低滲儲層油水兩相滲流時存在啟動壓力梯度，充分認(rèn)清水驅(qū)油時啟動壓力梯度的變化和影響因素對油藏水驅(qū)開發(fā)至關(guān)重要。為了搞清油藏儲層油水兩相滲流啟動壓力梯度特點(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(qū)油兩相滲流的啟動壓力梯度進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了產(chǎn)生啟動壓力的巖心孔隙內(nèi)部的阻力效應(yīng)和微觀成因。

研究結(jié)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，啟動壓力梯度增大;氣體滲透率大于50×10-3μm2的中高滲巖心啟動壓力梯度隨含水飽和度變化不大，總體呈下降趨勢，且數(shù)值較小;對于低滲油藏，啟動壓力梯度隨巖心滲透率降低而增大，隨巖心潤濕指數(shù)增加而減小;巖心邊界層液體厚度越大，啟動壓力梯度越大。產(chǎn)生啟動壓力的附加阻力效應(yīng)有油滴毛管力產(chǎn)生的摩擦阻力、靜潤濕滯后導(dǎo)致油珠變形產(chǎn)生的阻力及液阻效應(yīng)產(chǎn)生的阻力，其大小和巖石孔喉半徑、潤濕指數(shù)、微觀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(shù)f有關(guān)的函數(shù)，是在液滴靜止時存在的阻力，要使液滴移動，驅(qū)替壓差ΔP必須大于附加阻力，這也是啟動壓力梯度形成的主要原因。

油水兩相的相互作用對啟動壓力梯度形成的原因分析

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

由2.1節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知，低滲巖心含水飽和度越高，啟動壓力梯度越大，主要原因是油水在孔隙內(nèi)的微觀分布。含水飽和度越高，孔隙中游離的油滴越多，則會產(chǎn)生越多的附加阻力PⅠ、PⅡ、PⅢ，油滴流動需要更大的壓差，所以啟動壓力梯度增大。

由于油水分子結(jié)構(gòu)的不同，在油水兩相接觸時存在油水界面張力;在流體和油藏巖石接觸時存在固液界面張力。在常規(guī)實(shí)驗(yàn)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(shù)值會應(yīng)用到油藏孔隙的各種界面張力計(jì)算中。其實(shí)實(shí)驗(yàn)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(xì)小，固液分子力作用強(qiáng)烈，固液界面張力不是一個定值。

閻慶來等[23]通過毛細(xì)管模型和單分子層作用模型，推導(dǎo)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(yīng)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，油水界面張力并不是一個定值，在微小孔隙內(nèi)隨著滲透率的減小而增加。所以對于孔喉狹小的低滲儲層來說，啟動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因素。

結(jié)論

通過對3種阻力效應(yīng)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分布改變、邊界層流體的存在及油水界面張力是形成啟動壓力梯度的微觀成因。