页岩储层两相流体润湿滞后对流动阻力的影响

高艳玲，吴克柳 ，陈掌星，3，田伟兵，李 靖

1.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 昌平 102249

2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 昌平 102249

3.卡尔加里大学化学与石油工程系，加拿大 艾伯塔 T2N1N4

引言

低渗、特低渗储层具有非达西渗流特征，流体需要克服启动压力才能够开始流动[1-2]。启动压力梯度是表征非线性流的重要参数，然而，其决定机制尚不明确[3]，在渗流模型中启动压力梯度通常被简化为常数[4]。前人曾指出，在低渗储层，除了高黏度边界层的影响外[5-8]，毛管力和贾敏效应的存在使得两相渗流的启动压力梯度远大于单相流启动压力梯度[9]。在毛细管两相驱替过程中，由于润湿滞后，动态的毛管压力成为驱替的阻力，并会以启动压力的形式表现出来[10-11]。然而，润湿滞后对启动压力梯度影响的系统分析及定量表征还未见报道。一方面，由于静态润湿滞后，气泡（液滴）两端毛管力之间存在差值从而形成部分启动压力；另一方面，气泡（液滴）开始移动之后，由于动态接触角随运移速度变化也会形成不断变化的流动阻力。在页岩储层中纳微米级孔隙发育[12]，毛管压力值较大，因此，由润湿滞后造成的启动压力现象不可忽略。本文系统分析了两相流体润湿滞后对启动压力和流动阻力的影响机理，基于静态润湿滞后方程及动态接触角方程，分别建立了两相流动中气泡（液滴）欲移动时的启动压力模型以及运动后的流动阻力模型。本研究为页岩储层两相流体的启动压力和流动阻力的精确表征提供数学模型，将为页岩气开发及页岩储层中CO2地质埋存的准确数值模拟提供部分理论基础。……