渗吸驱油作用对压裂后的低渗储层提高采收率有重要的作用。长庆油田数据显示,压裂液的滞留量会直接影响到渗吸效果,因此充分发挥压裂液的渗吸驱油作用具有十分重要的意义。

近年来,国内外学者通过试验与模型计算两种方式对自发渗吸的多种影响因素进行了研究。Handy模型适用于重力远小于毛管力的情况,LW模型适用于不可压缩牛顿流体的层流情况,Cai等则基于分形理论建立了渗吸模型,但均没有考虑流动阻力对于自发渗吸的影响。同时,界面张力对自发渗吸的影响情况也存在争议。Babadagli等认为界面张力的降低有利于渗吸的进行,吴应川等认为界面张力的降低削弱毛细管力,不利于渗吸的进行,蔡喜东等认为界面张力对渗吸采收率的影响是非线性的。笔者在前人研究的基础上,以长7油层为例进行自发渗吸试验,得到低渗亲水储层条件下界面张力对自发渗吸影响的一般性规律,并基于分形理论,综合考虑毛管力、重力以及流动阻力等多种作用力,建立自发渗吸模型,预测低渗亲水储层发生自发渗吸的压裂液最佳界面张力,指导低渗亲水储层渗吸驱油。

界面张力对自发渗吸的影响

不同界面张力下的低渗亲水岩心自发渗吸过程如图1所示。不同界面张力下渗吸水的体积随时间的变化趋势相同,均为前期渗吸体积增加较快,后期变化较平稳。但是界面张力对最终渗吸水的体积和渗吸体积增加速度都有不同程度的影响,界面张力为1.933 mN/m时,曲线的斜率最大,渗吸体积增加速度最快,从渗吸发生的第168 h开始,渗吸体积增加不明显,最终渗吸体积最大;当界面张力增加至10.436 mN/m时,曲线的斜率最小,渗吸体积增加速度最低,从渗吸发生的第72 h开始,渗吸体积增加不明显,最终渗吸体积最小。

图1不同界面张力下低渗亲水岩心自发渗吸水量与时间的关系

由图1可知,试验进行240 h后渗吸过程基本结束(渗吸变得很慢),此时可以得到不同界面张力下的最终渗吸体积。界面张力与最终渗吸体积的关系如图2所示。

由图2可知,随着界面张力的增加,最终渗吸体积呈先上升后下降的趋势,当界面张力为1.933 mN/m时,最终渗吸体积达到最大。

界面张力对自发渗吸的影响表现在渗吸动力和流动阻力两个方面。增加界面张力,毛管力增大,导致自发渗吸动力提高,因此,从渗吸动力方面分析,增加界面张力有利于自发渗吸过程的发生。增加界面张力大小不同的孔隙中的毛管力差别增加，小孔隙中毛管力大，吸渗速度快，会将较大的孔隙中的油绕流、截断，形成残余油。界面张力越大，形成这种残余油越多，因此，后期渗吸速度越慢(残余油的贾敏效应造成)，最终采收率越低。所以存在一个最佳的界面张力值,使自发渗吸效果达到最佳。

图2界面张力对最终水渗吸体积的影响(试验结果)

结论

(1)界面张力对饱和油岩心自发渗吸过程水渗吸体积影响较大,在0.290～10.439 mN/m的范围内,随着界面张力的增加,最终水渗吸体积呈先上升后下降的趋势。

(2)界面张力会影响渗吸动力与流动阻力,这两个力的差值共同决定渗吸体积的最终值,所以存在某一最佳界面张力值,使得渗吸效果最佳,渗吸体积达到最大。

(3)基于分形理论建立的自发渗吸模型,与试验结果拟合良好,可以有效预测低渗亲水储层发生自发渗吸的压裂液最佳界面张力。