周 尧，张垒垒，2，杨心怡，颜鲁铭，杨文韬，韩 腾，杨文强，韦 新，安会明

（1.兰州城市学院培黎石油工程学院，甘肃 兰州 730070；2.东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318）

我国是石油消费大国，国内产量常年维持在2×108t左右，进口依赖程度高，曾一度超过70%[1]。促进石油勘探开发一直是我国长期经济发展的战略方向。近年来新发现的油气藏多为低渗、特低渗透类型，油气储集条件差，开采难度大[2-3]。诸如驱油剂抗温抗盐特性、乳化调驱[4-5]等配套低渗、特低渗透油气藏开发的研究从未停止。渗吸采油因其独特的采油机理得到广大油田科技工作者的重视，近年来关于渗吸采油的研究有增加趋势[6-7]。

渗吸采油是指依靠毛管力作用，湿相自发驱替非湿相的行为[8]。毛细管半径越小，湿相产生的毛管力越大，越有利于自发渗吸。特低渗透储层内部孔喉大小多集中在纳米、微米级别，是利于自发渗吸的天然场所[9]。目前对渗吸采油的研究多集中在静态渗吸方面，动态渗吸方面的研究多倾向于对脉冲加压环境的测试，而外界高频振动对渗吸采油的影响研究较少[10-11]。

本文参考波动辅助渗吸规律[12]，在静态渗吸的基础上，研究了外界振动对渗吸效果的影响。通过外加高频振动装置，调节振动频率、振动加速度、振动时间，研究单因素振动方式对渗吸采出程度的影响。发现外界振动对渗吸作用有积极影响，可以在极限静态渗吸采出程度的基础上提高渗吸采收率5%～6%。提高渗吸采收率的最佳振动频率为35 Hz，最佳振动加速度为0.8 m/s2，最佳振动时间为11 h。

1 实验材料及仪器

矿化度为452 mg/L 的清水（渗吸液）、矿物油（白油）、特低渗透率岩心、切割机、电磁高频振动台、高精度电子天平、大烧杯、含有加持装置的封口玻璃瓶。模拟水的离子组成见表1，特低渗透率岩心物性参数见表2。

表1 清水离子组成

2 实验步骤

（1）将直径2.5 cm 的大岩心柱（图1）横向平均切成1 cm 长的小岩心柱重新编号，烘干备用。同组小岩心柱从同一块大岩心柱上分割下来，他们的岩石物性相对均一。

图1 实验用大岩心柱

（2）将同一块大岩心柱上分割下来的小岩心柱编号为同一系列，进行同一组实验，便于横向对比，见表2。

表2 岩心参数

（3）对干燥后的小岩心柱进行称重并记为m1。

（4）渗透率为特低渗透率级别，直接抽真空饱和矿物油以便提高饱和油量，饱和完后擦干表面油渍，称重m2，由矿物油密度ρo计算饱和油量V。

（5）将饱和完矿物油的小岩心柱放入含有渗吸液的大烧杯，进行静态渗吸实验，渗吸液密度为ρw，定时间取出小岩心柱，擦干表面渗吸液称重并记为m3，计算渗吸采出程度η。直到渗吸采出程度长时间不再增加为止，此时渗吸采出程度η 为极限静态渗吸采收率。静态渗吸实验见图2A。渗吸采出程度η 计算方法按照方程（1）计算。

（6）绘制渗吸时间t 与渗吸采出程度η 之间的关系曲线。

（7）将极限静态渗吸后的小岩心柱固定在含有渗吸液的封口玻璃瓶内，将封口玻璃瓶固定在电磁高频振动台上，动态渗吸实验见图2B，设置振动模式，实验设计方案见表3。计算极限动态渗吸采收率ηo。

图2 渗吸实验示意图

表3 实验方案设计

3 结果与分析

3.1 静态渗吸采油规律

渗吸采油量主要集中在初期50 h 内，见图3，渗吸速度较高。50 h 后渗吸速度明显降低，100 h 左右达到极限静态渗吸采收率18.63%。在毛管力作用下，渗吸液首先进入岩心柱表层的小孔隙，表层矿物油被渗吸液驱替流动，短距离内便由表层大孔隙流出并附着在岩心柱表面。表层孔喉中矿物油数量少，产生的黏滞力小，易在渗吸液毛管力的作用下驱动流出。当表层矿物油产出到一定程度后，渗吸液在毛管力的作用下进一步深入岩心，此时岩心深层矿物油需要绕流、变形，产生的附加阻力增大，流度减小，不易渗流。当渗吸液毛管力与孔喉中流体的流动阻力相当时，岩心柱中流体基本不再流动，静态渗吸达到极限值。

图3 静态渗吸采出程度随时间的变化

3.2 振动频率对渗吸采出程度的影响

随着振动频率的增加渗吸采出程度有所增大，见图4，当振动频率达到一定值时，渗吸采出程度略有降低。渗吸过程中岩心柱的振动利于孔喉内壁矿物油的脱附，进而降低流动阻力。振动有利于岩心中流体能量的集聚和增加，一定程度上会驱动流体流动。部分卡在喉道处的固相颗粒在振动作用下脱离喉道，让出流动通道。当振动频率较高时，一方面上述有利流动条件接近上限，另一方面孔喉中会有新的固相颗粒从岩石矿物表面脱离，形成新的封堵，不利于流动。振动频率控制在35 Hz 左右能够获得较高的动态渗吸采收率，达到24.15%，相比极限静态渗吸采收率提高5.52%。

图4 振动频率对渗吸采出程度的影响

3.3 振动加速度对渗吸采出程度的影响

随着振动加速度的增加渗吸采出程度有所增大，见图5，当振动加速度达到一定值时，渗吸采出程度变化不大。加速度的增加考验了矿物油与孔喉内壁的黏滞力，当加速度达到一定值时，惯性力不同的油、水及固相颗粒发生相对位移，一方面利于矿物油脱离孔喉内壁，参与流动，另一方面降低了流体的黏滞力，提高了流度。振动加速度越大越利于油、水及固相颗粒相对位移的增大。当振动加速度过大时，孔喉中流体流通空间的限制使油、水及固相颗粒相对位移接近极限，降黏效应不再明显。振动加速度控制在0.8 m/s2左右能够获得较高的动态渗吸采收率，达到23.88%，相比极限静态渗吸采收率提高5.25%。

图5 振动加速度对渗吸采出程度的影响

3.4 振动时间对渗吸采出程度的影响

随着振动时间的增加渗吸采出程度明显增大，见图6，当振动时间达到一定值时，渗吸采出程度缓慢增加。油、水及固相颗粒的相对位移随振动时间的增加逐渐趋于一种稳态。振动时间太短，一方面使岩心内部系统不易达到稳态，部分矿物油未充分脱附孔喉内壁，另一方面油、水及固相颗粒的相对位移不大，流体间的黏滞力仍然较高，渗流阻力大。振动时间较长时，岩心内部系统接近稳态，从孔喉内壁脱附下来的矿物油接近上限。在稳态条件下流体渗流阻力小，矿物油在渗吸液毛管力作用下较容易排出。振动时间控制在11 h 左右能够获得较高的动态渗吸采收率，达到23.87%，相比极限静态渗吸采收率提高5.24%。

图6 振动时间对渗吸采出程度的影响

4 结论

（1）静态渗吸采油速度先快后慢，采油量主要集中在前50 h。

（2）振动有利于渗吸采出程度的提高，合理的振动模式设置能够提高渗吸采收率5%～6%。

（3）提高渗吸采收率的最佳振动频率为35 Hz，最佳振动加速度为0.8 m/s2，最佳振动时间为11 h。