滲吸驅油作用對壓裂后的低滲儲層提高采收率有重要的作用。長慶油田數據顯示,壓裂液的滯留量會直接影響到滲吸效果,因此充分發揮壓裂液的滲吸驅油作用具有十分重要的意義。

近年來,國內外學者通過試驗與模型計算兩種方式對自發滲吸的多種影響因素進行了研究。Handy模型適用于重力遠小于毛管力的情況,LW模型適用于不可壓縮牛頓流體的層流情況,Cai等則基于分形理論建立了滲吸模型,但均沒有考慮流動阻力對于自發滲吸的影響。同時,界面張力對自發滲吸的影響情況也存在爭議。Babadagli等認為界面張力的降低有利于滲吸的進行,吳應川等認為界面張力的降低削弱毛細管力,不利于滲吸的進行,蔡喜東等認為界面張力對滲吸采收率的影響是非線性的。筆者在前人研究的基礎上,以長7油層為例進行自發滲吸試驗,得到低滲親水儲層條件下界面張力對自發滲吸影響的一般性規律,并基于分形理論,綜合考慮毛管力、重力以及流動阻力等多種作用力,建立自發滲吸模型,預測低滲親水儲層發生自發滲吸的壓裂液最佳界面張力,指導低滲親水儲層滲吸驅油。

界面張力對自發滲吸的影響

不同界面張力下的低滲親水巖心自發滲吸過程如圖1所示。不同界面張力下滲吸水的體積隨時間的變化趨勢相同,均為前期滲吸體積增加較快,后期變化較平穩。但是界面張力對最終滲吸水的體積和滲吸體積增加速度都有不同程度的影響,界面張力為1.933 mN/m時,曲線的斜率最大,滲吸體積增加速度最快,從滲吸發生的第168 h開始,滲吸體積增加不明顯,最終滲吸體積最大;當界面張力增加至10.436 mN/m時,曲線的斜率最小,滲吸體積增加速度最低,從滲吸發生的第72 h開始,滲吸體積增加不明顯,最終滲吸體積最小。

圖1不同界面張力下低滲親水巖心自發滲吸水量與時間的關系

由圖1可知,試驗進行240 h后滲吸過程基本結束(滲吸變得很慢),此時可以得到不同界面張力下的最終滲吸體積。界面張力與最終滲吸體積的關系如圖2所示。

由圖2可知,隨著界面張力的增加,最終滲吸體積呈先上升后下降的趨勢,當界面張力為1.933 mN/m時,最終滲吸體積達到最大。

界面張力對自發滲吸的影響表現在滲吸動力和流動阻力兩個方面。增加界面張力,毛管力增大,導致自發滲吸動力提高,因此,從滲吸動力方面分析,增加界面張力有利于自發滲吸過程的發生。增加界面張力大小不同的孔隙中的毛管力差別增加，小孔隙中毛管力大，吸滲速度快，會將較大的孔隙中的油繞流、截斷，形成殘余油。界面張力越大，形成這種殘余油越多，因此，后期滲吸速度越慢(殘余油的賈敏效應造成)，最終采收率越低。所以存在一個最佳的界面張力值,使自發滲吸效果達到最佳。

圖2界面張力對最終水滲吸體積的影響(試驗結果)

結論

(1)界面張力對飽和油巖心自發滲吸過程水滲吸體積影響較大,在0.290～10.439 mN/m的范圍內,隨著界面張力的增加,最終水滲吸體積呈先上升后下降的趨勢。

(2)界面張力會影響滲吸動力與流動阻力,這兩個力的差值共同決定滲吸體積的最終值,所以存在某一最佳界面張力值,使得滲吸效果最佳,滲吸體積達到最大。

(3)基于分形理論建立的自發滲吸模型,與試驗結果擬合良好,可以有效預測低滲親水儲層發生自發滲吸的壓裂液最佳界面張力。