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摘要：凝析油气在渗流过程中会发生相变，因此比常规油气渗流更为复杂。本文建立了一套高温、高压条件下微观可视实验仪器，通过微观渗流实验研究凝析油气在多孔介质中聚集、分布及渗流。微观实验研究结果表明：凝析油流动方式主要有悬浮流动、贴壁爬行、段塞流三种；对比不同驱替速度对凝析油驱替效率的影响可以得出驱替速度越高，凝析油驱替效率越低，最终气测渗透率越低。
关键词：凝析油气；多孔介质；微观渗流；分布；驱替速度
中图分类号：TE5文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-02-00-02
凝析油气在储层多孔介质中的渗流是一个复杂的热动力不平衡物质交换过程，储层多孔介质提供了渗流的空间几何形态和边界状况。在渗流过程中，除服从一定的力学作用规律外，伴随着渗流过程，在储层中会出现各种各样的物理化学现象，如传质、吸附、相态变化等，因此清楚地认识凝析油气在近井地带的渗流和分布规律，可为凝析气藏的高效开发提供重要的理论依据。因此，有必要研究凝析油气在多孔介质中的微观渗流机理。
一、多孔介质中凝析油气混合物渗流特征
凝析油气在储层多孔介质中的渗流受许多特殊因素的影响，与其他形式的两相渗流有着很大的差异，具有自己的特点[1—4]：
（一）在凝析气藏开发过程中，由于凝析气具有逆行凝析行为，因而压降会导致气相中重烃逐步凝析成为凝析油，发生相态变化。这样，一方面气相中凝析油含量降低导致其渗流特性发生改变；另一方面逆行凝析形成的凝析油大量在井筒地带聚集，使得井周地带凝析油饱和度很高，从而可能参与流动，这也会影响流向井眼的气流，而且这种影响随时变化。同时由于相态变化，相间传质，凝析油气两相各自的组成、密度、粘度等流体参数也不断发生改变，这些都会影响到凝析油气的渗流。
（二）当储层中析出凝析油后，储层中就同时存在气、液两相流体，由于孔隙中流体的毛管干扰，两相中压力不等，从而会产生毛管压力的作用。从数学角度考虑了毛管力时的凝析油气渗流问题变得复杂化，而且只有在某些特定的情况下才能求解。一般来讲，在比较均一的储层介质中，毛管力对渗流的影响不可能很大，但由于毛管力是饱和度的函数，因而毛管压力梯度就可由饱和度及饱和度梯度来决定。在非均质或裂缝性储层以及饱和度梯度较大的地方，毛管压力梯度有可能很大，从而会对渗流条件及相的分布产生明显的影响，因而毛管压力作用不可忽略。
（三）凝析油气在储层多孔介质中渗流，孔隙介质由于其巨大的比面而具有较强的吸附能力，流体因而以吸附态和自由态两种状态存在。吸附作用[5]一方面降低了储层的有效流动孔隙度；另一方面，由于吸附具有选择性，吸附态与自由态流体的组成并不相同，在开发过程中，随地层压力下降，多孔介质表面对流体的吸附作用随着发生变化，因而吸附态、自由态流体的组成也随着变化，从而影响流体的密度、粘度等一系列物性参数。尽管在一般的储层压差下，吸附量的改变较小，然而吸附作用仍对渗流特征具有重要的影响，吸附态流体与自由态流体间质量交换会显著影响渗流特征。
（四）在近井地层的压降梯度超过地层原始平衡水恢复流动所需的启动压差条件下，会使近井地层一部分平衡共存水以分相渗流和蒸发态方式流入井筒形成井底积液，而井底积液则在井筒回压、储层岩石润湿性和微孔隙毛管压力作用下，会向生产层组中低渗层的微毛管孔道产生反向渗吸，形成反渗吸水锁伤害，对低渗低产凝析气井，这一现象尤为严重。
二、凝析油的微观渗流特征实验研究
（一）实验方法
为了分出在多孔介质中的油与水的颜色，采用在多孔介质中直接加入油溶性的染料，此染料不溶于水，凝析油一旦与其接触，将会立即与染料反应被染色，从而便于观察并拍摄记录。
将微观模型装入岩心夹持器，在模型中饱和地层水，然后用凝析油驱替地层水建立束缚水饱和度，束缚水饱和度建立后，调节天然气压力（达到不同的速度）驱油，并对相应的驱替动态过程中凝析油的流动和凝析油饱和度的变化情况摄像。实验测试流程见图1。
（二）实验测试步骤
实验如下进行：
1、微观模型样品的选取与制备：首先选取某凝析气藏真实储层岩心，测定其物性：孔隙度为11.85％，渗透率为1.18×10-3€%em2。然后将测定过物性的岩心进行制样，根据微观模型的实验要求，微观模型样品的尺寸为：3.1cm×2.2cm×0.22cm，微模型样品制备好后烘干待用。
2、对微模型样品建立束缚水饱和度：首先将微模型样品装入特制的可视化高压岩心夹持器，施加围压，对微模型样品抽真空饱和地层水，然后用染了色的凝析油驱替，驱替至样品出口无地层水为或采集的画面稳定后为止，即建立好束缚水饱和度。
3、天然气驱替凝析油实验：调节天然气驱替速度，打开岩心夹持器入口阀门向微模型样品注入天然气，并在整个驱替过程中进行动态过程摄像，实时记录建立束缚水饱和度和天然气驱替凝析油的全部动态过程。
（三）实验结果分析
实验记录了20℃低压条件下，凝析油的微观渗流规律。共摄得低速驱替下微观模型流动过程中的微观图片7482张，中速驱替下的微观图片3481张，高速驱替下的微观图片4038张。这些图片能直观的反映凝析油在多孔介质中的流动过程。由于所摄得的图片数量众多，故本文只选取低速（驱替速度=1.14ml/min）驱替条件下有代表性的图片进行分析研究。
图2为干岩样的微观照片，由于岩样中含有石英、云母等矿物成分，实验所用光线为反射光，因此这些矿物在光的照射下反射光出现较亮的部位，此时发亮的部位并不一定代表的是孔隙空间。图3是岩心饱和地层水过程的微观照片，驱替方向已在图中标明。随着驱替时间的增加岩样孔隙中的含水饱和度逐渐增加。图4所示微观模型中已经完全饱和了地层水。对比干岩样的照片可以看出明显的区别，此时孔隙中已经被水占据。
图5中(a)(b)(c) 展示了岩心中饱和地层水后，用凝析油驱替地层水建立束缚水饱和度的过程。随着驱替时间的增加凝析油（图中红色所示）逐渐占据原来水所占据的空间，直至达到平衡状态，即建立起了束缚水饱和度如图(c)所示。通过图5(c)可以看出凝析油驱水结束后，孔隙介质中有大量的凝析油附着在岩石颗粒表面或者滞留在细小的孔隙喉道处。
图6中(a)(b)(c)所示为天然气驱替凝析油过程，在不同的驱替时间凝析油的流动和凝析油饱和度分布状况各不相同，从各图中可以看出明显的区别。气驱结束后凝析油小液滴大部分被天然气携带一起流动穿过大部分孔隙，部分凝析油小液滴附着在孔壁表面上，部分凝析油聚集小孔道内；附着在孔隙壁上的凝析油小液滴，在压力和气体流动产生的表面张力联合作用下，沿着孔隙壁向前爬行形成贴壁爬行流；凝析油聚集段塞后，堵塞天然气流动的通道，在这个阶段，由于凝析油段塞堵塞造成后续的天然气压力不断升高，直到压力克服凝析油段塞阻力时，天然气从孔隙的轴心突入，并同时在孔壁上留下一层厚薄不同的油膜，形成的油膜沿孔隙壁爬行，原来被堵塞的孔隙重新成为天然气流动的通道；当段塞被突破后，孔隙重新成为天然气液流动的通道，凝析油又开始聚集并逐渐演变为下一个段塞，这个过程在天然气液流动过程中循环往复，周而复始。
采用低速、中速、高速三种不同的驱替速度，驱替结束后用驱替气测渗透率，测试结果见表1。对比不同驱替速度对凝析油驱替效率的影响结果见图7。
图7可以看出，天然气驱替速度越高，驱替结束后，岩心中剩余凝析油相对也越多（图中红色部分越多）。
三、认识
（一）凝析气藏压力降至露点压力以下就会出现反凝析现象，形成两相流。有时，在近井带还会形成反渗吸水锁效应。毛管压力、多孔介质、原生水、润湿性等是影响凝析油气渗流的主要因素。
（二）通过微观实验可以清晰地观测到凝析油分布、聚集以及流动的动态过成。凝析油流动方式主要有悬浮流动、贴壁爬行、段塞流。凝析油主要吸附在岩石颗粒表面或滞留在死孔隙和微小孔喉处，这是减少凝析气井产能，造成凝析气藏伤害的主要原因。
（三）在常温微观天然气驱替凝析油的过程中，驱替速度越高，气体突破越早，驱油效率越低，驱替结束后，气测渗透率越低。
参考文献：
[1]李士伦,孙良田,郭平,孙雷.气田及凝析气田开发新理论、新技术[M].北京:石油工业出版社,2005:84-85.
[2]周小平.低渗凝析气井反凝析及水锁伤害机理和解除方法研究[D].西南石油大学,2006.
[3]苏畅,郭平,李士伦,孙良田,孙雷.凝析油气微观流动及相渗规律研究[J].天然气工业,2002,22,(4):61-64.
[4]达内什答,恒基兆业广东,Krinis博士,佩登谟.反凝析的实验研究在多孔介质在储集条件.SPE18316,1998.
[5]杜建芬,黎师纶,孙雷.影响多孔对凝析气混合物渗流规律中的吸附[J].固相萃取,50926,1998.
[6]LianguiDu,雅各克沃克,加里答,教皇.使用溶剂以提高凝析气井产井研究[J].固相萃取,62935,2000.
[7]贾甘纳坦,穆库尔米夏尔马.清洁在低渗透地层研究[J].水块组成,固相萃取,84216,2003.
关键词：凝析油气；多孔介质；微观渗流；分布；驱替速度
中图分类号：TE5文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-02-00-02
凝析油气在储层多孔介质中的渗流是一个复杂的热动力不平衡物质交换过程，储层多孔介质提供了渗流的空间几何形态和边界状况。在渗流过程中，除服从一定的力学作用规律外，伴随着渗流过程，在储层中会出现各种各样的物理化学现象，如传质、吸附、相态变化等，因此清楚地认识凝析油气在近井地带的渗流和分布规律，可为凝析气藏的高效开发提供重要的理论依据。因此，有必要研究凝析油气在多孔介质中的微观渗流机理。
一、多孔介质中凝析油气混合物渗流特征
凝析油气在储层多孔介质中的渗流受许多特殊因素的影响，与其他形式的两相渗流有着很大的差异，具有自己的特点[1—4]：
（一）在凝析气藏开发过程中，由于凝析气具有逆行凝析行为，因而压降会导致气相中重烃逐步凝析成为凝析油，发生相态变化。这样，一方面气相中凝析油含量降低导致其渗流特性发生改变；另一方面逆行凝析形成的凝析油大量在井筒地带聚集，使得井周地带凝析油饱和度很高，从而可能参与流动，这也会影响流向井眼的气流，而且这种影响随时变化。同时由于相态变化，相间传质，凝析油气两相各自的组成、密度、粘度等流体参数也不断发生改变，这些都会影响到凝析油气的渗流。
（二）当储层中析出凝析油后，储层中就同时存在气、液两相流体，由于孔隙中流体的毛管干扰，两相中压力不等，从而会产生毛管压力的作用。从数学角度考虑了毛管力时的凝析油气渗流问题变得复杂化，而且只有在某些特定的情况下才能求解。一般来讲，在比较均一的储层介质中，毛管力对渗流的影响不可能很大，但由于毛管力是饱和度的函数，因而毛管压力梯度就可由饱和度及饱和度梯度来决定。在非均质或裂缝性储层以及饱和度梯度较大的地方，毛管压力梯度有可能很大，从而会对渗流条件及相的分布产生明显的影响，因而毛管压力作用不可忽略。
（三）凝析油气在储层多孔介质中渗流，孔隙介质由于其巨大的比面而具有较强的吸附能力，流体因而以吸附态和自由态两种状态存在。吸附作用[5]一方面降低了储层的有效流动孔隙度；另一方面，由于吸附具有选择性，吸附态与自由态流体的组成并不相同，在开发过程中，随地层压力下降，多孔介质表面对流体的吸附作用随着发生变化，因而吸附态、自由态流体的组成也随着变化，从而影响流体的密度、粘度等一系列物性参数。尽管在一般的储层压差下，吸附量的改变较小，然而吸附作用仍对渗流特征具有重要的影响，吸附态流体与自由态流体间质量交换会显著影响渗流特征。
（四）在近井地层的压降梯度超过地层原始平衡水恢复流动所需的启动压差条件下，会使近井地层一部分平衡共存水以分相渗流和蒸发态方式流入井筒形成井底积液，而井底积液则在井筒回压、储层岩石润湿性和微孔隙毛管压力作用下，会向生产层组中低渗层的微毛管孔道产生反向渗吸，形成反渗吸水锁伤害，对低渗低产凝析气井，这一现象尤为严重。
二、凝析油的微观渗流特征实验研究
（一）实验方法
为了分出在多孔介质中的油与水的颜色，采用在多孔介质中直接加入油溶性的染料，此染料不溶于水，凝析油一旦与其接触，将会立即与染料反应被染色，从而便于观察并拍摄记录。
将微观模型装入岩心夹持器，在模型中饱和地层水，然后用凝析油驱替地层水建立束缚水饱和度，束缚水饱和度建立后，调节天然气压力（达到不同的速度）驱油，并对相应的驱替动态过程中凝析油的流动和凝析油饱和度的变化情况摄像。实验测试流程见图1。
（二）实验测试步骤
实验如下进行：
1、微观模型样品的选取与制备：首先选取某凝析气藏真实储层岩心，测定其物性：孔隙度为11.85％，渗透率为1.18×10-3€%em2。然后将测定过物性的岩心进行制样，根据微观模型的实验要求，微观模型样品的尺寸为：3.1cm×2.2cm×0.22cm，微模型样品制备好后烘干待用。
2、对微模型样品建立束缚水饱和度：首先将微模型样品装入特制的可视化高压岩心夹持器，施加围压，对微模型样品抽真空饱和地层水，然后用染了色的凝析油驱替，驱替至样品出口无地层水为或采集的画面稳定后为止，即建立好束缚水饱和度。
3、天然气驱替凝析油实验：调节天然气驱替速度，打开岩心夹持器入口阀门向微模型样品注入天然气，并在整个驱替过程中进行动态过程摄像，实时记录建立束缚水饱和度和天然气驱替凝析油的全部动态过程。
（三）实验结果分析
实验记录了20℃低压条件下，凝析油的微观渗流规律。共摄得低速驱替下微观模型流动过程中的微观图片7482张，中速驱替下的微观图片3481张，高速驱替下的微观图片4038张。这些图片能直观的反映凝析油在多孔介质中的流动过程。由于所摄得的图片数量众多，故本文只选取低速（驱替速度=1.14ml/min）驱替条件下有代表性的图片进行分析研究。
图2为干岩样的微观照片，由于岩样中含有石英、云母等矿物成分，实验所用光线为反射光，因此这些矿物在光的照射下反射光出现较亮的部位，此时发亮的部位并不一定代表的是孔隙空间。图3是岩心饱和地层水过程的微观照片，驱替方向已在图中标明。随着驱替时间的增加岩样孔隙中的含水饱和度逐渐增加。图4所示微观模型中已经完全饱和了地层水。对比干岩样的照片可以看出明显的区别，此时孔隙中已经被水占据。
图5中(a)(b)(c) 展示了岩心中饱和地层水后，用凝析油驱替地层水建立束缚水饱和度的过程。随着驱替时间的增加凝析油（图中红色所示）逐渐占据原来水所占据的空间，直至达到平衡状态，即建立起了束缚水饱和度如图(c)所示。通过图5(c)可以看出凝析油驱水结束后，孔隙介质中有大量的凝析油附着在岩石颗粒表面或者滞留在细小的孔隙喉道处。
图6中(a)(b)(c)所示为天然气驱替凝析油过程，在不同的驱替时间凝析油的流动和凝析油饱和度分布状况各不相同，从各图中可以看出明显的区别。气驱结束后凝析油小液滴大部分被天然气携带一起流动穿过大部分孔隙，部分凝析油小液滴附着在孔壁表面上，部分凝析油聚集小孔道内；附着在孔隙壁上的凝析油小液滴，在压力和气体流动产生的表面张力联合作用下，沿着孔隙壁向前爬行形成贴壁爬行流；凝析油聚集段塞后，堵塞天然气流动的通道，在这个阶段，由于凝析油段塞堵塞造成后续的天然气压力不断升高，直到压力克服凝析油段塞阻力时，天然气从孔隙的轴心突入，并同时在孔壁上留下一层厚薄不同的油膜，形成的油膜沿孔隙壁爬行，原来被堵塞的孔隙重新成为天然气流动的通道；当段塞被突破后，孔隙重新成为天然气液流动的通道，凝析油又开始聚集并逐渐演变为下一个段塞，这个过程在天然气液流动过程中循环往复，周而复始。
采用低速、中速、高速三种不同的驱替速度，驱替结束后用驱替气测渗透率，测试结果见表1。对比不同驱替速度对凝析油驱替效率的影响结果见图7。
图7可以看出，天然气驱替速度越高，驱替结束后，岩心中剩余凝析油相对也越多（图中红色部分越多）。
三、认识
（一）凝析气藏压力降至露点压力以下就会出现反凝析现象，形成两相流。有时，在近井带还会形成反渗吸水锁效应。毛管压力、多孔介质、原生水、润湿性等是影响凝析油气渗流的主要因素。
（二）通过微观实验可以清晰地观测到凝析油分布、聚集以及流动的动态过成。凝析油流动方式主要有悬浮流动、贴壁爬行、段塞流。凝析油主要吸附在岩石颗粒表面或滞留在死孔隙和微小孔喉处，这是减少凝析气井产能，造成凝析气藏伤害的主要原因。
（三）在常温微观天然气驱替凝析油的过程中，驱替速度越高，气体突破越早，驱油效率越低，驱替结束后，气测渗透率越低。
参考文献：
[1]李士伦,孙良田,郭平,孙雷.气田及凝析气田开发新理论、新技术[M].北京:石油工业出版社,2005:84-85.
[2]周小平.低渗凝析气井反凝析及水锁伤害机理和解除方法研究[D].西南石油大学,2006.
[3]苏畅,郭平,李士伦,孙良田,孙雷.凝析油气微观流动及相渗规律研究[J].天然气工业,2002,22,(4):61-64.
[4]达内什答,恒基兆业广东,Krinis博士,佩登谟.反凝析的实验研究在多孔介质在储集条件.SPE18316,1998.
[5]杜建芬,黎师纶,孙雷.影响多孔对凝析气混合物渗流规律中的吸附[J].固相萃取,50926,1998.
[6]LianguiDu,雅各克沃克,加里答,教皇.使用溶剂以提高凝析气井产井研究[J].固相萃取,62935,2000.
[7]贾甘纳坦,穆库尔米夏尔马.清洁在低渗透地层研究[J].水块组成,固相萃取,84216,2003.