毛細管壓力

毛細管壓力對油水兩相滲流具明顯影響。對於高滲透油藏，通常只考慮油水界面達到平衡狀態的毛細管壓力，而忽略毛細管壓力的動態效應。但低滲透油藏由於孔喉細小，滲透率低，孔隙流體滲流速度低，其滲流規律和常規的高滲透油藏差別顯著，油水界面未達到平衡狀態時的毛細管壓力動態效應更加顯著，對油水滲流規律及水驅油開發特徵影響更大，因此有必要分析低滲透油藏毛細管壓力的動態效應。

毛細管壓力大小與界面張力、岩石潤濕性及孔隙半徑等有關。國內外學者對毛細管壓力進行了大量研究，主要集中在兩個方面：

1.對濕相和非濕相流體界面達到平衡狀態的靜態毛細管壓力的研究，認為毛細管壓力是濕相飽和度的函數。以洪世鐸為代表的多數中國學者只研究了油水界面平衡狀態下的靜態毛細管壓力及其對低滲透油藏水驅油效果的影響，認為毛細管壓力只是含水飽和度的函數。

2.對濕相和非濕相流體界面未達到平衡狀態時的動態毛細管壓力的研究。以Hassanizadeh 為代表的國外學者研究了動態毛細管壓力的效應，認為在非穩態運動過程中，毛細管壓力不斷變化，其不僅是濕相流體飽和度的函數，還受到濕相流體飽和度變化率的影響。

只有少數中國學者對濕相和非濕相流體界面非平衡狀態下的動態毛細管壓力開展了研究工作。王中才等通過微米級毛細管水油驅替實驗研究了毛細管壓力的變化，他們利用圓柱形石英毛細管來模擬多孔介質，發現了純水驅替正癸烷過程中毛細管壓力的變化現象，但沒有對動態毛細管壓力的作用機理作詳細論述，對其影響規律也未作定量描述。

對於低滲透油藏，油水兩相滲流滿足非達西滲流規律，存在啟動壓力梯度。為了考察低滲透油藏動態毛細管壓力與非達西滲流規律以及啟動壓力梯度的關係，利用所建立的一維水驅油滲流模型，先給定某一產量值，然後計算沿程壓力分佈，得到沿程平均壓力梯度；然後給定不同的產量，可得到不同的壓力梯度值，從而得到產量-壓力梯度關係曲線，並求出啟動壓力梯度值。結果顯示：在油水兩相滲流情況下產量和壓力梯度關係曲線都不是過原點的直線，存在明顯的啟動壓力梯度。毛細管動態係數值越大（岩心滲透率越低），毛細管壓力動態效應越明顯，啟動壓力梯度值越大。低滲岩心油水滲流實驗規律和本模型的計算結果吻合。可見低滲透油藏油水兩相動態毛細管壓力是導致油水兩相流動符合非達西滲流規律的原因之一。

利用建立的數學模型，計算分析了動態毛細管壓力對一維水驅油過程的影響，比較了僅考慮靜態毛細管壓力情況和考慮動態毛細管壓力情況下水驅效果的差別，並分析造成這種差別的原因，如考察分析了油藏不同位置（注水井附近和採油井附近區域）含水飽和度變化率的差別、沿程壓力分佈和壓力損失的差別等。

1.考慮靜態毛細管壓力與動態毛細管壓力的水驅效果對比分析

考慮動態毛細管壓力條件下，見水時間延遲，見水時平均剩餘油飽和度增大，采出程度降低。這是因為與靜態毛細管壓力相比，動態毛細管壓力多考慮了含水飽和度變化率對滲流的影響，水驅油過程中滲流阻力更大，所以水驅油速度變慢，見水時間延遲，平均剩餘油飽和度增大，采出程度下降。

2.注水井到採油井沿程壓力變化對比分析

考慮靜態毛細管壓力與動態毛細管壓力下注水井附近沿程壓力對比分析結果。內邊界條件為生產井定井底流壓採油。與考慮靜態毛細管壓力的沿程壓力相比，考慮動態毛細管壓力情況下的沿程壓力損失更大，因而導致沿程壓力值上升。

3.產油量隨時間變化對比分析

考慮動態毛細管壓力時的產油量低於只考慮靜態毛細管壓力時的產量，這是因為與考慮靜態毛細管壓力情況相比，考慮動態毛細管壓力時多考慮了含水飽和度變化率對滲流的影響，水驅油滲流阻力更大，所以產油量減小。可見，若在做生產預測時只考慮靜態毛細管壓力，則會導致預測的產量值比實際值偏高。

考慮靜態毛細管壓力下的含水飽和度變化率相比，考慮動態毛細管壓力時的含水飽和度變化率較大，飽和度場變化較快，尤其注入井端和採油井產出端附近區域的含水飽和度變化較快，動態毛細管壓力作用顯著。

通過測定數值模擬研究，定量描述了低滲透油藏動態毛細管壓力及其對油水兩相滲流的影響。結果表明，低滲透油藏毛細管壓力的動態效應非常顯著，不能忽略；動態毛細管壓力和濕相飽和度變化率之間近似為線性關係，且不同滲透率岩心的毛細管動態係數大小不盡相同，岩心滲透率越低，毛細管動態係數值越大，毛細管動態效應越明顯，啟動壓力梯度越大。認為毛細管壓力動態效應是造成低滲透油藏油水兩相流動符合非達西滲流規律的原因之一，會對水驅油前緣的推進速度、沿程壓力分佈、見水時間、產油量、采出程度等開發指標產生影響。