宋 璠，姚瑞香，褚淑敏，安振月，张绍岭

（1.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛 266580；2.中国石油大港油田分公司第四采油厂 ）

凝析油气藏流体性质复杂多变，随着流体的流动、压力的降低、相的变化和相间质量的传输，渗流速度会发生变化，给油气开发造成了很大困难［1－4］。本文通过对大港油田板桥地区凝析油气藏开展气液两相渗流实验，分析渗流机理，进而总结水驱开发特征以及剩余油分布规律，为凝析油气藏开发工作提供指导。

板桥凝析油气田位于北大港构造带东北倾没端，断层发育，为一复杂断块油气田（图1）。该区古近系沙河街组的板2油组为典型的带油环弱边水凝析油气藏［5］，投入开发近30年，目前开采特点主要为油井发生气窜或气井发生油窜后产量大幅度下降，因此有必要深入研究渗流机理及水驱特征，指导开发调整。

图1 板桥凝析油气田区域构造位置

1 气液两相渗流特征

凝析油气藏开发初期地层压力高于泡点压力和露点压力，流体为单相液体或气体，随后压力下降引起相变，变成了气液两相渗流［6］。通过微观观察系统和高温高压PVT仪，对多孔介质中的相变过程进行详细观察，发现高于第一露点压力时，视场清晰可见，流体为无色透明气体；随着压力的下降，流体突然出现混乱，此时压力与P－V曲线折点对应，为露点压力，该压力值低于无介质时折点的压力，然后小液滴分布整个空间，随即运移，部分附着于微珠表面；随着压力继续降低，液体全部附着于微珠表面，并占据微珠接点及角隅，形成弯液面；最后，液体凝析呈连续分布，占据孔隙体积。

为了进一步研究伴有相变过程的气液两相渗流机理，开展了物理模拟实验。分别选用亲油、亲水两种毛细管模型和平面填充玻璃微珠多孔介质模型（物理参数见表1），用正戊烷、正己烷和正庚烷按一定比例混合，在一定条件下在模型中形成气液两相的混合物（参数见表2），研究其渗流特征，实验在50℃恒温条件下进行。

通过物理模拟实验，建立了不同情况下泵入量与压力差之间的关系（图2、图3）。结果表明，泵入量与压力差成非线性关系，同流速、同配比下亲油模型较亲水模型所消耗的压力差大，不同配比时小配比与大配比相比所消耗的压力差大。油气比随着配比比例的增加而增大，亲油模型中的油气比要高于亲水模型。此外，管径较小时，油气比随着泵入速度的降低而增加，而管径较大时情况刚好相反，油气比随着泵入速度的增加而增加。

表1 毛细管模型和多孔介质模型参数

表2 实验配置混合物参数

图2 亲水性多孔介质注入量与压力关系

图3 亲油性多孔介质注入量与压力关系

通过对凝析油气藏进行气液两相渗流实验，可以得到如下认识：

（1）伴有相变过程的气液两相流体是随着流动状态和压力的变化而发生相变和相间质量传递的。当流体进入模型后，在一定的温度和压力下发生相变，相渗透率发生变化。同时在实验范围内，渗流阻力增加，从而造成泵入量与压差之间呈非线性关系。

（2）流体的挥发与气液流动速度、状态以及压力有一定的关系，压力降低有利于液体挥发产生气体。当毛细管半径（或孔隙半径）较大时，绝对压力降低较小，此时气相渗流速度明显大于液相渗流速度。由于气体比液体提前流出，破坏了气液同速的平衡，又分离出气体，建立了新的平衡，从而表现出非线性的曲线特征。当毛细管半径较小时，气液流速相近，气体挥发量主要受压力的控制。

（3）气液状态的分布以及气液的含量与固体介质的润湿性有一定的关系，润湿性的不同影响着气液的分离。液体润湿亲油介质的能力较润湿亲水介质的能力强，更易较多地与介质界面接触，使流体中易挥发部分变为气体，从而使亲油介质中的油气比要大于亲水介质。

2 水驱开发特征

板桥地区凝析油气藏目前主要采用气体降压注水开采的方式［7－9］，当油藏压力降低到饱和压力以下，接近饱和压力时，有一部分自由气体析出，但不流动，该部分气体即为束缚气体饱和度。在压力达到束缚气体饱和度后，自由气体将发生流动，降低了油相渗流能力，所以注水时机应选在自由气体能够流动以前，即在自由气体饱和度达到束缚气体饱和度以前某一压力。

为了更清楚地了解自由气体的状态，R.Bore等人曾利用微观模型在高压条件下进行了油气渗流规律研究，结果发现在溶解气驱过程中，润湿性不起主要作用；在缓慢压力衰减过程中，成泡现象很弱。这说明在低于饱和压力的一个压力范围内，只产生少量气体或没有气体产出。因此，降压开采过程中，当压力低于饱和压力时，会产生自由气体。从泡点压力观测实验可知：①压力降低到饱和压力以下时，在临界饱和压力附近（压力在泡点压力到约泡点压力的87%之间），气泡的体积比较小，产出的气体可以提高油气混合物流动能力；②当压力继续下降时，气体会发生聚并现象，当气泡较大流经孔喉时会发生变形，这时气泡的存在成为原油流动的阻力。

当压力高于饱和压力时，地层中只有油水两相流动，在水驱过程中，水前缘有明显指进，流线流经的地方，驱油效率高，前缘平滑。如果油藏压力继续下降，将产生不同的渗流机理，当模型里存在大量气泡时，使流线发生变化，在大于此压力并没有大量气泡时，水驱过程首先形成一主流线，主流线两侧形成许多分支，这些分支产生绕流，逐渐增加波及面积。当压力较低时，产生大量气泡，水前缘往往跟在大气泡后面，连续的气泡会形成一个通道，在特定的孔道里流动，而水则会跟在气泡后面，形成一个水道，但由于大量气体的存在，贾敏效应首先发生在大孔隙中，使主流线的方向不容易确定。另外，由于气体的贾敏效应，在模型前部可能会形成较高压差，因此形成较大的波及面积，但由于气泡变形过程中产生的压力脉冲，使地层容易形成水的指进或通道，并且在形成指进后水更难进入未波及区，从而降低最终波及面积。因此，形成大量气泡后会严重影响水驱开发效果，不利于油田的进一步开发。

3 剩余油分布规律

通过开展不同压力下的模拟实验，认为凝析油气藏中气体作用的强弱对剩余油的形成与分布均具有明显的影响。实验观察表明两条绕流水线即将会合，会合后圈闭形成的剩余油将很难采出。气体的存在使得水线混乱，导致剩余油存在的孔道方向也无规律。同时，析出的溶解气一般与油一起存在，析出气体后油黏度有所增加，而气体的变形引起的贾敏效应使气体卡在孔喉处不能流动［10］，这样就形成大量的剩余油。总之，随着自由气体作用增强，剩余油分布规律性越差，研究表明当气体作用较弱时剩余油主要分布在以下几种位置：①一些被细小孔道包围的区域；②一些未波及的区域；③位于与流动方向不一致的一些孔道中；④位于孔道变径处；⑤位于一些由于水绕流过程形成的微观圈闭中。

4 结论

（1）凝析油气藏中气液两相渗流的泵入量与压力差成非线性关系，渗流曲线也是非线性的。管半径及渗流速度对于低压条件下伴有相变过程的气液两相渗流的油气比有一定的影响，毛管半径大，绝对压力降低较小，气液渗流速度不同，产生多级分离，因而渗流速度增大，气液比增大。

（2）在降压注水开采过程中，当压力低于泡点压力的87%时，气体的产出速度增加，并且发生聚并等现象，当气泡比较大时，在孔喉等处流动时会发生变形，这时气泡的存在成为原油流动的阻力。在较低压力下，含气原油流动过程中产生了贾敏效应，在更低的压力下，原油的黏度增加，并且气体的贾敏效应更加严重，油气渗流阻力增大。合适的注水时机为压力降到泡点压力的87%以上。

［1］蒲建，刘树明，王蓓.板桥凝析气藏开采特征分析［J］.天然气工业，2000，20（1）：68－70.

［2］郑小敏，钟立军，严文德，等.凝析气藏开发方式浅析［J］.特种油气藏，2008，15（6）：59－63.

［3］张建民，许明.双六井区凝析气顶油气藏开采特征研究［J］.特种油气藏，2003，10（4）：41－43.

［4］牟伟军，车朝山，王新裕，等.柯克亚凝析油气藏开发方法数值模拟研究［J］.新疆石油地质，2007，28（1）：94－96.

［5］李军，李凤霞，周立英，等.板桥凹陷带油环凝析气藏类型和成藏条件分析［J］.天然气地球科学，2003，14（4）：271－274.

［6］熊钰，陈艳，邓学峰，等.千米桥主潜山凝析气藏气水分布特征［J］.特种油气藏，2009，16（6）：48－51.

［7］程远忠，刘立平，李国江，等.板桥废弃凝析气藏注水提高采收率研究［J］.天然气地球科学，2003，14（4）：298－301.

［8］任立民，张秀芳，王树好，等.板桥凝析油气田开发后期开采工艺技术评价［J］.天然气地球科学，2003，14（4）：318－322.

［9］聂翠平，蒲春生，张荣军，等.板桥凝析油气田排液采气工艺技术研究及其应用［J］.天然气工业，2005，25（6）：83－86.

［10］王瑞飞，陈军，孙卫，等.特低渗透砂岩油田开发贾敏效应探讨［J］.地质科技情报，2008，27（5）：82－86.