低滲儲層油水兩相滲流時存在啟動壓力梯度，充分認清水驅(qū)油時啟動壓力梯度的變化和影響因素對油藏水驅(qū)開發(fā)至關(guān)重要。為了搞清油藏儲層油水兩相滲流啟動壓力梯度特點及其影響因素，對不同滲透率、不同含水飽和度、不同潤濕性巖心水驅(qū)油兩相滲流的啟動壓力梯度進行了室內(nèi)實驗測定，根據(jù)實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，分析了產(chǎn)生啟動壓力的巖心孔隙內(nèi)部的阻力效應(yīng)和微觀成因。

研究結(jié)果表明:氣體滲透率小于50×10-3μm2的低滲巖心隨含水飽和度增加，啟動壓力梯度增大;氣體滲透率大于50×10-3μm2的中高滲巖心啟動壓力梯度隨含水飽和度變化不大，總體呈下降趨勢，且數(shù)值較小;對于低滲油藏，啟動壓力梯度隨巖心滲透率降低而增大，隨巖心潤濕指數(shù)增加而減小;巖心邊界層液體厚度越大，啟動壓力梯度越大。產(chǎn)生啟動壓力的附加阻力效應(yīng)有油滴毛管力產(chǎn)生的摩擦阻力、靜潤濕滯后導致油珠變形產(chǎn)生的阻力及液阻效應(yīng)產(chǎn)生的阻力，其大小和巖石孔喉半徑、潤濕指數(shù)、微觀孔隙的油水分布狀態(tài)、邊界層厚度及固液界面張力有關(guān)。

親水、親油巖石附加阻力Pw和Po是和油水兩相界面張力σ、孔喉半徑r、潤濕接觸角θ、液膜摩擦阻力系數(shù)f有關(guān)的函數(shù)，是在液滴靜止時存在的阻力，要使液滴移動，驅(qū)替壓差ΔP必須大于附加阻力，這也是啟動壓力梯度形成的主要原因。

油水兩相的相互作用對啟動壓力梯度形成的原因分析

油水兩相相互作用的主要表現(xiàn)是油水在孔隙內(nèi)的微觀分布和存在油水界面張力。

由2.1節(jié)實驗結(jié)論可知，低滲巖心含水飽和度越高，啟動壓力梯度越大，主要原因是油水在孔隙內(nèi)的微觀分布。含水飽和度越高，孔隙中游離的油滴越多，則會產(chǎn)生越多的附加阻力PⅠ、PⅡ、PⅢ，油滴流動需要更大的壓差，所以啟動壓力梯度增大。

由于油水分子結(jié)構(gòu)的不同，在油水兩相接觸時存在油水界面張力;在流體和油藏巖石接觸時存在固液界面張力。在常規(guī)實驗測量中，可以測出油水界面張力和氣液表面張力，并且測量的數(shù)值會應(yīng)用到油藏孔隙的各種界面張力計算中。其實實驗室測得的油水界面張力和表面張力與真實油藏孔隙中的存在很大的差距。

油藏儲層尤其低滲儲層孔隙吼道半徑細小，固液分子力作用強烈，固液界面張力不是一個定值。

閻慶來等[23]通過毛細管模型和單分子層作用模型，推導出了固液界面分子力與滲透率和孔隙半徑的近似關(guān)系式為

Eslm∝K-12∝1R(13)

式(13)中:Eslm為固液界面分子力;K為滲透率;R為孔隙半徑。

式(13)表明，固液界面分子力與滲透率的平方根和孔隙半徑都成反比，滲透率越小，孔隙半徑越小，固液界面分子力越大，固液界面張力也就越大。

把楊氏方程應(yīng)用到油、水、巖石三相表面，可以得到油、水、巖石三相的界面張力關(guān)系式為

σos=σws+σow cosθ(14)

σow=σos-σws

cosθ(15)

式中:σos為油固界面張力;σws為水固界面張力;σow為油水界面張力。

假如滲透率K減小n倍，變?yōu)閗n，由式(13)可知，固液界面分子力變?yōu)閚Eslm，那么油固界面張力和水固界面張力變?yōu)閚σos和nσws，則由

式(15)可知，油水界面張力變?yōu)閚σow，增加n倍。由此看來，油水界面張力并不是一個定值，在微小孔隙內(nèi)隨著滲透率的減小而增加。所以對于孔喉狹小的低滲儲層來說，啟動壓力梯度比較大的原因除了滲透率低、孔喉半徑比較小之外，油水界面張力增加也是很重要的一個因素。

結(jié)論

通過對3種阻力效應(yīng)影響因素的分析，得到巖石孔隙半徑狹小、巖石對油水的不同潤濕性、含水飽和度變化引起油水的微觀分布改變、邊界層流體的存在及油水界面張力是形成啟動壓力梯度的微觀成因。