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裂縫性水封氣藏解封過程中潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度、氣水界面張力變化（三）
來源：天然氣工業(yè) 瀏覽 365 次 發(fā)布時(shí)間:2025-02-07
3結(jié)果與討論
3.1解封壓差影響因素分析
3.1.1滲透率與水封程度
為研究滲透率和水封程度對(duì)解封壓差的影響，利用表1中不同滲透率的巖心開展不同水封段塞長(zhǎng)度下的解封壓差測(cè)試實(shí)驗(yàn)（圖2-a、b）。從圖中可以看出，解封壓差隨著水封段塞長(zhǎng)度增加而增大，并且滲透率越低，增加幅度越快，滲透率大于0.03 mD時(shí)接近線性增加，但滲透率為0.012 mD時(shí)呈現(xiàn)指數(shù)型增加，這是因?yàn)闈B透率越低孔隙尺寸越小，毛細(xì)管阻力越大、水相啟動(dòng)壓力梯度越大[41]，水封段塞越長(zhǎng)，水相的等效滲流阻力越大，氣體突破水段塞所需克服的阻力越大。滲透率較高時(shí)黏滯阻力起主要作用，但滲透率較小時(shí)毛細(xì)管阻力和啟動(dòng)壓力梯度影響逐漸占據(jù)主導(dǎo)。
圖2不同裂縫壓力與不同基質(zhì)滲透率下的解封壓差變化曲線圖
3.1.2裂縫內(nèi)壓力與水封程度
選取兩種不同滲透率的巖心，開展裂縫內(nèi)壓力對(duì)解封壓差的影響實(shí)驗(yàn)。出口端回壓（裂縫內(nèi)壓力）分別設(shè)置為5.0 MPa、3.0 MPa、1.0 MPa和0.1 MPa。不同裂縫內(nèi)壓力和水封段塞長(zhǎng)度條件下的解封壓差如圖2-c、d所示，解封壓差隨著裂縫內(nèi)壓力的增加而增加，在較低的滲透率巖心中，隨著水封段塞長(zhǎng)度增加，解封壓差增加速度更快。這是由于裂縫內(nèi)壓力升高會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的壓力升高，氣體被壓縮，黏度增加，氣水流度比大幅增加，氣驅(qū)水更接近于活塞式驅(qū)替，突破難度更大；同時(shí)水封段塞長(zhǎng)度越大、滲透率越低，水段塞中形成氣體突破的優(yōu)勢(shì)通道形成越困難，所以解封壓差增加幅度更大。
3.1.3潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度
3.1.3.1不同潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度下的氣水界面張力與潤(rùn)濕性變化
首先測(cè)定了不同濃度的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑TF282溶液的界面張力（圖3-a）。從圖中可以看出，隨著潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度增加，界面張力先迅速下降后逐漸趨于穩(wěn)定。當(dāng)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度為0.001 5%時(shí)，氣水界面張力由72.53 mN/m下降至29.96 mN/m，降幅為58.7%；當(dāng)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度從0.005 0%增加至0.020 0%時(shí)，氣水界面張力下降趨勢(shì)減緩，并逐漸穩(wěn)定在20 mN/m左右。
然后測(cè)定了不同濃度潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑TF282溶液處理后的巖心薄片的潤(rùn)濕角（圖3-b）。從圖中可以看出，隨著潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度增加，巖心薄片接觸角逐漸增大。當(dāng)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度從0.001 5%增加至0.003 0%時(shí)，接觸角從25°增大至73°，濃度從0.003 0%增加至0.020 0%時(shí)，接觸角增長(zhǎng)幅度變平緩，最終接觸角大小為110°，可見該潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑可將儲(chǔ)層潤(rùn)濕性從初始條件下的強(qiáng)親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷诟淖儍?chǔ)層潤(rùn)濕性方面具有較好的效果。
3.1.3.2潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度對(duì)解封壓差的影響
利用濃度分別為0.001 5%、0.003 0%和0.010 0%的TF282溶液處理兩種不同滲透率的巖心，研究潤(rùn)濕性對(duì)解封壓差的影響（圖4）。從圖中可以看出，當(dāng)兩種巖心經(jīng)過濃度0.001 5%的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑處理后，解封壓差較處理前平均降低了14.9%和11.7%，經(jīng)過濃度0.003 0%的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑處理后，解封壓差較處理前平均降低了35%和15.3%，而經(jīng)過濃度0.010 0%的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑處理后，解封壓差較處理前平均降低了37.2%和17.2%?？梢?，氣潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑能夠改善巖心孔喉的表面潤(rùn)濕性，在氣驅(qū)過程中通過改變氣水界面張力和接觸角來降低毛細(xì)管力，促進(jìn)氣驅(qū)水過程中氣體對(duì)水封段塞的突破，從而達(dá)到解封效果；此外，由于隨著潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑濃度的增加，潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑改善巖心孔喉表面潤(rùn)濕性的能力先快速增加后逐漸趨于平緩，所以隨著濃度增加解封壓差降幅增加程度趨于平緩；值得注意的是，相較于低滲透率巖心，高滲透率巖心在經(jīng)過氣潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑處理后，解封壓差的降低幅度更為顯著，這是由于高滲巖心中黏滯阻力和啟動(dòng)壓力較小，毛細(xì)管力在解封阻力中占比較高，所以降低毛細(xì)管力后解封壓差下降明顯；而在低滲透巖心中黏滯阻力和啟動(dòng)壓力梯度較高，盡管毛細(xì)管力也比較大但其在解封阻力中占比相對(duì)較小，所以降低毛細(xì)管力后解封壓差下降幅度降低。因此，針對(duì)親水的高滲透水封氣藏，注入濃度至少為0.003 0%的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑有助于大幅降低解封壓差，水封程度較高的情況下能夠降低解封壓差超過30%；而對(duì)于親水的致密水封氣藏，注入潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑能夠一定程度地降低解封壓差，但潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的濃度影響較小，水封程度較高條件下能夠降低解封壓差超過10%。
3.1.4水封氣解封壓差預(yù)測(cè)模型
為了定量刻畫和預(yù)測(cè)不同條件下水封氣解封壓差，基于不同滲透率、不同裂縫壓力和不同水封段塞長(zhǎng)度下的96組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，根據(jù)解封壓差隨各因素的變化規(guī)律，借助多元回歸的方法，得到了多因素影響下解封壓差預(yù)測(cè)模型式（8），利用該模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比如圖5所示，從圖中可以看出，水封氣解封壓差預(yù)測(cè)模型能夠較好地?cái)M合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
式中Δp表示解封壓差，MPa；Lw表示水封段塞長(zhǎng)度，cm；pf表示裂縫壓力，MPa；K表示基質(zhì)滲透率，mD。
圖5多因素影響下解封壓差計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比圖