賈敏效應(yīng)對(duì)開發(fā)效果的影響

1、賈敏效應(yīng)對(duì)開發(fā)效果的影響1ContentsContents簡(jiǎn)單介紹簡(jiǎn)單介紹賈敏效應(yīng)對(duì)低滲油賈敏效應(yīng)對(duì)低滲油層開發(fā)效果的影響層開發(fā)效果的影響解決措施解決措施2第一部分第一部分簡(jiǎn)單介紹簡(jiǎn)單介紹3什么是賈敏效應(yīng)（Jamin Effect） 一種阻力效應(yīng)。油中氣泡或者水中的油滴由于界面張力而力圖保持成球形。當(dāng)這些氣泡或者油滴通過(guò)細(xì)小的孔隙喉道時(shí)，由于孔道和喉道的半徑差使得氣泡或油滴兩端的弧面毛管力表現(xiàn)為阻力，若要通過(guò)半徑較小的喉道必須拉長(zhǎng)并改變形狀，這種變形將消耗一部分能量，從而減緩氣泡或油滴運(yùn)動(dòng)，增加額外的阻力，這種現(xiàn)象稱為賈敏效應(yīng)。4 賈敏效應(yīng)的計(jì)算如圖所示，珠泡在孔隙喉道處遇阻，欲通過(guò)喉道，則需

2、克服珠泡變形帶來(lái)的阻力Pc。r:毛細(xì)管半徑； R1、R2:大小曲液面的曲率半徑； P 2:曲液面內(nèi)的壓力； P1:孔內(nèi)壓力(泡前壓力)； P3:孔外壓力 (泡后壓力) 將上兩式相減，得：Pc=這就是賈敏效應(yīng)的計(jì)算公式，孔喉內(nèi)外壓力差至少達(dá)到Pc時(shí)氣泡或液珠才能通過(guò)孔喉，否則就會(huì)被堵住。5賈敏效應(yīng)的性質(zhì)不管地層的潤(rùn)濕性如何，賈敏效應(yīng)始終是阻力效應(yīng)。若賈敏效應(yīng)發(fā)生在親水地層中，則發(fā)生在氣泡或液珠通過(guò)孔喉之前。若賈敏效應(yīng)發(fā)生在親油地層中，則發(fā)生在氣泡或液珠通過(guò)孔喉之后。另外賈敏效應(yīng)是可以疊加的，總的賈敏效應(yīng)是流動(dòng)通道上各個(gè)孔喉賈敏效應(yīng)的加和。 6賈敏效應(yīng)的主要影響因素 1. 孔滲性：賈敏效應(yīng)與巖石滲

3、透率有密切的關(guān)系，因此影響到滲透率的因素一般也會(huì)影響到賈敏效應(yīng)。 （1）儲(chǔ)層非勻質(zhì)性越嚴(yán)重，滲透率越低，賈敏效應(yīng)越突出； （2）由 知，孔隙度減小，孔喉半徑減小，迂曲度增大，都會(huì)導(dǎo)致巖石滲透率減小，使賈敏效應(yīng)增強(qiáng)。 2. 界面張力：加入表面活性劑可以減小油水界面張力，減小賈敏效應(yīng)帶來(lái)的毛管阻力Pc 。 賈敏效應(yīng)的有利方面及其應(yīng)用1. 為防止泥漿失水，采用混油泥漿；2. 防止水層向油層滲入，選用有泡沫或液珠的堵水劑選擇性封堵地層。 賈敏效應(yīng)對(duì)高滲地層開發(fā)效果的影響很小，因此我們重點(diǎn)研究賈敏效應(yīng)對(duì)低滲地層開發(fā)效果的影響。第二部分第二部分賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透油賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透油層開發(fā)效果的影響層開發(fā)效果

4、的影響9圖圖1 水驅(qū)油入口壓力與油驅(qū)水入口壓力關(guān)系曲線水驅(qū)油入口壓力與油驅(qū)水入口壓力關(guān)系曲線賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透油層開發(fā)效果的影響賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透油層開發(fā)效果的影響10 分析整理我國(guó)分析整理我國(guó)4 4個(gè)油田低滲透油層個(gè)油田低滲透油層( (鄯善油田鄯善油田三間房組油層、安塞油田王窯區(qū)長(zhǎng)三間房組油層、安塞油田王窯區(qū)長(zhǎng)6 6油層、科爾康油層、科爾康油田白油田白2 2塊沙海組下段及五號(hào)樁油田沙三塊沙海組下段及五號(hào)樁油田沙三下下油組油組) )的的真實(shí)微觀模型實(shí)驗(yàn)真實(shí)微觀模型實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果觀察結(jié)果, ,模型的水驅(qū)油排模型的水驅(qū)油排驅(qū)壓力普遍大于油驅(qū)水排驅(qū)壓力驅(qū)壓力普遍大于油驅(qū)水排驅(qū)壓力( (見圖見圖1) 1)

5、。 理論上講理論上講, ,巖石親水或偏親水的情況下，油驅(qū)巖石親水或偏親水的情況下，油驅(qū)水（排驅(qū)過(guò)程）所需壓力應(yīng)當(dāng)大于水驅(qū)油（吸入水（排驅(qū)過(guò)程）所需壓力應(yīng)當(dāng)大于水驅(qū)油（吸入過(guò)程）所需壓力。油驅(qū)水過(guò)程，油需要克服油水過(guò)程）所需壓力。油驅(qū)水過(guò)程，油需要克服油水界面上的毛細(xì)管阻力才能進(jìn)入巖石驅(qū)水；而水驅(qū)界面上的毛細(xì)管阻力才能進(jìn)入巖石驅(qū)水；而水驅(qū)油過(guò)程是吸入過(guò)程，水可以被巖石孔隙自發(fā)吸入油過(guò)程是吸入過(guò)程，水可以被巖石孔隙自發(fā)吸入而驅(qū)油。但圖而驅(qū)油。但圖1 1 所標(biāo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻恰恰相反。我所標(biāo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻恰恰相反。我認(rèn)為認(rèn)為, ,發(fā)生這種反?，F(xiàn)象的原因可以用賈敏效應(yīng)來(lái)發(fā)生這種反?，F(xiàn)象的原因可以用賈敏效應(yīng)來(lái)

6、解釋。解釋。賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透油層開發(fā)效果的影響賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透油層開發(fā)效果的影響11賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透地層開發(fā)效果的影響賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透地層開發(fā)效果的影響 在大量實(shí)驗(yàn)中觀察到在大量實(shí)驗(yàn)中觀察到, ,在在油驅(qū)水油驅(qū)水過(guò)程中過(guò)程中, ,特別是油驅(qū)水過(guò)程的初期特別是油驅(qū)水過(guò)程的初期, ,運(yùn)運(yùn)動(dòng)的油柱多是連續(xù)的動(dòng)的油柱多是連續(xù)的, ,即便發(fā)生油柱即便發(fā)生油柱卡斷現(xiàn)象卡斷現(xiàn)象, ,產(chǎn)生的油柱產(chǎn)生的油柱( (氣泡氣泡) )也會(huì)很也會(huì)很快聚并快聚并, ,此時(shí)不存在賈敏效應(yīng)或賈敏此時(shí)不存在賈敏效應(yīng)或賈敏效應(yīng)很弱效應(yīng)很弱, ,油驅(qū)水排驅(qū)壓力基本上接油驅(qū)水排驅(qū)壓力基本上接近實(shí)際壓力近實(shí)際壓力, ,但在但在水驅(qū)油水驅(qū)

7、油過(guò)程中過(guò)程中, ,特別特別是孔隙介質(zhì)中含油飽和度很低時(shí)是孔隙介質(zhì)中含油飽和度很低時(shí), ,連連續(xù)油柱常被卡斷續(xù)油柱常被卡斷, ,產(chǎn)生大量分散油珠產(chǎn)生大量分散油珠, ,此時(shí)賈敏效應(yīng)大大增加了水驅(qū)油所需此時(shí)賈敏效應(yīng)大大增加了水驅(qū)油所需要的壓力要的壓力, ,是增大孔隙介質(zhì)中滲流阻是增大孔隙介質(zhì)中滲流阻力的不可忽略的影響因素。力的不可忽略的影響因素。12層開發(fā)效果的影響層開發(fā)效果的影響 賈敏效應(yīng)對(duì)低滲油賈敏效應(yīng)對(duì)低滲油 上述上述4 4個(gè)油田的油個(gè)油田的油層越低，水驅(qū)油和油層越低，水驅(qū)油和油驅(qū)水入口壓力之比越驅(qū)水入口壓力之比越大大, ,說(shuō)明賈敏效應(yīng)越突說(shuō)明賈敏效應(yīng)越突出，表明賈敏效應(yīng)與出，表明賈敏效應(yīng)與

8、巖石物性有明顯關(guān)系巖石物性有明顯關(guān)系13 由圖由圖2 2可見，上述可見，上述4 4個(gè)油田的油層越低，水驅(qū)油和個(gè)油田的油層越低，水驅(qū)油和油驅(qū)水入口壓力之比越大油驅(qū)水入口壓力之比越大, ,說(shuō)明賈敏效應(yīng)越突出，表說(shuō)明賈敏效應(yīng)越突出，表明明賈敏效應(yīng)與巖石物性有明顯關(guān)系賈敏效應(yīng)與巖石物性有明顯關(guān)系。另外，由表。另外，由表1 1可可以看出以看出: :上述上述4 4 個(gè)油田的油層雖然同屬低滲透油藏個(gè)油田的油層雖然同屬低滲透油藏, ,但但賈敏效應(yīng)在不同油田賈敏效應(yīng)在不同油田( (區(qū)塊區(qū)塊) ) 儲(chǔ)集層中的表現(xiàn)有差異儲(chǔ)集層中的表現(xiàn)有差異。鄯善油田儲(chǔ)集層物性相對(duì)較好。鄯善油田儲(chǔ)集層物性相對(duì)較好( (平均喉道半徑及

9、滲平均喉道半徑及滲透率相對(duì)較高透率相對(duì)較高) ,) ,其它其它3 3 個(gè)油田儲(chǔ)集層物性則相對(duì)較個(gè)油田儲(chǔ)集層物性則相對(duì)較差差, ,因此雖然因此雖然4 4 個(gè)油田個(gè)油田( (區(qū)塊區(qū)塊) ) 儲(chǔ)集層中賈敏效應(yīng)的影儲(chǔ)集層中賈敏效應(yīng)的影響均隨滲透率的增大而降低響均隨滲透率的增大而降低, ,但賈敏效應(yīng)隨滲透率變但賈敏效應(yīng)隨滲透率變化的幅度鄯善油田三間房組儲(chǔ)集層中較小化的幅度鄯善油田三間房組儲(chǔ)集層中較小, ,而在其它而在其它3 3 個(gè)油田個(gè)油田( ( 區(qū)塊區(qū)塊) ) 儲(chǔ)集層中變化幅度較大儲(chǔ)集層中變化幅度較大, ,也說(shuō)明賈敏也說(shuō)明賈敏效應(yīng)與儲(chǔ)集層物性關(guān)系密切。由于安塞油田屬于特低效應(yīng)與儲(chǔ)集層物性關(guān)系密切。由于

10、安塞油田屬于特低滲透油田滲透油田, ,在在4 4 個(gè)油田個(gè)油田( (區(qū)塊區(qū)塊) ) 中物性最差中物性最差, ,因此水驅(qū)因此水驅(qū)油和油驅(qū)水入口壓力比普遍偏高油和油驅(qū)水入口壓力比普遍偏高, ,部分樣品的水驅(qū)油部分樣品的水驅(qū)油入口壓力比油驅(qū)水入口壓力高入口壓力比油驅(qū)水入口壓力高2 23 3 倍倍( (鄯善油田三間鄯善油田三間房組油層大部分模型實(shí)驗(yàn)的水驅(qū)油入口壓力比油驅(qū)水房組油層大部分模型實(shí)驗(yàn)的水驅(qū)油入口壓力比油驅(qū)水的入口壓力高的入口壓力高1 1 倍左右倍左右) ,) ,足見低滲透油層賈敏效應(yīng)足見低滲透油層賈敏效應(yīng)十分突出。十分突出。賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透油層開發(fā)效果的影響賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透油層開發(fā)效果的影響

11、14 在低滲透油田實(shí)際注水開發(fā)過(guò)程中,隨著油井含水上升,含油飽和度逐漸降低,大量油珠產(chǎn)生的賈敏效應(yīng)會(huì)給低滲透油藏水驅(qū)油過(guò)程造成很大阻力,不僅會(huì)使大量的油滴被捕集成為殘余油,而且可能會(huì)“鎖死”已形成的水驅(qū)油通道,并且儲(chǔ)集層滲透率越低,賈敏效應(yīng)的影響越突出。水驅(qū)開發(fā)中產(chǎn)生賈敏效應(yīng)是低滲透油田開發(fā)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題，并且成為水驅(qū)過(guò)程中影響原油采收率的一個(gè)重要因素，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致油井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透地層開發(fā)效果的影響賈敏效應(yīng)對(duì)低滲透地層開發(fā)效果的影響15第三部分第三部分減弱賈敏效應(yīng)的方法減弱賈敏效應(yīng)的方法16 消除賈敏效應(yīng)在目前技術(shù)條件下很消除賈敏效應(yīng)在目前技術(shù)條件下很難實(shí)現(xiàn)，因此，盡可能

12、預(yù)防或減弱賈敏難實(shí)現(xiàn)，因此，盡可能預(yù)防或減弱賈敏效應(yīng)是特低滲透油田高效開發(fā)的有效途效應(yīng)是特低滲透油田高效開發(fā)的有效途徑。徑。 通過(guò)對(duì)賈敏效應(yīng)機(jī)理分析可知，可通過(guò)對(duì)賈敏效應(yīng)機(jī)理分析可知，可通過(guò)通過(guò)增大注采壓差增大注采壓差和和減小油水界面張減小油水界面張力力這兩種方式來(lái)減弱賈敏效應(yīng)這兩種方式來(lái)減弱賈敏效應(yīng)17增大注采壓差減緩賈敏效應(yīng)增大注采壓差減緩賈敏效應(yīng)根據(jù)王瑞飛博士等對(duì)賈敏效應(yīng)的研究，只有通過(guò)根據(jù)王瑞飛博士等對(duì)賈敏效應(yīng)的研究，只有通過(guò)提高注采系統(tǒng)注水壓力使壓力梯度達(dá)到提高注采系統(tǒng)注水壓力使壓力梯度達(dá)到107107的數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí)才可以在才可以在一定程度一定程度上削弱賈敏效應(yīng)上削弱賈敏效應(yīng)，但在

13、實(shí)際油田注水開發(fā)中，一些卡斷的油滴，但在實(shí)際油田注水開發(fā)中，一些卡斷的油滴根根本本無(wú)法用常規(guī)水驅(qū)技術(shù)采出（這就是低滲透油田無(wú)法用常規(guī)水驅(qū)技術(shù)采出（這就是低滲透油田開發(fā)中常見早期產(chǎn)量高，油井見水后產(chǎn)量和液量開發(fā)中常見早期產(chǎn)量高，油井見水后產(chǎn)量和液量均下降的主要原因），且無(wú)論如何加大注入壓力均下降的主要原因），且無(wú)論如何加大注入壓力也不會(huì)使產(chǎn)量和液量提高。儲(chǔ)層巖石的破裂壓力也不會(huì)使產(chǎn)量和液量提高。儲(chǔ)層巖石的破裂壓力（一般為（一般為10MPa10MPa數(shù)量級(jí)）和裂縫開啟壓力均小于數(shù)量級(jí)）和裂縫開啟壓力均小于油滴賈敏效應(yīng)所產(chǎn)生的附加阻力，過(guò)高的注入壓油滴賈敏效應(yīng)所產(chǎn)生的附加阻力，過(guò)高的注入壓力往往會(huì)導(dǎo)致水竄，說(shuō)明通過(guò)增大注采壓差不是力往往會(huì)導(dǎo)致水竄，說(shuō)明通過(guò)增大注采壓差不是一種削弱賈敏效應(yīng)的合理方式。一種削弱賈敏效應(yīng)的合理方式。18減小界面張力減緩賈敏效應(yīng)減小界面張力減緩賈敏效應(yīng) 為了使通過(guò)減小油水界面張力達(dá)到削弱賈敏效應(yīng)的理論成為可以實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)，必須著重解決以下兩個(gè)問(wèn)題：一是選擇適