吳頡衡，趙鳳蘭，侯吉瑞，宋兆杰，汪勇，楊柳

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）提高采收率研究院，北京 102249；2.中國(guó)石油三次采油重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室低滲油田提高采收率應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究室，北京 102249；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；4.中國(guó)石化海相油氣藏開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；5.中國(guó)石油測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安710200）

縫洞型油藏單裂縫中氣驅(qū)油規(guī)律

吳頡衡1，2，3，5，趙鳳蘭1，2，3，4，侯吉瑞1，2，3，4，宋兆杰1，2，3，4，汪勇1，2，3，楊柳1，2，3

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）提高采收率研究院，北京 102249；2.中國(guó)石油三次采油重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室低滲油田提高采收率應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究室，北京 102249；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；4.中國(guó)石化海相油氣藏開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；5.中國(guó)石油測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安710200）

為探索縫洞型碳酸鹽巖油藏注氣過程中氣驅(qū)油特征及氣體竄逸規(guī)律，文中從分析裂縫中油氣流動(dòng)特征著手，設(shè)計(jì)制作了不同開度的單裂縫可視化有機(jī)玻璃模型，開展縫洞型碳酸鹽巖油藏單裂縫注氮?dú)怛?qū)油實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：對(duì)于一定開度的裂縫，隨著注氣速度的增加，驅(qū)替形態(tài)逐漸從活塞驅(qū)變?yōu)榉腔钊?qū)，注氣換油率也隨之降低；對(duì)于不同開度的裂縫，竄逸系數(shù)與注氣驅(qū)替擬線速度的關(guān)系均可用分式方程變形式擬合，且隨著擬線速度的增加，竄逸系數(shù)趨于一個(gè)極限值，裂縫開度越大，竄逸系數(shù)極限值越小?；诟Z逸系數(shù)建立的單裂縫氣驅(qū)油流體流動(dòng)區(qū)域識(shí)別圖版，可用來分析不同裂縫開度與驅(qū)替擬線速度時(shí)氣體在裂縫中的竄逸規(guī)律，也為深入研究縫洞型碳酸鹽巖油藏油氣流動(dòng)規(guī)律和分析開發(fā)動(dòng)態(tài)提供支持。

縫洞型碳酸鹽巖油藏；裂縫；氣體竄逸；流動(dòng)規(guī)律；竄逸系數(shù)

0 引言

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層對(duì)世界油氣產(chǎn)量做出了重要貢獻(xiàn)。世界上大型油氣田中，碳酸鹽巖油藏約占40%，且儲(chǔ)量規(guī)模大、產(chǎn)量高的油氣藏多為碳酸鹽巖油氣藏，其儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量的50%，產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的65%。

縫洞型碳酸鹽巖油藏是分布較廣的一類重要的油藏［1-4］。由于縫洞組合關(guān)系的復(fù)雜性和極強(qiáng)的非均質(zhì)性，儲(chǔ)層中流體流動(dòng)規(guī)律極為復(fù)雜，使得該類油氣藏的開發(fā)非常困難。目前國(guó)內(nèi)外在縫洞型油藏開發(fā)方面還沒有形成相應(yīng)的開發(fā)理論和開發(fā)方法，導(dǎo)致這類油藏難以開發(fā)或者開發(fā)水平低［5-8］。裂縫作為此類油藏流體流動(dòng)的重要通道，影響著油藏的流動(dòng)和產(chǎn)出規(guī)律［9-12］。

氣驅(qū)作為一種重要的驅(qū)替手段，常用于碳酸鹽巖油藏的開發(fā)。在許多情況下，氣頂中氣體的流速和壓力都較小，主要是通過膨脹擴(kuò)張到油藏中。當(dāng)氣體進(jìn)入油藏中的裂縫開始驅(qū)替油時(shí)，低流速下的氣體加之較高滲透率的裂縫，使得黏滯力減低。由于氮?dú)庠谒陀椭休^低的溶解性，氮?dú)庑纬傻臍忭斂梢跃S持生產(chǎn)層較高的壓力，所以采用頂部注氮?dú)獠墒章蕵O高［13-15］。

氣體在裂縫中的竄逸規(guī)律影響氣體在縫洞型碳酸鹽巖油藏介質(zhì)中的波及程度以及剩余油分布。單裂縫氣驅(qū)油特征研究是縫洞型碳酸鹽巖油藏流動(dòng)規(guī)律研究的基礎(chǔ)。

目前還沒有可以直接識(shí)別裂縫溶洞配比組合方式的手段，只能通過簡(jiǎn)化的物理模型來研究其規(guī)律。各種組合方式中，單一裂縫是最基本的方式［16-19］。為了對(duì)單裂縫氣驅(qū)油特征有一個(gè)比較清楚的認(rèn)識(shí)，制作了單裂縫可視化有機(jī)玻璃模型，開展了氣體在裂縫中驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。采用垂向從上往下注氮?dú)怛?qū)替，研究了注氣速度、裂縫開度等對(duì)驅(qū)替形態(tài)、注氣換油率以及氣體在單裂縫中竄逸規(guī)律的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

結(jié)合縫洞型碳酸鹽巖油藏特點(diǎn)，并考慮實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目刹僮餍?，選用有機(jī)玻璃材質(zhì)，制作了4個(gè)裂縫開度a分別為0.4，0.6，0.8，1.0 mm的單裂縫可視化模型。裂縫長(zhǎng)度L1均為20cm，寬度L2均為4cm。裂縫模型為弱親油性，與現(xiàn)場(chǎng)碳酸鹽巖基質(zhì)潤(rùn)濕性相近。在模型制作中，采用內(nèi)刻蝕方法來控制裂縫開度，單裂縫分布于2塊有機(jī)玻璃板之間，并在進(jìn)出口端添加了緩沖槽（見圖1）。

圖1 單裂縫可視化模型示意

1.2 實(shí)驗(yàn)流體

本實(shí)驗(yàn)中所用模擬油按石蠟與煤油20∶1比例配制，黏度為23.8 mPa·s。為了便于實(shí)驗(yàn)觀察，用蘇丹Ⅲ將模擬油染為紅色。實(shí)驗(yàn)中注入氣體為氮?dú)?，?biāo)準(zhǔn)狀況下黏度為0.017 8 mPa·s。

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)驅(qū)替裝置主要由單裂縫可視化有機(jī)玻璃模型、動(dòng)力系統(tǒng)和采集系統(tǒng)組成。實(shí)驗(yàn)流程見圖2。實(shí)驗(yàn)時(shí)，單裂縫可視化有機(jī)玻璃模型垂向放置，注氣驅(qū)替方向?yàn)樽陨贤?。?dòng)力系統(tǒng)由高壓高純氮?dú)馄亢蜌怏w流量計(jì)組成，其中氣體流量計(jì)用于控制氣體流速，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要分別選用CS200A（量程為0～50 mL/min，精度為1%）、CS200B（量程為0～500 mL/min，精度為1%）或LF400-S（量程為0～2000 mL/min，精度為1%）等型號(hào)。采集系統(tǒng)包括高清攝像頭（最大分辨率1 080 P）、LED光板和計(jì)算機(jī)等。

圖2 實(shí)驗(yàn)流程

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

本實(shí)驗(yàn)主要操作步驟包括：1）在室溫及常壓下，將a=0.4 mm的裂縫模型飽和模擬油；2）以0.8 mL/min的注氣速度開展氣驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，驅(qū)替至裂縫模型出口端不出油為止，實(shí)驗(yàn)全程高清攝像；3）截取驅(qū)替過程中不同時(shí)刻的圖像 （包括見氣時(shí)刻和實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)刻），利用Photoshop軟件，通過計(jì)算像素點(diǎn)，得出驅(qū)替不同時(shí)刻的采出程度；4）根據(jù)前一注氣速度時(shí)的驅(qū)替形態(tài)（是否發(fā)生活塞驅(qū)替或者指進(jìn)），適當(dāng)增大注氣速度，重復(fù)步驟2）和3），直至見氣時(shí)刻的采出程度不隨注氣速度變化；5）更換不同開度（0.6，0.8，1.0 mm）的裂縫模型，重復(fù)步驟1）—4）。

2 裂縫中氣驅(qū)油動(dòng)態(tài)特征分析

通過實(shí)驗(yàn)觀察和高清攝像，本文主要分析了注氣速度和裂縫開度對(duì)注氣過程中驅(qū)替形態(tài)和產(chǎn)出特征的影響。實(shí)驗(yàn)中定義注氣驅(qū)替擬線速度為標(biāo)準(zhǔn)狀況下注氣速度與裂縫模型橫截面積的比值。其表達(dá)式為

式中：v為注氣驅(qū)替擬線速度，cm/cm；V為注氣速度，mL/min；A1為裂縫模型橫截面積，cm2；Fn為黏滯力，mPa·cm2；μ為流體黏度，mPa·s；A0為兩流層的接觸面積，cm2；為剪切速率，s-1；K為裂縫等效滲透率，μm2。

由式（1）—（4）可得：

2.1 注氣速度

以a=1.0 mm，V分別為10，80，140，180，300和500 mL/min為例，不同注氣速度條件下裂縫模型中剛發(fā)生指進(jìn)時(shí)刻的驅(qū)替形態(tài)，以及注氣換油率（R）和注氣量（Q）的關(guān)系見圖3。其中，注氣換油率為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每注入1 mL氣體所采出油的體積。

在注氣非混相驅(qū)油過程中，油氣呈現(xiàn)為2相，各自占據(jù)流動(dòng)空間［19］，由于氣體流度較大，氣驅(qū)油過程中容易發(fā)生指進(jìn)［22-25］。但在本實(shí)驗(yàn)中，由油氣密度差異導(dǎo)致的重力分異作用會(huì)在一定程度上延緩氣體指進(jìn)。

由式（4）可知，實(shí)驗(yàn)中a一定時(shí)，滲透率可視作不變。由圖3a可知，當(dāng)注氣速度較?。╒=10 mL/min）時(shí)，驅(qū)替力和黏滯力以及重力分異作用近似平衡，驅(qū)替前緣較為穩(wěn)定。即使在裂縫模型出口端見氣時(shí)刻，模型中仍未出現(xiàn)明顯的指進(jìn)現(xiàn)象。

由式（5）可知，隨著V的增大，若a保持不變，則驅(qū)替力和黏滯力增大，但驅(qū)替力增大程度大于黏滯力的程度，重力分異作用的影響相對(duì)降低，裂縫中氣驅(qū)油前緣逐漸由活塞式向非活塞式過渡。當(dāng)V大于一定值（V=80 mL/min）后，裂縫模型中開始出現(xiàn)明顯的指進(jìn)現(xiàn)象，并且隨著V值的增大，指進(jìn)發(fā)生時(shí)間逐漸提前。當(dāng)V較大（V=500 mL/min）時(shí)，氣體剛進(jìn)入裂縫模型即發(fā)生指進(jìn)現(xiàn)象。

從R與Q關(guān)系曲線（見圖3b）可知，R隨Q的增大而增大，當(dāng)Q達(dá)到一定值時(shí)，R達(dá)到最大，出口端開始見氣。此后R隨Q的增大而減小，與文獻(xiàn)［26］中CO2周期注入量和換油率的規(guī)律一致。當(dāng)V值較小時(shí)，為活塞式驅(qū)替，R隨Q的增大而增大；隨著V值增大，逐漸由活塞式驅(qū)替變?yōu)榉腔钊津?qū)替，驅(qū)替過程中發(fā)生了指進(jìn)，同一Q值下R降低。同一a值下，V值越大指進(jìn)現(xiàn)象越明顯，R就越低。

圖3 氣驅(qū)油驅(qū)替形態(tài)變化及R與Q關(guān)系

2.2 裂縫開度a

為了研究a對(duì)驅(qū)替形態(tài)和R的影響，以V=40 mL/ min為例，選取了a分別為0.4，0.6，0.8，1.0 mm時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。驅(qū)替形態(tài)以及不同a時(shí)R和V的關(guān)系見圖4。由圖4a可以看出，同一V值，a越大，驅(qū)替力和黏滯力及重力分異作用越近似平衡，驅(qū)替前緣越穩(wěn)定，越容易形成活塞式驅(qū)替［25-27］；由式（5）可知，當(dāng) V相同時(shí)，a越小，裂縫模型滲透率越小，驅(qū)替力和黏滯力均增大。但驅(qū)替力增大程度越大，越容易形成指進(jìn)，波及區(qū)域越小，無氣采收率越低。當(dāng)黏度比增大時(shí)，指進(jìn)易形成，發(fā)育快，在較高驅(qū)替速度下，大的指進(jìn)分叉在初期可快速完成，降低了驅(qū)替相的波及系數(shù)。裂縫越小，該現(xiàn)象越明顯［28］。

由圖4b可知：不同a值時(shí)，在一定V值范圍內(nèi)，R變化較小，呈現(xiàn)活塞驅(qū)替；V增大到一定值時(shí)，R開始降低，逐漸由活塞驅(qū)變?yōu)榉腔钊?qū)替；當(dāng)V值繼續(xù)增大時(shí)，R進(jìn)一步降低，a值越小，R開始降低時(shí)的V值也越??；驅(qū)替形態(tài)為非活塞驅(qū)時(shí)，a越大，R越大。

圖4 不同a時(shí)模型中驅(qū)替形態(tài)及R和V的關(guān)系

對(duì)于a值一定的裂縫，活塞驅(qū)替時(shí)，R保持在較高水平，由此可得出不同a值條件下對(duì)應(yīng)的推薦V值（見表1）。

表1 不同a值和V值的最佳組合

3 裂縫中氣體竄逸規(guī)律分析

在單裂縫模型注氣驅(qū)油過程中，見氣時(shí)刻的氣驅(qū)波及系數(shù)是表征注氣竄逸程度的重要指標(biāo)。為了更好地描述注入氣在裂縫中的竄逸規(guī)律，定義竄逸指數(shù)ηg為見氣時(shí)刻注入氣在裂縫中的未波及系數(shù)，即：

式中：EN為氣驅(qū)波及系數(shù)；m為見氣時(shí)刻。

由于在毫米級(jí)裂縫中，氣驅(qū)波及區(qū)域幾乎不存在殘余油膜，因此見氣時(shí)刻的EN值即為無氣采收率，即：

如果裂縫中注氣驅(qū)油為完全活塞式驅(qū)替，在裂縫出口端見氣時(shí)，EN為100%（無氣采收率為100%），則認(rèn)為注入氣在裂縫中未發(fā)生竄逸，竄逸指數(shù)ηg=0；如果在極端情況下，注氣初始時(shí)刻，裂縫出口端即瞬間見氣，裂縫中EN近乎為0（裂縫出口端幾乎未有原油采出），則認(rèn)為注入氣在裂縫中發(fā)生了極端竄逸現(xiàn)象，此時(shí)竄逸指數(shù)ηg=1。因此，竄逸指數(shù)ηg在區(qū)間［0，1）內(nèi)變化，其值越大，表明注入氣在裂縫中竄逸現(xiàn)象越嚴(yán)重。

3.1 竄逸指數(shù)動(dòng)態(tài)特征

圖5為注氣竄逸指數(shù)ηg與注氣驅(qū)替擬線速度v的關(guān)系曲線（豎直驅(qū)替），其中v為標(biāo)準(zhǔn)狀況下V與模型橫截面積（A1）的比值。當(dāng)v值較小時(shí)，ηg=0，表明此時(shí)氣驅(qū)油為活塞式驅(qū)替；隨著v值的增大，逐漸呈現(xiàn)非活塞驅(qū)替，ηg先快速上升，再趨于平緩，最后達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)v達(dá)到一定值時(shí)，ηg趨于穩(wěn)定，最終達(dá)到一個(gè)極限值，即ηglim。在同一v值時(shí)，a值越小，ηg越大，表明非活塞驅(qū)替現(xiàn)象越明顯。

圖5 裂縫氣驅(qū)油時(shí)ηg與v關(guān)系

由圖5可以看出，存在一個(gè)活塞驅(qū)臨界擬線速度（vP）和氣竄逸穩(wěn)定擬線速度（vS）。當(dāng)v≤vP時(shí)，見氣前氣體在裂縫中均呈現(xiàn)活塞式驅(qū)替，該階段氣體竄逸指數(shù)ηg為0，定義該區(qū)域?yàn)榉歉Z逸區(qū)；當(dāng)vP＜v＜vS時(shí)，見氣前，會(huì)出現(xiàn)指進(jìn)，整個(gè)驅(qū)替過程呈現(xiàn)出部分非活塞驅(qū)，在該階段，ηg隨著v值的增大逐漸增大，為竄逸過渡區(qū)；當(dāng)v≥vS時(shí)，氣體剛進(jìn)入裂縫模型即開始發(fā)生指進(jìn)，整個(gè)驅(qū)替過程呈現(xiàn)出非活塞式驅(qū)替，在該過程中，ηg隨著v值的增大而逐漸達(dá)到極限值，之后不再隨v值變化，為竄逸穩(wěn)定區(qū)（見表2）。

表2 不同a值對(duì)應(yīng)下的活塞驅(qū)vP和注氣ηglim值

對(duì)活塞驅(qū)臨界擬線速度vP的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合后，得到其與a值的關(guān)系：

圖6為活塞驅(qū)臨界擬線速度vP、竄逸指數(shù)ηg、系數(shù)b與裂縫開度a的關(guān)系曲線。如圖6a所示，vP擬合值和實(shí)驗(yàn)值吻合度較好，從而得到a和vP的關(guān)系：a越大，vP越大，裂縫中不易發(fā)生氣竄；同時(shí)，a值小時(shí)，由于vP極小，故極易形成非活塞驅(qū)替。對(duì)ηglim極限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理擬合后（擬合曲線見圖6b），得到ηglim與a的關(guān)系：

如圖6b所示，系數(shù)b擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度較好，a越小，敏感指數(shù)b越大，表明裂縫氣竄程度對(duì)注氣驅(qū)替v的敏感性越強(qiáng)。在圖6中表現(xiàn)為較小a值時(shí)，隨著v的增大，ηg增大得越快，越容易達(dá)到穩(wěn)定氣竄區(qū)。如圖6c所示，a值擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度較好。由此可知：a值越大，ηg極限值也越小，且其數(shù)值降低幅度呈現(xiàn)變緩趨勢(shì)。由式（8）和（9）可以得到任一縫寬對(duì)應(yīng)下的活塞臨界v和ηg極限值。表2列出了a為0.1～2.0 mm時(shí)的vP，ηg極限擬合數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)和所得實(shí)驗(yàn)值擬合較好。

圖6 活塞驅(qū)vP，b，ηg與a的關(guān)系

3.2 氣驅(qū)竄逸分析

對(duì)圖6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，利用式（8），（9）可以得到注氣ηg與v的關(guān)系：

其中，定義系數(shù)b為氣竄程度隨v變化的敏感指數(shù)。b與a的關(guān)系表示為

將式（8）、（9）和（11）代入式（10），即可得出ηg與a及v的函數(shù)關(guān)系式：

由此可以得到任一a值時(shí)，ηg和v的預(yù)測(cè)關(guān)系圖版（見圖7）。由圖可以看出，實(shí)驗(yàn)值和公式預(yù)測(cè)值吻合度較好。由于實(shí)驗(yàn)條件限制，雖然實(shí)驗(yàn)無法測(cè)定a為0.2 mm的活塞驅(qū)vP以及a為3.0 mm時(shí)的ηglim，但其余實(shí)驗(yàn)值擬合度較好，符合預(yù)期，從而驗(yàn)證了預(yù)測(cè)公式（式（10））的有效性和可靠性。其中，氣竄逸穩(wěn)定擬線速度vS是ηg趨于穩(wěn)定時(shí)的v值。因此，對(duì)式（1）—（4）求導(dǎo)（即：ηg′（v）=0），即可求得不同a值所對(duì)應(yīng)的vS值。并且a值越大，vS值越小。

圖7 ηg和v預(yù)測(cè)圖版

根據(jù)實(shí)驗(yàn)與擬合公式預(yù)測(cè)所得的不同a值時(shí)活塞驅(qū)vP及氣竄穩(wěn)定時(shí)的vS，建立了單裂縫氣驅(qū)油流體流動(dòng)區(qū)域識(shí)別圖版（見圖8）。由圖可看出：從上往下注氣驅(qū)油，a值一定且驅(qū)替v值較小時(shí)，為活塞驅(qū)，不發(fā)生指進(jìn)現(xiàn)象，屬于非竄逸區(qū)；隨著v值的增大，逐漸由活塞驅(qū)變?yōu)榉腔钊?qū)，屬于竄逸過渡區(qū)；隨著v值繼續(xù)增大，ηg達(dá)到極限值，屬于竄逸穩(wěn)定區(qū)。a值較小時(shí)，非竄逸區(qū)較小，v值較小時(shí)會(huì)發(fā)生非活塞驅(qū)替，形成指進(jìn)；a值較大時(shí)，發(fā)生指進(jìn)時(shí)的v值較大，非竄逸區(qū)域較大。

圖8 單裂縫氣驅(qū)油流體流動(dòng)區(qū)域識(shí)別圖版

4 結(jié)論

1）由于油氣物性差異大，在黏滯力、重力分異、驅(qū)動(dòng)力等影響下，不同開度的單裂縫中氮?dú)獯瓜驈纳贤买?qū)替，見氣之前注氣換油率隨注入量的增加而增加，見氣之后換油率隨注入量的增加而降低。

2）單裂縫氮?dú)怛?qū)油過程中，裂縫開度和注氣速度都會(huì)影響氣驅(qū)油過程中的驅(qū)替形態(tài)。一定裂縫開度下，注氣速度越大，黏滯力越大，但驅(qū)替前緣越不穩(wěn)定，容易發(fā)生指進(jìn)，形成非活塞驅(qū)替，造成注氣換油率的降低。注入速度一定時(shí)，裂縫開度越小，黏滯力越大，指進(jìn)也越嚴(yán)重，注氣換油率越低。

3）竄逸系數(shù)極限值主要取決于裂縫開度。裂縫開度越大，竄逸系數(shù)極限值越小。

4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到活塞驅(qū)臨界擬線速度vP和裂縫開度a的關(guān)系，以及極限竄逸系數(shù)ηg極限值和裂縫開度a之間的關(guān)系，從而建立了單裂縫氣驅(qū)油流體流動(dòng)區(qū)域識(shí)別圖版，并對(duì)氣體在裂縫中的竄逸規(guī)律進(jìn)行了分析。

［1］張潔，孫金聲，張紹云，等.裂縫性碳酸鹽巖油藏流體流動(dòng)新模型［J］.斷塊油氣田，2013，20（5）：623-626.

［2］修乃嶺，熊偉，高樹升，等.縫洞型碳酸鹽巖油藏井底壓力計(jì)算［J］.斷塊油氣田，2007，14（5）：27-28.

［3］陳瑩瑩，孫雷，田同輝，等.裂縫性碳酸鹽巖油藏可視化模型水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：92-94.

［4］盧占國(guó).縫洞型介質(zhì)流體流動(dòng)規(guī)律研究［D］.青島：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2010.

［5］杜簫笙.縫洞型碳酸鹽巖油藏主體開發(fā)方式研究［D］.北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院滲流流體力學(xué)研究所，2009.

［6］榮元帥，胡文革，蒲萬芬，等.塔河油田碳酸鹽巖油藏縫洞分隔性研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2015，37（5）：599-605.

［7］竇之林.碳酸鹽巖縫洞型油藏描述與儲(chǔ)量計(jì)算［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36（1）：9-15.

［8］康志宏.縫洞型碳酸鹽巖油藏水驅(qū)油機(jī)理模擬試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)西部油氣地質(zhì)，2006，2（1）：87-90.

［9］劉金玉.縫洞型介質(zhì)兩相流動(dòng)機(jī)理的數(shù)值模擬研究［D］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2009.

［10］彭松，郭平.縫洞型碳酸鹽巖凝析氣藏注水開發(fā)物理模擬研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36（5）：645-649.

［11］曹建文，夏日元，張慶玉，等.潮濕環(huán)境下典型碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)充填模式探討［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2016，38（1）：56-62.

［12］王昱翔，周文，郭睿，等.伊拉克哈勒法耶油田塞迪組碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征及高孔低滲成因分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2016，38（2）：224-230.

［13］張艷玉，王康月，李洪君，等.氣頂油藏頂部注氮?dú)庵亓︱?qū)數(shù)值模擬研究［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，30（4）：58-62.

［14］KOSSACK C A.Simulation of gas/oil displacements in vuggy and fractured reservoirs［R］.SPE 101674，2006.

［15］ZHAO R B，KE W Q，WU Y H，et al.Enhanced heavy oil recovery from fractured vuggy carbonated reservoir of the oilfield with N2/CO2gas mixture［R］.SPE 132247，2010.

［16］柏松章，王雪.我國(guó)華北地區(qū)碳酸鹽巖油藏類型及其開采特征［J］.石油學(xué)報(bào)，1984，5（3）：43-55.

［17］YUAN B，SU Y，MOGHANLOO R G，et al.A new analytical multi-linear solution for gas flow toward fractured horizontal well with different fracture intensity［J］.Journal of Natural Gas Science and Engineering，2015，23（1）：227-238.

［18］ZHANG R，WU Y S，F(xiàn)AKCHAROENPHOL P.Non-darcy displacement in linear composite and radial aquifer during CO2sequestration［J］.International Journal of Oil Gas&Coal Technology，2014，7（3）：244-262.

［19］鄭小敏，孫雷，王雷，等.縫洞型碳酸鹽巖油藏水驅(qū)油機(jī)理物理模擬研究［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，32（2）：89-92.

［20］SCHRAMM G.實(shí)用流變測(cè)量學(xué)［M］.朱懷江，譯.北京：石油工業(yè)出版社，2009：4-14.

［21］盧占國(guó)，姚軍，王殿生，等.平行裂縫中立方定律修正及臨界速度計(jì)算［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（4）：162-165.

［22］杜建芬，陳靜，李秋，等.CO2微觀驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，34（6）：131-135．

［23］楊兆中，李小剛，蔣海，等.指進(jìn)現(xiàn)象模擬研究的回顧與展望［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，32（1）：85-88.

［24］羅勁，李銘華，郭麗彬，等.鹽湖盆地復(fù)雜巖性區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法研究：以江漢盆地潛江凹陷為例［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2016，38（2）：273-277.

［25］金強(qiáng)，田飛，張宏方.塔河油田巖溶型碳酸鹽巖縫洞單元綜合評(píng)價(jià)［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2015，37（3）：272-279.

［26］孫凱.CO2吞吐室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)［D］.大慶：東北石油大學(xué)，2014：26-31.

［27］FANCHI J R，SHANG G D，CHRISTIANSEN R L，et al.A source of miscible viscous fingering instabilities［R］.SPE 21587，1990.

［28］朱九成，郎兆新，黃延章.指進(jìn)和剩余油分布的實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997，21（3）：40-42.

（編輯 高學(xué)民）

Mechanism of gas flooding in single fracture of fractured-vuggy carbonate reservoir

WU Jieheng1，2，3，5,ZHAO Fenglan1，2，3，4,HOU Jirui1，2，3，4,SONG Zhaojie1，2，3，4,WANG Yong1，2，3,YANG Liu1，2，3
(1.EOR Research Institute,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.Basic Theory Laboratory of Enhanced Oil Recovery in Low Permeability Oilfield,Tertiary Oil Recovery Key Laboratory,PetroChina,Beijing 102249,China;3.MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;4.Key Laboratory of Exploration and Production for Marine Reservoirs,SINOPEC,Beijing 100083,China;5.Changqing Division of CPL,Xi′an 710200,China)

In order to explore the rule of gas channeling in gas flooding of the fractured-vuggy carbonate reservoir,based on the oil and gas flow characteristics in a single fracture,several visual fracture models with different apertures were designed using organic glass,and the nitrogen injection experiments were carried out to model the gas flooding in fractured-vuggy carbonate reservoirs.The results show that,for a given fracture aperture,as the gas injection rate increases,the displacement shape changes from piston-like displacement to non-piston displacement,and the gas replacing oil ratio decreases.The gas channeling factor and pseudo-linearvelocity of gas displacement can be well fitted with fraction equation regardless of the fracture aperture,and the gas channeling factor could reach a maximum value.The larger the fracture aperture is,the lower the maximum value of gas channeling factor is. The prediction plate of fluid flow region during gas displacing oil in single fracture was built based on the gas channeling factor.It could be used to research the gas channeling in fracture at different fracture apertures and gas injection rates,and also it could serve as an essential tool to study the fluid flow mechanisms and production performance in fractured-vuggy carbonate reservoirs.

fractured-vuggy carbonate reservoir;fracture;gas channeling;flow law;gas channeling factor

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“碳酸鹽巖縫洞型油藏提高采收率基礎(chǔ)研究——提高采收率方法研究及優(yōu)化”（2011CB201006）；國(guó)家科技重大專項(xiàng)專題“縫洞型油藏泡沫輔助氣驅(qū)提高采收率技術(shù)研究”（2016ZX05014-004-006HZ）：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“縫洞型碳酸鹽巖油藏多相流體流動(dòng)規(guī)律與剩余油形成機(jī)理研究”（51504268）；中國(guó)石油大學(xué)（北京）科研基金項(xiàng)目“縫洞型碳酸鹽巖油藏提高采收率技術(shù)研究”（2462014YJRC053）

TE321

A

10.6056/dkyqt201606018

2016-04-20；改回日期：2016-09-15。

吳頡衡，男，1989年生，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)。E-mail：714431232@qq.com。

吳頡衡，趙鳳蘭，侯吉瑞，等.縫洞型油藏單裂縫中氣驅(qū)油規(guī)律［J］.斷塊油氣田，2016，23（6）：772-777.

WU Jieheng，ZHAO Fenglan，HOU Jirui，et al.Mechanism of gas flooding in single fracture of fractured-vuggy carbonate reservoir［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（6）：772-777.