随着低渗透油藏开发实践及开发效果，要求对低渗透油藏中渗流规律进行深入研究。大量的实验研究结果证明^[1-4]，低渗透油藏中流体的流动不遵循达西定律，只有当驱替压力梯度大于某一临界值时地层中流体才开始流动，这个临界值称为启动压力梯度。在实验室中，启动压力梯度的测定通常依据实验压差和流量的关系，由于实验测定的参数和实际地层参数存在较大差异，因此两种方法确定的启动压力梯度存在较大差异^[5]。本文采用新疆油田石南21井区头屯河组低孔低渗油藏作为研究对象，结合该油藏投产初期的测试数据，利用相关公式得到该油藏的实际启动压力梯度值。通过对计算结果的统计分析，得到渗透率与启动压力梯度的对应关系，并据此分析油水井间储层动用情况，对实际油藏不同渗透率层位开发进一步认识。

1 低渗透油藏的渗流机理

储层的渗流能力在某种程度上反映了储层岩石的孔隙结构。储层中流体的渗流能力越差，则岩石物性越差，平均孔喉半径越小，即岩石中的小孔喉基数占总孔隙体积的比例就越大，孔隙内固液间的边界流体在整个孔隙系统中所占的百分比越大。当岩石渗透率较小时，岩石孔喉内部液相与固相界面间的相互作用力就越大，这种相互作用力会改变岩石中流体的性质，同时让低渗透储层岩石中流体的渗流方式变得复杂^[6-8]。在低渗透油藏中，地层流体在渗流时存在启动压力梯度。

实验及开发实践证实，在低渗透油藏中，随着储层中驱替压力梯度提高，渗流过程分为以下3种阶段：流体的非流动阶段、流体的非线性渗流阶段和流体的拟线性渗流阶段。即在不同压力梯度下，流体渗流有以下特点^[9-10]：(1)当驱动压力梯度较低时，油藏中流体渗流速度呈非线性曲线的特点；(2)当驱动压力梯度大于某界限值时，渗流速度呈线性增加；(3)渗流速度变化特征与岩石的物性及流体黏度也有关，原油黏度越大或渗透率越低，启动压力梯度越大。

2 启动压力梯度的确定

假定无限大均质低渗油藏，某一口直采油井关井恢复测压，因存在启动压力梯度，关井恢复压力不可能达到原始地层压力^[11]。启动压力梯度的计算公式可由压力恢复试井方法确定^[12]

$ G=\frac{\text{ }\!\!\pi\!\!\text{ }\phi {{C}_{\text{t}}}h{{r}_{\text{w}}}{{\left( \Delta p \right)}^{2}}}{2{{q}_{\text{c}}}B}\left( 1+\sqrt{1+\frac{4{{q}_{\text{c}}}B}{3\text{ }\!\!\pi\!\!\text{ }\phi {{C}_{\text{t}}}hr_{\text{w}}^{2}\Delta p}}~ \right) $

(1)

式中：G-启动压力梯度，MPa/m；$\phi$-孔隙度，%；$C_{\rm{t}}$-综合压缩系数，MPa^-1；h-油层厚度，m；$r_{\rm{w}}$-井筒半径，m；$\Delta p$-生产压差，MPa；$q_{\rm{c}}$-累积产油量，m³；B-原油体积系数，无因次。

考虑到实际生产情况下，排除井筒自身半径，可将式(1)简化为

$ G={{\left[\frac{\text{ }\!\!\pi\!\!\text{ }\phi {{C}_{\text{t}}}h{{\left( \Delta p \right)}^{3}}}{3{{q}_{\text{c}}}B} \right]}^{0.5}} $

(2)

由采油井关井测压及岩石的物性资料，采用式(2)可得到油藏的平均启动压力梯度

3 研究区油藏启动压力梯度的确定

本文利用新疆油田石南21井区头屯河组油藏的试井数据，通过式(2)结合油藏的物性参数(孔隙度14.3%，原油体积系数1.307)，计算17口井的启动压力梯度，绘制与渗透率之间的关系曲线(图 1)。综合确定研究区平均启动压力梯度为0.004 686 MPa/m。

从图 1中可以看出，随着岩石渗透率的增大，储层中流体的启动压力梯度呈幂级数递减，渗透率越小，启动压力梯度越大。同时反映出低渗透油藏在开发过程中，多层同时开发，不同物性的储层，流体在渗流时所需克服的启动压力梯度也不同，各层的开发效果也不同，物性越差的储层，难被动用，开发效果越差。

4 利用驱动压力梯度、井间压力分布及渗透率认识储层动用

图 2为检查井J599所在井区井网分布及对应的分层渗透率分布情况，该井位于注水井SN6463和采油井SN6484连续的中点，在两井主流线的中间部位，该处的地层渗透率约为SN6463和SN6484处的平均值。

根据注水井SN6463和采油井SN6484的测试资料，用试井软件可求得注采井之间的压力分布，得到驱动压力梯度分布(图 3)，根据启动压力梯度与渗透率关系反算出可动用渗透率(图 4)。

由图 4可知，在注采井间170m处压力梯度降到最低值约0.005 MPa/m，可得到井间可动用的渗透率下限不低于6.70 mD时该处储层流体才有可能被启动。

而根据地质资料和现场试验结果分析得到，位于老注水井SN6463和老采油井SN6484井之间的检查井J599井钻遇的${{\rm{J}}_2}t_2^1$、${{\rm{J}}_2}t_2^2$、${{\rm{J}}_2}t_2^3$层的平均渗透率值依次为2.72，10.26，27.74 mD (图 2)。${{\rm{J}}_2}t_2^1$的物性最差，${{\rm{J}}_2}t_2^3$的物性最好，所在的3个小层渗透率平面分布如图 2所示。由此可知，在老井网井距中，注采压差一定时：${{\rm{J}}_2}t_2^1$层流体很难被启动，必然形成剩余油分布；${{\rm{J}}_2}t_2^2$层部分区域流体刚好被动用，动用程度也较差；${{\rm{J}}_2}t_2^3$层平均渗透率值远大于流体所需启动的临界渗透率值，储层可被完全动用。

由于生产层位物性差异，检查井J599初期射孔${{\rm{J}}_2}t_2^3$，平均日产液17.6 t，日产油1.7 t，含水率90.3%，电阻率值差9 Ω·m，根据产吸剖面及测井解释资料证实为强水淹层(图 5，图 6)；后上返至${\rm{J}}_{2}t_{2}^{1}$~${{\rm{J}}_2}t_2^2$层生产，初期日产液5.4 t，日产油5.2 t，含水3.7%，后来因能量不足，关井25 d。目前日产液7.5 t，日产油7.1 t，含水5.0%，生产效果仍然较好。J599井试油资料也证实了注水井SN6463与采油井SN6484井之间主流线上物性较好的${{\rm{J}}_2}t_2^3$层为主要动用层段，水推进快，水淹程度大，而上部物性较差的${{\rm{J}}_2}t_2^1$+ ${{\rm{J}}_2}t_2^2$层动用程度较差。由此可以看出，存在启动压力梯度的低渗储层，启动压力梯度越大，储量的动用程度越小^[13-18]。

本文主要分析注采井主流线上的流体流动情况，对于非主流线上，驱动压力梯度较小，储层动用要差于主流线，因此，高剩余油饱和度的分布区会更大。

5 结论

(1) 低渗透油藏中流体渗流不遵循达西定律，存在启动压力梯度，渗透率越小，启动压力梯度越大。

(2) 根据理论推导公式，利用实际生产动态数据计算出的启动压力梯度，比实验室内所测得的启动压力梯度更具有积极的现实意义。

(3) 油藏启动压力梯度对油藏的储层动用有着很大的影响，启动压力梯度越大储层越难动用。