砂岩微观孔喉中气、水渗流特征

摘要

针对致密砂岩微纳米孔喉中气、水渗流机理问题,采用高压压汞实验技术量化评价了渗透率分别为84.95、3.16、0.793、0.321、0.058、0.0055×10-3μm2砂岩的孔喉大小及组成,建立了砂岩微观孔喉结构模型,分析了气、水在微纳米孔喉中受力状态及其对残余水赋存模式的影响,发展了考虑启动压力的达西渗流方程.通过微观玻璃刻蚀模型可视化气水渗流实验以及逐级增压气驱水岩心实验,测试了不同渗透率砂岩在不同含水条件下的气相渗流启动压力,揭示了砂岩微纳米孔喉中气、水择优渗流机理.研究结果表明:(1)对于砂岩储层,无论渗透率大小,其渗透率通道均由纳米、微米、厘米级孔喉组成,只是各类孔喉的数量比例存在差异;(2)在微纳米孔喉中,气、水受界面张力、毛管压力以及沿程阻力等作用,残余水以厚水膜、薄水膜、喉道卡断、盲断封闭等四种模式赋存,气相需要克服残余的阻碍才能产生有效流动,及气相渗流驱动力必须大于启动压力时才能有效流动;(3)实验测试表明当储层岩心渗透率等于或低于0.345×10-3μm2时,一旦储层孔隙含水,气相渗流就需要克服启动压力,且岩心渗透率越低,含水饱和度越高,则气相渗流启动压力越大;(4)由于砂岩孔喉结构的复杂性和气、水渗流启动压力的存在,在一定驱替压力作用下,气、水在微纳米孔喉中发生择优渗流,即优先选择优势通道渗流,采用考虑启动压力的达西渗流方程可以较好的解释这一现象.研究成果为我国低渗致密砂岩气藏渗流理论发展、产能评价以及储量可动用评价奠定基础.