低滲儲層油水兩相滲流時(shí)存在啟動(dòng)壓力梯度，充分認清水驅油時(shí)啟動(dòng)壓力梯度的變化和影響因素對油藏水驅開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。為了搞清油藏儲層油水兩相滲流啟動(dòng)壓力梯度特點(diǎn)及其影響因素，對不同滲透率、不同含水飽和度、不同潤濕性巖心水驅油兩相滲流的啟動(dòng)壓力梯度進(jìn)行了室內實(shí)驗測定，根據實(shí)驗現象和實(shí)驗結果，分析了產(chǎn)生啟動(dòng)壓力的巖心孔隙內部的阻力效應和微觀(guān)成因。

研究結果表明:氣體滲透率小于50×10-3μm2的低滲巖心隨含水飽和度增加，啟動(dòng)壓力梯度增大;氣體滲透率大于50×10-3μm2的中高滲巖心啟動(dòng)壓力梯度隨含水飽和度變化不大，總體呈下降趨勢，且數值較小;對于低滲油藏，啟動(dòng)壓力梯度隨巖心滲透率降低而增大，隨巖心潤濕指數增加而減小;巖心邊界層液體厚度越大，啟動(dòng)壓力梯度越大。產(chǎn)生啟動(dòng)壓力的附加阻力效應有油滴毛管力產(chǎn)生的摩擦阻力、靜潤濕滯后導致油珠變形產(chǎn)生的阻力及液阻效應產(chǎn)生的阻力，其大小和巖石孔喉半徑、潤濕指數、微觀(guān)孔隙的油水分布狀態(tài)、邊界層厚度及固液界面張力有關(guān)。

親水、親油巖石附加阻力Pw和Po是和油水兩相界面張力σ、孔喉半徑r、潤濕接觸角θ、液膜摩擦阻力系數f有關(guān)的函數，是在液滴靜止時(shí)存在的阻力，要使液滴移動(dòng)，驅替壓差ΔP必須大于附加阻力，這也是啟動(dòng)壓力梯度形成的主要原因。

油水兩相的相互作用對啟動(dòng)壓力梯度形成的原因分析

油水兩相相互作用的主要表現是油水在孔隙內的微觀(guān)分布和存在油水界面張力。

由2.1節實(shí)驗結論可知，低滲巖心含水飽和度越高，啟動(dòng)壓力梯度越大，主要原因是油水在孔隙內的微觀(guān)分布。含水飽和度越高，孔隙中游離的油滴越多，則會(huì )產(chǎn)生越多的附加阻力PⅠ、PⅡ、PⅢ，油滴流動(dòng)需要更大的壓差，所以啟動(dòng)壓力梯度增大。

由于油水分子結構的不同，在油水兩相接觸時(shí)存在油水界面張力;在流體和油藏巖石接觸時(shí)存在固液界面張力。在常規實(shí)驗測量中，可以測出油水界面張力和氣液表面張力，并且測量的數值會(huì )應用到油藏孔隙的各種界面張力計算中。其實(shí)實(shí)驗室測得的油水界面張力和表面張力與真實(shí)油藏孔隙中的存在很大的差距。

油藏儲層尤其低滲儲層孔隙吼道半徑細小，固液分子力作用強烈，固液界面張力不是一個(gè)定值。

閻慶來(lái)等[23]通過(guò)毛細管模型和單分子層作用模型，推導出了固液界面分子力與滲透率和孔隙半徑的近似關(guān)系式為

Eslm∝K-12∝1R(13)

式(13)中:Eslm為固液界面分子力;K為滲透率;R為孔隙半徑。

式(13)表明，固液界面分子力與滲透率的平方根和孔隙半徑都成反比，滲透率越小，孔隙半徑越小，固液界面分子力越大，固液界面張力也就越大。

把楊氏方程應用到油、水、巖石三相表面，可以得到油、水、巖石三相的界面張力關(guān)系式為

σos=σws+σow cosθ(14)

σow=σos-σws

cosθ(15)

式中:σos為油固界面張力;σws為水固界面張力;σow為油水界面張力。

假如滲透率K減小n倍，變?yōu)閗n，由式(13)可知，固液界面分子力變?yōu)閚Eslm，那么油固界面張力和水固界面張力變?yōu)閚σos和nσws，則由

式(15)可知，油水界面張力變?yōu)閚σow，增加n倍。由此看來(lái)，油水界面張力并不是一個(gè)定值，在微小孔隙內隨著(zhù)滲透率的減小而增加。所以對于孔喉狹小的低滲儲層來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)壓力梯度比較大的原因除了滲透率低、孔喉半徑比較小之外，油水界面張力增加也是很重要的一個(gè)因素。

結論

通過(guò)對3種阻力效應影響因素的分析，得到巖石孔隙半徑狹小、巖石對油水的不同潤濕性、含水飽和度變化引起油水的微觀(guān)分布改變、邊界層流體的存在及油水界面張力是形成啟動(dòng)壓力梯度的微觀(guān)成因。