突出主要的滲流規(guī)律。假設(shè)儲(chǔ)層巖石為剛性介質(zhì)，在滲流過(guò)程中不發(fā)生變形。雖然在實(shí)際儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)過(guò)程中，隨著壓力的變化，巖石可能會(huì)發(fā)生一定程度的變形，從而影響孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率。但在本研究的模型建立初期，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，暫不考慮巖石變形的影響。在后續(xù)的研究中，可以進(jìn)一步考慮巖石變形對(duì)滲流的影響，通過(guò)引入巖石力學(xué)參數(shù)和變形模型，對(duì)初始模型進(jìn)行修正和完善。假設(shè)流體為牛頓流體，其粘度不隨剪切速率的變化而改變。在低滲儲(chǔ)層中，雖然部分流體可能具有非牛頓流體的特性，如某些稠油在流動(dòng)過(guò)程中粘度會(huì)發(fā)生變化。但在一般情況下，對(duì)于大多數(shù)低滲儲(chǔ)層中的流體，在一定的流動(dòng)條件下，牛頓流體假設(shè)具有一定的合理性。在后續(xù)的研究中，可以根據(jù)實(shí)際流體的性質(zhì)，對(duì)流體模型進(jìn)行改進(jìn)，考慮非牛頓流體的特性，如引入冪律模型或其他非牛頓流體模型來(lái)描述流體的流變行為。3.2.3數(shù)學(xué)模型構(gòu)建建立考慮孔隙結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)和邊界條件的低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流數(shù)學(xué)模型是本研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；跐B流力學(xué)基本方程和多相流理論，結(jié)合低滲儲(chǔ)層的特殊性質(zhì)，構(gòu)建了如下數(shù)學(xué)模型。對(duì)于孔隙結(jié)構(gòu)的描述，引入孔隙度\phi和滲透率K兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)?？紫抖萛phi定義為孔隙體積與巖石總體積的比值，它反映了巖石中孔隙空間的大小。滲透率K則表示巖石允許流體通過(guò)的能力，其大小與孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如孔隙大小、形狀、連通性等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像處理技術(shù)，獲取了WN等儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率分布情況。利用壓汞實(shí)驗(yàn)可以得到孔隙大小分布曲線，進(jìn)而計(jì)算出孔隙度；通過(guò)巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，結(jié)合達(dá)西定律，可以測(cè)量巖石的滲透率。在數(shù)學(xué)模型中，將孔隙度和滲透率作為變量，考慮其在空間上的變化對(duì)滲流的影響。在低滲儲(chǔ)層中，流體的性質(zhì)對(duì)滲流有重要影響?？紤]流體的粘度\mu和密度\rho，它們直接影響流體的流動(dòng)阻力和重力作用。不同類型的流體具有不同的粘度和密度，如原油的粘度通常比水大，密度比水小。在水驅(qū)油過(guò)程中，由于油水粘度和密度的差異，會(huì)導(dǎo)致油水在孔隙中的流動(dòng)速度和分布不同，從而影響滲流特性。在數(shù)學(xué)模型中，將流體的粘度和密度作為參數(shù)，根據(jù)實(shí)際流體的性質(zhì)進(jìn)行取值，以準(zhǔn)確描述流體性質(zhì)對(duì)滲流的影響。邊界條件的設(shè)定對(duì)于模型的求解至關(guān)重要。在本研究中，考慮了兩種常見(jiàn)的邊界條件：壓力邊界條件和流量邊界條件。在油藏邊界處，通?？梢詼y(cè)量到壓力值，因此可以設(shè)定壓力邊界條件，即給定邊界上的壓力值。在注水井和生產(chǎn)井處，可以控制注入或產(chǎn)出的流量，此時(shí)可以設(shè)定流量邊界條件，即給定邊界上的流量值。在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，根據(jù)實(shí)際的油藏邊界和井的位置，合理設(shè)定邊界條件，以確保模型能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際的滲流情況?；谏鲜隹紤]，建立了如下的低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流數(shù)學(xué)模型。對(duì)于單相流，其滲流方程為：\nabla\cdot(\frac{K}{\mu}\nablap)=\phic_t\frac{\partialp}{\partialt}其中，p為壓力，t為時(shí)間，c_t為綜合壓縮系數(shù)，它考慮了巖石和流體的壓縮性。對(duì)于多相流，考慮油水兩相流的情況，其滲流方程為：\begin{cases}\nabla\cdot(\frac{KK_{ro}}{\mu_o}\nablap_o)=\phi\frac{\partial(\rho_oS_o)}{\partialt}+q_o\\\nabla\cdot(\frac{KK_{rw}}{\mu_w}\nablap_w)=\phi\frac{\partial(\rho_wS_w)}{\partialt}+q_w\end{cases}其中，K_{ro}和K_{rw}分別為油相和水相的相對(duì)滲透率，它們是含水飽和度S_w的函數(shù)；p_o和p_w分別為油相和水相的壓力；\rho_o和\rho_w分別為油相和水相的密度；S_o和S_w分別為油相和水相的飽和度，且S_o+S_w=1；q_o和q_w分別為油相和水相的源匯項(xiàng)，用于描述注水井和生產(chǎn)井的注入和產(chǎn)出情況?？紤]毛管力的作用，毛管力p_c與油水相壓力的關(guān)系為：p_c=p_o-p_w毛管力是影響多相流滲流的重要因素，它會(huì)導(dǎo)致油水在孔隙中的分布不均勻，從而影響滲流路徑和滲流速度。在低滲儲(chǔ)層中，孔隙喉道細(xì)小，毛管力作用更為顯著。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量或理論模型計(jì)算得到毛管力與含水飽和度的關(guān)系，將其引入數(shù)學(xué)模型中，以更準(zhǔn)確地描述多相流滲流過(guò)程。3.2.4模型求解與驗(yàn)證運(yùn)用數(shù)值計(jì)算方法求解上述建立的低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流數(shù)學(xué)模型。考慮到模型的復(fù)雜性和實(shí)際應(yīng)用的需求，選擇有限差分法進(jìn)行數(shù)值求解。有限差分法是一種將偏微分方程離散化為代數(shù)方程組的數(shù)值方法，具有計(jì)算簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。將低滲儲(chǔ)層的研究區(qū)域劃分為規(guī)則的網(wǎng)格，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。在每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，根據(jù)數(shù)學(xué)模型和邊界條件，建立差分方程。對(duì)于單相流滲流方程\nabla\cdot(\frac{K}{\mu}\nablap)=\phic_t\frac{\partialp}{\partialt}，利用中心差分格式對(duì)其進(jìn)行離散化。在二維情況下，對(duì)于x方向的導(dǎo)數(shù)\frac{\partial}{\partialx}(\frac{K}{\mu}\frac{\partialp}{\partialx})，可以近似表示為：\frac{(\frac{K}{\mu})_{i+\frac{1}{2},j}\frac{p_{i+1,j}-p_{i,j}}{\Deltax}-(\frac{K}{\mu})_{i-\frac{1}{2},j}\frac{p_{i,j}-p_{i-1,j}}{\Deltax}}{\Deltax}其中，i和j分別為x和y方向的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)編號(hào)，\Deltax和\Deltay分別為x和y方向的網(wǎng)格間距。對(duì)y方向的導(dǎo)數(shù)也采用類似的中心差分格式進(jìn)行離散化。對(duì)于時(shí)間導(dǎo)數(shù)\frac{\partialp}{\partialt}，可以采用向前差分格式，即\frac{p_{i,j}^{n+1}-p_{i,j}^n}{\Deltat}，其中n為時(shí)間步長(zhǎng)編號(hào)，\Deltat為時(shí)間步長(zhǎng)。通過(guò)這樣的離散化處理，將偏微分方程轉(zhuǎn)化為關(guān)于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)壓力p_{i,j}^n的代數(shù)方程組。對(duì)于多相流滲流方程，同樣采用有限差分法進(jìn)行離散化。以油水兩相流滲流方程\nabla\cdot(\frac{KK_{ro}}{\mu_o}\nablap_o)=\phi\frac{\partial(\rho_oS_o)}{\partialt}+q_o為例，對(duì)其各項(xiàng)進(jìn)行離散化處理。對(duì)于\nabla\cdot(\frac{KK_{ro}}{\mu_o}\nablap_o)的離散化與單相流類似，對(duì)于\phi\frac{\partial(\rho_oS_o)}{\partialt}，采用向前差分格式進(jìn)行離散。通過(guò)離散化處理，得到關(guān)于油相壓力p_{o,i,j}^n和水相壓力p_{w,i,j}^n以及飽和度S_{o,i,j}^n和S_{w,i,j}^n的代數(shù)方程組。利用迭代法求解這些代數(shù)方程組。常用的迭代法有高斯-賽德?tīng)柕ā⒐曹椞荻确ǖ?。在求解過(guò)程中，設(shè)置合理的迭代初始值和收斂條件。例如，以初始?jí)毫Ψ植甲鳛榈跏贾?，?dāng)相鄰兩次迭代的壓力或飽和度變化小于某個(gè)設(shè)定的收斂精度時(shí)，認(rèn)為迭代收斂，得到滿足精度要求的數(shù)值解。通過(guò)對(duì)比模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。將數(shù)值模擬得到的滲流速度、壓力分布、飽和度分布等結(jié)果與巖心模擬實(shí)驗(yàn)、CT掃描實(shí)驗(yàn)和核磁共振實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。以滲流速度為例，在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)測(cè)量巖心兩端的流量和橫截面積，可以計(jì)算得到滲流速度；在數(shù)值模擬中，根據(jù)求解得到的壓力分布，利用達(dá)西定律可以計(jì)算出滲流速度。將模擬得到的滲流速度與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算相對(duì)誤差。如果相對(duì)誤差在合理范圍內(nèi)，說(shuō)明模型能夠較好地預(yù)測(cè)滲流速度；如果相對(duì)誤差較大，則需要分析原因，對(duì)模型進(jìn)行修正和改進(jìn)。可以從模型假設(shè)、參數(shù)取值、離散化方法等方面進(jìn)行檢查和調(diào)整。例如，檢查孔隙度、滲透率等參數(shù)的取值是否準(zhǔn)確，離散化網(wǎng)格的大小是否合適，模型假設(shè)是否與實(shí)際情況相符等。通過(guò)不斷地對(duì)比和修正，使模型的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠較好地吻合，從而驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可靠性。三、低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型建立3.3模型的應(yīng)用與分析3.3.1滲流特征分析通過(guò)對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的深入分析，揭示了低滲儲(chǔ)層流體滲流存在指狀、網(wǎng)狀和均勻狀等多種特征。指狀滲流特征在低滲儲(chǔ)層中較為常見(jiàn)，尤其是在水驅(qū)油過(guò)程中。當(dāng)注入水進(jìn)入低滲儲(chǔ)層時(shí)，由于儲(chǔ)層的非均質(zhì)性和孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，注入水會(huì)優(yōu)先沿著滲透率相對(duì)較高、孔隙連通性較好的通道流動(dòng)，形成指狀的突進(jìn)。以某低滲油藏的實(shí)際開(kāi)發(fā)為例，在注水初期，通過(guò)示蹤劑監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，注入水在儲(chǔ)層中呈現(xiàn)出明顯的指狀分布，指進(jìn)的長(zhǎng)度和寬度隨著注水時(shí)間的增加而不斷變化。從模型計(jì)算結(jié)果來(lái)看，指狀滲流的形成與儲(chǔ)層的滲透率分布密切相關(guān)，滲透率高值區(qū)成為注入水快速流動(dòng)的通道，而周圍滲透率較低的區(qū)域則水流緩慢，形成明顯的指進(jìn)現(xiàn)象。這種指狀滲流會(huì)導(dǎo)致注入水過(guò)早地突破到生產(chǎn)井，降低水驅(qū)油效率，使得油藏的采收率難以提高。網(wǎng)狀滲流特征則是由于儲(chǔ)層中存在著復(fù)雜的孔隙網(wǎng)絡(luò)，流體在其中流動(dòng)時(shí)，會(huì)在不同的孔隙通道之間相互連通、交織，形成類似網(wǎng)狀的流動(dòng)形態(tài)。在低滲儲(chǔ)層中，雖然孔隙喉道細(xì)小，但通過(guò)微裂縫等通道的連接，仍然可以形成一定規(guī)模的孔隙網(wǎng)絡(luò)。例如，通過(guò)對(duì)WN儲(chǔ)層的巖心進(jìn)行掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)其中存在著大量微裂縫，這些微裂縫與孔隙相互連通，為流體的網(wǎng)狀滲流提供了條件。模型計(jì)算結(jié)果顯示，在滲透率相對(duì)均勻且存在一定孔隙連通性的區(qū)域，容易出現(xiàn)網(wǎng)狀滲流。流體在網(wǎng)狀孔隙中流動(dòng)時(shí)，會(huì)在各個(gè)方向上擴(kuò)散，使得流體的分布更加均勻，但由于孔隙喉道的阻力較大，滲流速度相對(duì)較慢。網(wǎng)狀滲流在一定程度上可以提高流體的波及面積，對(duì)于提高采收率有一定的積極作用，但也會(huì)增加滲流的復(fù)雜性。均勻狀滲流是一種較為理想的滲流狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，流體在儲(chǔ)層中均勻地分布和流動(dòng)。然而，在實(shí)際的低滲儲(chǔ)層中，由于其非均質(zhì)性和孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，均勻狀滲流很難完全實(shí)現(xiàn)。只有在儲(chǔ)層的滲透率非常均勻、孔隙結(jié)構(gòu)較為規(guī)則且連通性良好的情況下，才可能接近均勻狀滲流。例如，在經(jīng)過(guò)大規(guī)模儲(chǔ)層改造的區(qū)域，通過(guò)壓裂等措施改善了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和連通性，使得滲透率分布更加均勻，此時(shí)有可能出現(xiàn)近似均勻狀滲流。模型計(jì)算結(jié)果表明，在均勻狀滲流條件下，流體的驅(qū)替效率最高，能夠充分動(dòng)用儲(chǔ)層中的油氣資源，但這種理想狀態(tài)在低滲儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)中往往難以達(dá)到。3.3.2滲流規(guī)律探討滲流速度在低滲儲(chǔ)層中呈現(xiàn)出復(fù)雜的變化規(guī)律，它與壓力梯度、孔隙結(jié)構(gòu)和流體性質(zhì)等因素密切相關(guān)。隨著壓力梯度的增加，滲流速度起初增長(zhǎng)較為緩慢，這是因?yàn)榈蜐B儲(chǔ)層存在啟動(dòng)壓力梯度，只有當(dāng)壓力梯度超過(guò)啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，流體才開(kāi)始流動(dòng)。當(dāng)壓力梯度繼續(xù)增大時(shí)，滲流速度逐漸加快，但由于孔隙喉道的限制和流體與巖石表面的相互作用，滲流速度的增長(zhǎng)并非線性。例如，在WN儲(chǔ)層中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和模型計(jì)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力梯度較小時(shí)，滲流速度幾乎為零，隨著壓力梯度逐漸增大并超過(guò)啟動(dòng)壓力梯度，滲流速度開(kāi)始增加，但增加的幅度逐漸減小，呈現(xiàn)出非線性的變化趨勢(shì)。這種滲流速度的變化規(guī)律對(duì)油氣開(kāi)采有著重要影響，在開(kāi)采過(guò)程中，需要合理控制壓力梯度，以提高滲流速度，增加油氣產(chǎn)量。如果壓力梯度過(guò)小，無(wú)法克服啟動(dòng)壓力梯度，油氣難以流動(dòng)；如果壓力梯度過(guò)大，可能會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)破壞，影響長(zhǎng)期開(kāi)采效果。壓力分布在低滲儲(chǔ)層中也具有獨(dú)特的特點(diǎn)。在注入井附近，壓力較高，隨著距離注入井距離的增加，壓力逐漸降低。但由于儲(chǔ)層的非均質(zhì)性，壓力分布并非均勻遞減。在滲透率較低的區(qū)域，壓力下降較快，而在滲透率較高的區(qū)域，壓力下降相對(duì)較慢。這就導(dǎo)致在儲(chǔ)層中形成了壓力差異，這種壓力差異會(huì)影響流體的流動(dòng)方向和速度。例如，在水驅(qū)油過(guò)程中，注入水會(huì)從壓力高的區(qū)域向壓力低的區(qū)域流動(dòng)，由于壓力分布的不均勻，注入水可能會(huì)優(yōu)先流向滲透率較高的區(qū)域，而忽略了滲透率較低的區(qū)域，從而導(dǎo)致油藏的開(kāi)采不均衡。為了提高油氣開(kāi)采效率，需要根據(jù)壓力分布情況，合理調(diào)整開(kāi)采方案，如優(yōu)化注水井和生產(chǎn)井的布局，以確保儲(chǔ)層中各個(gè)區(qū)域的油氣都能得到有效開(kāi)采。飽和度變化是反映低滲儲(chǔ)層滲流過(guò)程中油氣水分布變化的重要參數(shù)。在水驅(qū)油過(guò)程中，隨著注入水的不斷推進(jìn)，含水飽和度逐漸增加，含油飽和度逐漸降低。在儲(chǔ)層的不同位置，飽和度變化的速度和程度也不同。在注入井附近，含水飽和度增加較快，而在遠(yuǎn)離注入井的區(qū)域，含水飽和度增加較慢。同時(shí)，由于儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性等因素的影響，飽和度變化還會(huì)受到毛管力和賈敏效應(yīng)的影響。例如，在孔隙喉道細(xì)小的區(qū)域，毛管力作用顯著，會(huì)導(dǎo)致水相在孔隙中形成束縛水，阻礙油相的流動(dòng)，使得含油飽和度下降緩慢。飽和度變化對(duì)油氣開(kāi)采的影響主要體現(xiàn)在采收率上，合理控制飽和度變化，提高驅(qū)油效率，是提高采收率的關(guān)鍵。通過(guò)優(yōu)化注水方式、調(diào)整注入水的性質(zhì)等措施，可以改善飽和度分布，提高油氣采收率。四、低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流影響因素4.1內(nèi)部因素4.1.1孔隙結(jié)構(gòu)孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流有著至關(guān)重要的影響，其主要通過(guò)孔隙大小、形狀、連通性和孔喉比等方面來(lái)體現(xiàn)。孔隙大小是影響滲流的關(guān)鍵因素之一。一般來(lái)說(shuō)，孔隙越大，流體在其中流動(dòng)時(shí)所受到的阻力越小，滲流能力越強(qiáng)。在低滲儲(chǔ)層中，孔隙大小分布范圍較廣，從微孔到介孔都有存在。微孔的孔徑通常小于2nm，介孔的孔徑在2nm-50nm之間。微孔雖然數(shù)量眾多，但由于其孔徑極小，流體在其中流動(dòng)時(shí)會(huì)受到極大的限制，滲流阻力非常大，幾乎難以流動(dòng)。介孔的孔徑相對(duì)較大，為流體提供了相對(duì)較為暢通的流動(dòng)通道，對(duì)滲流的貢獻(xiàn)較大。通過(guò)對(duì)WN儲(chǔ)層的研究發(fā)現(xiàn)，該儲(chǔ)層中孔隙大小分布不均，部分區(qū)域微孔含量較高，導(dǎo)致這些區(qū)域的滲流能力明顯低于其他區(qū)域。當(dāng)孔隙大小減小到一定程度時(shí)，流體分子與孔隙壁面之間的相互作用增強(qiáng)，會(huì)形成吸附層，進(jìn)一步阻礙流體的流動(dòng)。孔隙形狀也會(huì)對(duì)滲流產(chǎn)生顯著影響。不同形狀的孔隙，其流體流動(dòng)特性各不相同。圓形孔隙的流體流動(dòng)相對(duì)較為順暢，因?yàn)槠渲芟蜃枇^為均勻。而橢圓形孔隙則會(huì)使流體在流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生一定的偏向性，導(dǎo)致流動(dòng)阻力分布不均勻。不規(guī)則形狀的孔隙，如片狀、鋸齒狀等，會(huì)增加流體的流動(dòng)阻力，使?jié)B流路徑更加曲折。在低滲儲(chǔ)層中，孔隙形狀往往較為復(fù)雜，存在大量不規(guī)則形狀的孔隙。通過(guò)掃描電鏡觀察WN儲(chǔ)層的巖心樣本，發(fā)現(xiàn)其中許多孔隙呈現(xiàn)出不規(guī)則的多邊形，孔隙壁面粗糙，這使得流體在其中流動(dòng)時(shí)需要不斷改變方向，增加了滲流阻力。孔隙連通性是決定滲流效率的重要因素。良好的孔隙連通性意味著流體可以在孔隙之間自由流動(dòng)，形成有效的滲流通道。當(dāng)孔隙連通性較差時(shí)，流體在遇到死端孔隙或連通不暢的孔隙時(shí)，會(huì)發(fā)生繞流或滯留，導(dǎo)致滲流效率降低。在低滲儲(chǔ)層中，由于成巖作用和壓實(shí)作用等因素的影響，孔隙連通性往往較差。部分孔隙之間的連通喉道細(xì)小，甚至被堵塞，使得流體難以通過(guò)。在WN儲(chǔ)層中，通過(guò)壓汞實(shí)驗(yàn)和圖像分析發(fā)現(xiàn)，其孔隙連通性較差，存在大量孤立的孔隙和連通不暢的孔隙網(wǎng)絡(luò)，這使得流體在其中的滲流受到很大阻礙，難以形成有效的驅(qū)替。孔喉比是指孔隙直徑與喉道直徑的比值，它對(duì)滲流有著重要的影響。在低滲儲(chǔ)層中，孔喉比較大，這意味著喉道相對(duì)孔隙來(lái)說(shuō)非常細(xì)小。當(dāng)流體從孔隙進(jìn)入喉道時(shí)，由于喉道的限制，會(huì)產(chǎn)生較大的阻力，形成所謂的“瓶頸效應(yīng)”。這種“瓶頸效應(yīng)”會(huì)導(dǎo)致流體在喉道處流速加快，壓力降增大，從而影響整個(gè)滲流過(guò)程。在水驅(qū)油過(guò)程中，油滴在通過(guò)細(xì)小的喉道時(shí)，會(huì)受到較大的阻力，容易發(fā)生變形和堵塞，產(chǎn)生賈敏效應(yīng)，進(jìn)一步增加滲流阻力。研究表明，孔喉比越大，賈敏效應(yīng)越明顯，對(duì)滲流的阻礙作用也就越大。在WN儲(chǔ)層中，其孔喉比普遍較大，這使得賈敏效應(yīng)成為影響滲流的重要因素之一，嚴(yán)重制約了油氣的開(kāi)采效率。4.1.2巖石物性巖石物性參數(shù)如滲透率、孔隙度、滲透率變異系數(shù)等對(duì)低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流有著重要影響，它們從不同方面決定了流體在儲(chǔ)層中的流動(dòng)特性。滲透率是衡量巖石允許流體通過(guò)能力的關(guān)鍵參數(shù)，在低滲儲(chǔ)層中，滲透率與滲流速度之間存在密切的關(guān)系。根據(jù)達(dá)西定律，滲流速度與滲透率成正比，即滲透率越高，滲流速度越快。在低滲儲(chǔ)層中，滲透率極低，這使得流體在其中的滲流速度非常緩慢。以WN儲(chǔ)層為例，其滲透率通常低于0.1mD，部分區(qū)域甚至低至0.01mD以下。在如此低的滲透率條件下，流體需要克服極大的阻力才能流動(dòng)，導(dǎo)致滲流速度極慢，油氣開(kāi)采難度極大。滲透率還會(huì)影響流體在儲(chǔ)層中的分布和驅(qū)替效率。在滲透率較低的區(qū)域，流體難以進(jìn)入，導(dǎo)致這些區(qū)域的油氣難以被開(kāi)采出來(lái)。而在滲透率較高的區(qū)域，流體則容易聚集和流動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致注入水過(guò)早突破，降低驅(qū)替效率?？紫抖仁侵笌r石中孔隙體積與巖石總體積的比值，它反映了巖石中孔隙空間的大小，對(duì)滲流也有著重要的影響。一般來(lái)說(shuō)，孔隙度越大，巖石中可供流體儲(chǔ)存和流動(dòng)的空間就越大。在低滲儲(chǔ)層中，孔隙度與滲透率之間存在一定的相關(guān)性，但這種相關(guān)性并不像在常規(guī)儲(chǔ)層中那樣明顯。研究表明，在低滲儲(chǔ)層中，孔隙度對(duì)滲流的影響相對(duì)較小，因?yàn)榧词箍紫抖容^大，如果孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連通性差，流體仍然難以流動(dòng)。在WN儲(chǔ)層中，雖然部分區(qū)域的孔隙度可達(dá)15%左右，但由于其孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙連通性差，滲流能力仍然很低?？紫抖冗€會(huì)影響流體的飽和度分布，進(jìn)而影響滲流特性。在孔隙度較大的區(qū)域，流體飽和度相對(duì)較高，可能會(huì)形成連續(xù)的流體相，有利于滲流；而在孔隙度較小的區(qū)域，流體飽和度較低，可能會(huì)形成孤立的流體團(tuán)，阻礙滲流。滲透率變異系數(shù)是衡量滲透率非均質(zhì)性的重要參數(shù)，它反映了滲透率在空間上的變化程度。在低滲儲(chǔ)層中，滲透率變異系數(shù)越大，表明滲透率的非均質(zhì)性越強(qiáng)，即不同部位的滲透率差異越大。這種非均質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致流體在儲(chǔ)層中的流動(dòng)分布極不均勻。在滲透率高的區(qū)域，流體流動(dòng)速度快，容易形成優(yōu)勢(shì)滲流通道；而在滲透率低的區(qū)域，流體流動(dòng)速度慢，甚至可能停滯。這種不均勻的流動(dòng)分布會(huì)導(dǎo)致注入水的指進(jìn)和繞流現(xiàn)象，降低驅(qū)替效率。在WN儲(chǔ)層中，通過(guò)對(duì)不同區(qū)域滲透率的測(cè)量和分析，發(fā)現(xiàn)其滲透率變異系數(shù)較大，部分區(qū)域的滲透率變異系數(shù)可達(dá)0.8以上。在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于滲透率的非均質(zhì)性，注入水容易沿著滲透率高的區(qū)域快速推進(jìn)，形成指進(jìn)現(xiàn)象，導(dǎo)致部分油層無(wú)法得到有效驅(qū)替，降低了采收率。4.1.3流體性質(zhì)流體性質(zhì)對(duì)低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流的影響主要體現(xiàn)在流體粘度、密度、表面張力和潤(rùn)濕性等方面，這些性質(zhì)的差異會(huì)改變流體在儲(chǔ)層孔隙中的流動(dòng)特性。流體粘度是影響滲流的重要因素之一，它反映了流體內(nèi)部的內(nèi)摩擦力。在低滲儲(chǔ)層中，流體粘度與滲流速度之間存在著密切的關(guān)系。根據(jù)達(dá)西定律，滲流速度與流體粘度成反比，即粘度越高，滲流速度越慢。原油的粘度通常比水大，這使得原油在低滲儲(chǔ)層中的滲流速度比水慢得多。在WN儲(chǔ)層中，原油的粘度一般在50mPa?s-100mPa?s之間，而地層水的粘度約為1mPa?s。由于原油粘度較高，在孔隙中流動(dòng)時(shí)需要克服更大的阻力，導(dǎo)致滲流速度緩慢，開(kāi)采難度增大。流體粘度還會(huì)影響驅(qū)替效率，在水驅(qū)油過(guò)程中，如果原油粘度過(guò)高，水相難以將油相驅(qū)替出來(lái)，容易形成殘余油，降低采收率。流體密度也會(huì)對(duì)滲流產(chǎn)生影響，它主要通過(guò)重力作用來(lái)體現(xiàn)。在低滲儲(chǔ)層中，不同流體的密度差異會(huì)導(dǎo)致重力分異現(xiàn)象。例如，在油水兩相共存的情況下，由于油的密度比水小，油相會(huì)在重力作用下向上運(yùn)移，而水相則向下運(yùn)移。這種重力分異現(xiàn)象會(huì)影響流體的分布和滲流路徑。在一些厚層低滲油藏中，重力分異作用較為明顯，油相往往聚集在儲(chǔ)層的上部，而水相則分布在下部。在開(kāi)采過(guò)程中，如果不考慮重力分異的影響，可能會(huì)導(dǎo)致注水效果不佳，油井過(guò)早見(jiàn)水。在WN儲(chǔ)層的部分區(qū)域，由于儲(chǔ)層厚度較大，重力分異作用對(duì)油水分布和滲流產(chǎn)生了一定的影響，在注水開(kāi)發(fā)時(shí)需要合理調(diào)整注采方案，以充分利用重力分異作用，提高采收率。表面張力是指液體表面分子間的相互作用力，它在低滲儲(chǔ)層中會(huì)導(dǎo)致毛管力和賈敏效應(yīng)的產(chǎn)生，從而對(duì)滲流產(chǎn)生重要影響。毛管力是由于表面張力的作用，在彎曲的液-氣或液-液界面兩側(cè)產(chǎn)生的壓力差。在低滲儲(chǔ)層中，孔隙喉道細(xì)小，毛管力作用顯著。毛管力會(huì)使流體在孔隙中形成彎曲的流動(dòng)路徑，增加流體的流動(dòng)阻力。在水驅(qū)油過(guò)程中，毛管力可能會(huì)導(dǎo)致水相在孔隙中形成束縛水，阻礙油相的流動(dòng)。賈敏效應(yīng)則是指液珠在通過(guò)孔隙喉道時(shí)，由于表面張力的作用，對(duì)液珠的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生附加阻力的現(xiàn)象。在低滲儲(chǔ)層中，賈敏效應(yīng)常常導(dǎo)致流體滲流不暢，影響采收率。在WN儲(chǔ)層中，由于孔隙喉道細(xì)小，表面張力的作用使得毛管力和賈敏效應(yīng)較為明顯，嚴(yán)重阻礙了流體的滲流，是影響油氣開(kāi)采效率的重要因素之一。潤(rùn)濕性是指流體在固體表面上的附著能力，它對(duì)低滲儲(chǔ)層滲流也有著重要影響。在低滲儲(chǔ)層中，潤(rùn)濕性決定了流體在孔隙表面的分布狀態(tài)。當(dāng)儲(chǔ)層表面具有親水性時(shí)，水相更容易在孔隙表面附著，占據(jù)孔隙表面的位置，而油相則相對(duì)難以附著，會(huì)在孔隙中心部位流動(dòng)。這種分布狀態(tài)會(huì)影響油相的滲流，因?yàn)樗嘣诳紫侗砻娴母街鴷?huì)增加油相的流動(dòng)阻力。相反，當(dāng)儲(chǔ)層表面具有親油性時(shí)，油相更容易在孔隙表面附著，水相則在孔隙中心流動(dòng)。在水驅(qū)油過(guò)程中，如果儲(chǔ)層表面親油性較強(qiáng)，水相難以將油相從孔隙表面驅(qū)替出來(lái)，會(huì)降低驅(qū)替效率。在WN儲(chǔ)層中，巖石表面多為弱親水性，這使得水相在孔隙表面有一定的附著能力，在驅(qū)油過(guò)程中需要考慮潤(rùn)濕性對(duì)滲流的影響，通過(guò)添加合適的表面活性劑等方法，改變潤(rùn)濕性，提高驅(qū)油效率。4.2外部因素4.2.1開(kāi)采方式開(kāi)采方式對(duì)低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流有著顯著影響，其中注水壓力、注采比和開(kāi)采速度是關(guān)鍵因素。注水壓力是影響滲流的重要參數(shù)。在低滲儲(chǔ)層中，由于滲透率低，滲流阻力大，只有足夠高的注水壓力才能克服啟動(dòng)壓力梯度，使注入水在儲(chǔ)層中流動(dòng)。通過(guò)對(duì)WN儲(chǔ)層的注水實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)注水壓力較低時(shí)，注入水難以進(jìn)入儲(chǔ)層，滲流速度幾乎為零。隨著注水壓力的逐漸升高，注入水開(kāi)始在儲(chǔ)層中流動(dòng)，滲流速度逐漸增加。但當(dāng)注水壓力過(guò)高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)破壞，形成裂縫，從而改變滲流路徑。在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，過(guò)高的注水壓力可能會(huì)使注入水沿著裂縫快速突進(jìn)，導(dǎo)致水驅(qū)油效率降低，油井過(guò)早見(jiàn)水。因此，需要合理控制注水壓力，使其既能滿足滲流需求，又不會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成損害。通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，可以確定WN儲(chǔ)層的合理注水壓力范圍，為實(shí)際開(kāi)采提供指導(dǎo)。注采比是指注入量與采出量的比值，它對(duì)儲(chǔ)層壓力和滲流有重要影響。當(dāng)注采比過(guò)低時(shí)，儲(chǔ)層能量得不到及時(shí)補(bǔ)充，壓力下降，導(dǎo)致滲透率降低，滲流阻力增大。在低滲儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層壓力的下降會(huì)使巖石孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，孔隙收縮，喉道變窄，從而影響流體的滲流。以某低滲油藏為例，在開(kāi)發(fā)初期，由于注采比不合理，注水量不足，導(dǎo)致儲(chǔ)層壓力迅速下降，油井產(chǎn)量大幅降低。相反，當(dāng)注采比過(guò)高時(shí)，可能會(huì)造成儲(chǔ)層壓力過(guò)高，增加開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也可能導(dǎo)致注入水的無(wú)效循環(huán)，降低驅(qū)油效率。在WN儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)中，通過(guò)調(diào)整注采比，保持儲(chǔ)層壓力穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，能夠有效提高滲流效率，增加油氣產(chǎn)量。開(kāi)采速度也會(huì)對(duì)低滲儲(chǔ)層滲流產(chǎn)生影響。過(guò)快的開(kāi)采速度會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層壓力下降過(guò)快，流體滲流阻力增大，同時(shí)也容易引起儲(chǔ)層巖石的應(yīng)力敏感效應(yīng)，進(jìn)一步降低滲透率。在低滲儲(chǔ)層中，巖石的應(yīng)力敏感效應(yīng)較為明顯，當(dāng)開(kāi)采速度過(guò)快時(shí)，巖石所承受的應(yīng)力變化較大，會(huì)導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，滲透率降低。研究表明，開(kāi)采速度每增加一定比例，滲透率可能會(huì)降低相應(yīng)的百分比。而開(kāi)采速度過(guò)慢，則會(huì)影響開(kāi)采效率，增加開(kāi)發(fā)成本。在WN儲(chǔ)層的開(kāi)采過(guò)程中，需要根據(jù)儲(chǔ)層的實(shí)際情況，合理控制開(kāi)采速度，以平衡開(kāi)采效率和儲(chǔ)層保護(hù)的關(guān)系。通過(guò)優(yōu)化開(kāi)采速度，可以使儲(chǔ)層在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定的滲流狀態(tài)，提高采收率。4.2.2溫度與壓力地層溫度和壓力的變化對(duì)低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流有著重要影響，它們主要通過(guò)改變流體粘度和巖石物性來(lái)作用于滲流過(guò)程。地層溫度對(duì)流體粘度有著顯著的影響。一般來(lái)說(shuō)，隨著地層溫度的升高，流體的粘度會(huì)降低。在低滲儲(chǔ)層中，原油的粘度相對(duì)較高，這使得原油在孔隙中的滲流阻力較大。而溫度的升高可以降低原油的粘度，從而減小滲流阻力，提高滲流速度。研究表明，對(duì)于某些低滲儲(chǔ)層中的原油，溫度每升高10℃，粘度可能會(huì)降低20%-30%。在WN儲(chǔ)層中，通過(guò)對(duì)不同溫度下原油粘度的測(cè)量和滲流實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高時(shí)，原油的流動(dòng)性明顯增強(qiáng)，滲流速度顯著提高。溫度還會(huì)影響流體的相態(tài)變化。在一定的壓力條件下，溫度的變化可能導(dǎo)致流體發(fā)生汽化或凝析，從而改變流體的組成和性質(zhì)，進(jìn)一步影響滲流特性。地層壓力的變化也會(huì)對(duì)滲流產(chǎn)生重要影響。在低滲儲(chǔ)層開(kāi)采過(guò)程中，隨著油氣的采出，地層壓力逐漸下降。地層壓力的下降會(huì)導(dǎo)致巖石孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，孔隙度和滲透率降低。這是因?yàn)閹r石在壓力作用下會(huì)發(fā)生彈性變形和塑性變形，當(dāng)壓力下降時(shí)，巖石的孔隙會(huì)收縮，喉道會(huì)變窄，從而阻礙流體的滲流。研究表明，地層壓力每下降1MPa，滲透率可能會(huì)降低5%-10%。在WN儲(chǔ)層中，通過(guò)對(duì)不同壓力條件下巖石物性的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，隨著地層壓力的下降，巖石的滲透率明顯降低，滲流阻力增大。地層壓力的變化還會(huì)影響流體的飽和度分布。當(dāng)壓力下降時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致流體中的氣體逸出，形成氣鎖現(xiàn)象，阻礙液體的流動(dòng)。在水驅(qū)油過(guò)程中，壓力的變化會(huì)影響油水的分布和滲流路徑，從而影響驅(qū)油效率。4.2.3地質(zhì)構(gòu)造斷層、裂縫和褶皺等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流有著重要影響，合理利用地質(zhì)構(gòu)造可以優(yōu)化開(kāi)采方案，提高采收率。斷層是低滲儲(chǔ)層中常見(jiàn)的地質(zhì)構(gòu)造，它對(duì)滲流的影響具有復(fù)雜性。一方面，斷層可以作為流體的滲流通道，當(dāng)斷層與儲(chǔ)層連通時(shí)，流體可以通過(guò)斷層快速流動(dòng)，增加滲流面積，提高滲流效率。在一些低滲油藏中，斷層附近的油井產(chǎn)量往往較高，這是因?yàn)閿鄬訛橛蜌獾倪\(yùn)移提供了通道，使得油氣更容易被開(kāi)采出來(lái)。另一方面，斷層也可能成為流體滲流的屏障。如果斷層的斷層面具有較高的封堵性，或者斷層兩側(cè)的巖石性質(zhì)差異較大，斷層就會(huì)阻礙流體的流動(dòng)，導(dǎo)致流體在斷層一側(cè)聚集，影響開(kāi)采效果。在WN儲(chǔ)層中，通過(guò)對(duì)斷層附近滲流情況的研究發(fā)現(xiàn)，部分?jǐn)鄬悠鸬搅藵B流通道的作用，使得注入水能夠快速到達(dá)生產(chǎn)井，提高了水驅(qū)油效率；而部分?jǐn)鄬觿t成為了滲流屏障，導(dǎo)致儲(chǔ)層中出現(xiàn)了剩余油富集區(qū)。裂縫對(duì)低滲儲(chǔ)層滲流的影響也十分顯著。天然裂縫和人工裂縫都可以改善儲(chǔ)層的滲流條件。天然裂縫可以增加儲(chǔ)層的孔隙連通性，為流體提供更暢通的流動(dòng)通道。在低滲儲(chǔ)層中，天然裂縫的存在可以使?jié)B透率提高數(shù)倍甚至數(shù)十倍。人工裂縫則是通過(guò)壓裂等技術(shù)手段在儲(chǔ)層中形成的裂縫。壓裂是低滲儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)中常用的增產(chǎn)措施，通過(guò)壓裂可以在儲(chǔ)層中形成高導(dǎo)流能力的裂縫，增加泄油面積，提高油井產(chǎn)量。在WN儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)中，通過(guò)水力壓裂技術(shù)形成的人工裂縫有效地改善了滲流條件，使油井產(chǎn)量大幅提高。但裂縫的存在也可能帶來(lái)一些問(wèn)題，如裂縫的方向性可能導(dǎo)致注入水的指進(jìn)，降低水驅(qū)油效率。在裂縫發(fā)育的區(qū)域，注入水可能會(huì)沿著裂縫快速突進(jìn)，而繞過(guò)部分含油區(qū)域，導(dǎo)致采收率降低。褶皺構(gòu)造會(huì)改變儲(chǔ)層的形態(tài)和應(yīng)力分布，從而影響滲流。在褶皺的不同部位，巖石的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率可能會(huì)發(fā)生變化。在褶皺的頂部，由于受到拉伸作用，巖石的孔隙度和滲透率可能會(huì)增加，有利于流體的滲流；而在褶皺的翼部，由于受到擠壓作用，巖石的孔隙度和滲透率可能會(huì)降低，滲流阻力增大。在WN儲(chǔ)層中，通過(guò)對(duì)褶皺構(gòu)造區(qū)域的研究發(fā)現(xiàn)，褶皺頂部的油井產(chǎn)量相對(duì)較高，而翼部的產(chǎn)量較低。在開(kāi)采過(guò)程中，需要根據(jù)褶皺構(gòu)造的特點(diǎn)，合理布置井位，優(yōu)化開(kāi)采方案，以充分利用褶皺構(gòu)造對(duì)滲流的有利影響，提高采收率。五、實(shí)例分析——以WN等儲(chǔ)層為例5.1WN儲(chǔ)層滲流模型應(yīng)用將前文建立的低滲儲(chǔ)層流體微觀滲流模型應(yīng)用于WN儲(chǔ)層，對(duì)其滲流過(guò)程進(jìn)行模擬。在模擬過(guò)程中，充分考慮WN儲(chǔ)層的地質(zhì)特征和實(shí)際開(kāi)采條件，輸入準(zhǔn)確的模型參數(shù)。利用從WN儲(chǔ)層獲取的巖心樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到該儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)以及流體性質(zhì)參數(shù)等，將這些參數(shù)代入滲流模型中。根據(jù)WN儲(chǔ)層的實(shí)際注水開(kāi)發(fā)情況，設(shè)定合適的邊界條件和初始條件，如注水井的注入壓力和流量、生產(chǎn)井的井底壓力等。通過(guò)數(shù)值模擬，得到了WN儲(chǔ)層在不同開(kāi)采階段的滲流速度、壓力分布和飽和度分布等結(jié)果。從滲流速度分布來(lái)看，在注水井附近，滲流速度較高，隨著距離注水井距離的增加，滲流速度逐漸降低。這是因?yàn)樽⑺⑷氲牧黧w在壓力作用下向周圍擴(kuò)散，距離注水井越近，壓力差越大，滲流速度也就越快。在儲(chǔ)層的一些滲透率相對(duì)較高的區(qū)域，滲流速度也相對(duì)較快，形成了優(yōu)勢(shì)滲流通道。而在滲透率較低的區(qū)域，滲流速度則非常緩慢，甚至趨近于零。壓力分布結(jié)果顯示，在注水井附近壓力較高，隨著距離注水井距離的增加，壓力逐漸降低。在儲(chǔ)層中存在一些壓力低值區(qū)，這些區(qū)域往往是滲透率較低或者孔隙連通性較差的區(qū)域，流體難以進(jìn)入，導(dǎo)致壓力較低。壓力分布的不均勻性會(huì)影響流體的流動(dòng)方向和速度，使得注入水在儲(chǔ)層中的流動(dòng)路徑變得復(fù)雜。飽和度分布結(jié)果表明，在水驅(qū)油過(guò)程中，隨著注入水的不斷推進(jìn)，含水飽和度逐漸增加，含油飽和度逐漸降低。在注水井附近，含水飽和度增加較快，而在遠(yuǎn)離注水井的區(qū)域，含水飽和度增加較慢。在儲(chǔ)層的一些局部區(qū)域，由于孔隙結(jié)構(gòu)的特殊性，可能會(huì)出現(xiàn)含水飽和度異常高或低的情況，這會(huì)影響油相的滲流和采收率。為了驗(yàn)證模擬結(jié)果的合理性，將模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。收集WN儲(chǔ)層的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括油井產(chǎn)量、含水率、注水壓力等。將模擬得到的油井產(chǎn)量和含水率與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者具有較好的一致性。在注水開(kāi)發(fā)的初期，模擬得到的油井產(chǎn)量和實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)基本相符，隨著注水時(shí)間的增加，模擬結(jié)果也能夠較好地反映油井產(chǎn)量的下降趨勢(shì)和含水率的上升趨勢(shì)。將模擬得到的注水壓力與實(shí)際注水壓力進(jìn)行對(duì)比，也發(fā)現(xiàn)兩者較為接近。這表明建立的滲流模型能夠較好地模擬WN儲(chǔ)層的滲流過(guò)程，模擬結(jié)果具有較高的可信度和合理性。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析，可以深入了解WN儲(chǔ)層的滲流特性和規(guī)律，為該儲(chǔ)層的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。5.2WN儲(chǔ)層滲流影響因素分析在WN儲(chǔ)層中，孔隙結(jié)構(gòu)、巖石物性和流體性質(zhì)等內(nèi)部因素對(duì)滲流有著顯著影響。前文已述，WN儲(chǔ)層孔隙度普遍低于20%，多集中在10%-15%之間，滲透率低于0.1mD，部分區(qū)域滲透率甚至低至0.01mD以下，孔隙喉道細(xì)小，孔喉比大，連通性較差。這種孔隙結(jié)構(gòu)使得流體在其中滲流時(shí)受到極大阻礙。例如，在水驅(qū)油過(guò)程中，油滴在通過(guò)細(xì)小的喉道時(shí)，由于孔喉比大，容易受到“瓶頸效應(yīng)”的影響，產(chǎn)生賈敏效應(yīng)，導(dǎo)致滲流阻力增大，油滴難以通過(guò)喉道，從而降低了驅(qū)油效率。巖石物性方面，WN儲(chǔ)層的滲透率極低，這直接導(dǎo)致滲流速度緩慢，油氣開(kāi)采難度增大。滲透率變異系數(shù)較大，使得儲(chǔ)層滲透率非均質(zhì)性強(qiáng)，在注水開(kāi)發(fā)時(shí)，注入水容易沿著滲透率高的區(qū)域快速推進(jìn)，形成指進(jìn)現(xiàn)象，導(dǎo)致部分油層無(wú)法得到有效驅(qū)替，降低了采收率。流體性質(zhì)對(duì)WN儲(chǔ)層滲流也有重要影響。該儲(chǔ)層原油粘度一般在50mPa?s-100mPa?s之間，粘度較高，使得原油在孔隙中流動(dòng)時(shí)需要克服更大的阻力，滲流速度緩慢。巖石表面多為弱親水性，在水驅(qū)油過(guò)程中，水相在孔隙表面有一定的附著能力，會(huì)增加油相的流動(dòng)阻力，影響驅(qū)油效率。開(kāi)采方式、溫度與壓力以及地質(zhì)構(gòu)造等外部因素同樣對(duì)WN儲(chǔ)層滲流產(chǎn)生重要作用。在開(kāi)采方式上，注水壓力對(duì)WN儲(chǔ)層滲流影響顯著。由于該儲(chǔ)層滲透率低，滲流阻力大，需要較高的注水壓力才能克服啟動(dòng)壓力梯度，使注入水在儲(chǔ)層中流動(dòng)。但注水壓力過(guò)高又可能導(dǎo)致儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)破壞，形成裂縫，改變滲流路徑，降低水驅(qū)油效率。注采比不合理也會(huì)對(duì)儲(chǔ)層壓力和滲流產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)注采比過(guò)低時(shí)，儲(chǔ)層能量得不到及時(shí)補(bǔ)充，壓力下降，導(dǎo)致滲透率降低，滲流阻力增大；當(dāng)注采比過(guò)高時(shí)，可能會(huì)造成儲(chǔ)層壓力過(guò)高，增加開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也可能導(dǎo)致注入水的無(wú)效循環(huán)，降低驅(qū)油效率。地層溫度和壓力的變化也會(huì)影響WN儲(chǔ)層滲流。隨著地層溫度的升高，原油粘度降低，滲流阻力減小，滲流速度提高。但WN儲(chǔ)層地處沙漠中心，氣候干燥，地下水位深，水質(zhì)較差，在開(kāi)采過(guò)程中，地層壓力的下降可能會(huì)導(dǎo)致巖石孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，孔隙度和滲透率降低，滲流阻力增大。地質(zhì)構(gòu)造方面，WN儲(chǔ)層存在斷層、裂縫等地質(zhì)構(gòu)造。部分?jǐn)鄬悠鸬搅藵B流通道的作用，使得注入水能夠快速到達(dá)生產(chǎn)井，提高了水驅(qū)油效率；而部分?jǐn)鄬觿t成為了滲流屏障，導(dǎo)致儲(chǔ)層中出現(xiàn)了剩余油富集區(qū)。通過(guò)水力壓裂技術(shù)形成的人工裂縫有效地改善了WN儲(chǔ)層的滲流條件，使油井產(chǎn)量大幅提高。但裂縫的方向性可能導(dǎo)致注入水的指進(jìn)，降低水驅(qū)油效率。針對(duì)WN儲(chǔ)層滲流的影響因素，提出以下開(kāi)采建議。在開(kāi)采方式上，應(yīng)通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，確定合理的注水壓力范圍，避免注水壓力過(guò)高或過(guò)低對(duì)儲(chǔ)層造成不利影響。優(yōu)化注采比，保持儲(chǔ)層壓力穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，提高滲流效率。合理控制開(kāi)采速度，平衡開(kāi)采效率和儲(chǔ)層保護(hù)的關(guān)系，避免因開(kāi)采速度過(guò)快導(dǎo)致儲(chǔ)層壓力下降過(guò)快，滲透率降低。為了改善儲(chǔ)層的滲流條件，可以采取壓裂等增產(chǎn)措施，形成人工裂縫，增加泄油面積，提高油井產(chǎn)量。在壓裂過(guò)程中，應(yīng)注意控制裂縫的方向和長(zhǎng)度，避免裂縫方向性導(dǎo)致的注入水指進(jìn)問(wèn)題?？梢钥紤]采用水平井技術(shù)，增加油井與儲(chǔ)層的接觸面積，提高滲流效率。還可以通過(guò)添加合適的表面活性劑等方法，改變巖石表面的潤(rùn)濕性，降低油相的流動(dòng)阻力，提高驅(qū)油效率。加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)層的監(jiān)測(cè)和管理，實(shí)時(shí)掌握儲(chǔ)層的滲流狀態(tài)和參數(shù)變化，及時(shí)調(diào)整開(kāi)采方案，以實(shí)現(xiàn)WN儲(chǔ)層的高效開(kāi)發(fā)。5.3與其他低滲儲(chǔ)層對(duì)比分析將WN儲(chǔ)層與鄂爾多斯盆地某低滲儲(chǔ)層進(jìn)行對(duì)比，兩者在滲流特征和影響因素方面存在顯著差異。鄂爾多斯盆地該儲(chǔ)層的孔隙度相對(duì)較高，一般在15%-20%之間，滲透率也相對(duì)較好，部分區(qū)域可達(dá)1mD-10mD，而WN儲(chǔ)層孔隙度普遍低于20%，多集中在10%-15%之間，滲透率低于0.1mD，部分區(qū)域滲透率甚至低至0.01mD以下。在孔隙結(jié)構(gòu)上，鄂爾多斯盆地儲(chǔ)層的孔隙喉道相對(duì)較粗，連通性相對(duì)較好，其孔喉比相對(duì)較小，流體在其中滲流時(shí)受到的“瓶頸效應(yīng)”和賈敏效應(yīng)相對(duì)較弱。而WN儲(chǔ)層孔隙喉道細(xì)小，孔喉比大，連通性較差，使得賈敏效應(yīng)成為影響滲流的重要因素之一，嚴(yán)重制約了油氣的開(kāi)采效率。在滲流特征上，鄂爾多斯盆地儲(chǔ)層由于滲透率相對(duì)較高，滲流速度相對(duì)較快，壓力分布相對(duì)較為均勻。在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注入水能夠較快地在儲(chǔ)層中擴(kuò)散，形成較為均勻的驅(qū)替前沿。而WN儲(chǔ)層由于滲透率極低，滲流速度極慢，壓力分布極不均勻，在注水井附近壓力較高，隨著距離注水井距離的增加，壓力迅速降低，容易形成壓力梯度較大的區(qū)域，導(dǎo)致注入水在這些區(qū)域快速突進(jìn)，形成指狀滲流，降低水驅(qū)油效率。與松遼盆地的低滲儲(chǔ)層相比，松遼盆地儲(chǔ)層巖性以砂巖為主，石英含量相對(duì)更高，這使得其巖石物性與WN儲(chǔ)層有所不同。松遼盆地儲(chǔ)層的滲透率變異系數(shù)相對(duì)較小，滲透率非均質(zhì)性相對(duì)較弱。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注入水的流動(dòng)相對(duì)較為均勻，不易出現(xiàn)嚴(yán)重的指進(jìn)現(xiàn)象。而WN儲(chǔ)層滲透率變異系數(shù)較大，滲透率非均質(zhì)性強(qiáng)，在注水開(kāi)發(fā)時(shí)，注入水容易沿著滲透率高的區(qū)域快速推進(jìn)，形成指進(jìn)現(xiàn)象，導(dǎo)致部分油層無(wú)法得到有效驅(qū)替，降低了采收率。在流體性質(zhì)方面，松遼盆地儲(chǔ)層原油粘度相對(duì)較低，一般在20mPa?s-50mPa?s之間，而WN儲(chǔ)層原油粘度一般在50mPa?s-100mPa?s之間。原油粘度的差異導(dǎo)致兩者在滲流過(guò)程中，油相的流動(dòng)阻力和滲流速度不同。松遼盆地儲(chǔ)層由于原油粘度較低，油相在孔隙中流動(dòng)時(shí)阻力較小，滲流速度相對(duì)較快