1恒定净围压实验方案
实验开始前，设定净围压为2MPa，即保持围压始终比岩心入口压力高2MPa，实验分别按照恒定注入压力和恒定注入流量2种方法进行，恒定注入压力实验设定注入压力分别为1.0、0.8、0.6、0.4、0.3、0.2MPa，测定不同压力下的稳定流量，恒定注入流量实验设定的流量分别为0.001、0.003、0.005、0.008、0.010、0.015mL/min，测定不同流量下的压差，依据测定的流量和压差值回归拟合求取启动压力梯度的大小。实验步骤如下：①将岩心烘干48h，测定岩心的长度、直径和克氏气测渗透率；②将岩心抽真空12h饱和标准盐水，而后放入岩心夹持器，接通流程，对仪器初始值调零，设置净围压为2MPa；③缓慢施加初始围压2MPa，打开驱替泵，以恒定的压力（流量）注入实验盐水；④待流量（压力）稳定后，记录该压力下的流量（压力）值，更换下一压力点；⑤直至测定所有设定压力（流量）点，结束实验。
2实验分析
2.1恒定围压实验
实验过程中保持围压恒定30MPa，实验结果见表1。在恒定压力注入实验流体的实验中，随着压力梯度的增加，采出流量逐渐增加，流量和压力梯度符合直线关系，相关系数在0.9以上，根据实验点回归拟合，求得的拟启动压力梯度为0.1839MPa/m，可见在较低的压力梯度下，非线性不明显，可以通过直线拟合的方法求取拟启动压力梯度。对于恒定注入流量实验，将实验结果的压差折算成压力梯度，按照线性回归拟合，求得的拟启动压力梯度为0.1888MPa/m；在恒定注入流量下，随着实验的进行，压力逐渐升高，压力梯度逐渐增大，采出液体流量也逐渐增加，直至采出流量稳定，压力稳定。但实验过程中压力上升得较慢，上升到一定值后缓慢下降，而后又上升，起初振动幅度较大，类似阻尼振动的动态变化过程，随着注入时间的延长，振幅越来越小，直至最后趋于稳定，整个过程耗时较长，极不经济。在恒定围压模式下，流体无论以何种方式注入，都会由于注入参数的增加而引起相应骨架变形程度的减小，一定的注入压力对应着一定的骨架形变量，注入压力越大，岩心骨架应力形变量越小，渗透率得到部分恢复，渗透效果变好，渗流能力变得相对大一些；在恒定注入流量过程中也出现上述类似的变化规律。在注入压力梯度稍大的情况下，可能会出现实验点偏离直线而凹向流量轴，因此经回归拟合测得的拟启动压力梯度往往数值偏大。
2.2恒定净围压实验
实验设定净围压为2MPa，实验结果见表1。在恒定注入压力方式下，围压恒定，整个岩心骨架受力处于静态稳定中，岩心渗流稳定速度较快，从注入开始到渗流稳定所需要的时间较短，将实验点线性回归拟合求得拟启动压力梯度为0.1660MPa/m。在恒定流量注入方式下，按照数据拟合求得拟启动压力梯度为0.1655MPa/m。在恒定注入压力实验方式下，孔隙压力的增加同样导致围压的自动调整，因此对于岩石本体，受力不变，岩心骨架变形程度也是恒定的，岩心的渗透率几乎没有变化，即使再增加注入压力，流量也不会偏离直线太多，这样在恒定渗透率条件下测得的启动压力才和该块岩心的实际启动压力梯度值符合。在一定注入流量下，随着注入压力的升高，围压一直变化，由于系统检测压力值是有间隔的，井口压力的变化使岩心总是重复着变形和恢复2个过程，直至进口压力恒定。恒定净围压，对于岩心本体来说，始终处于动态平衡中，孔隙中的流体受力逐渐增加，岩心本体受力不变，总是从一个净压力差调整到下一个相同的净压力差，因此，从实验开始到稳定所需的时间会很长。以注入流量为0.005mL/min压力变化过程为例，在注入初期，压力平稳上升，直至最高点为0.621MPa，而后降低至0.572MPa，而后再上升，如此循环，类似阻尼振动，产生了围绕稳定值0.588MPa上下波动的振荡过程，振动幅度越来越小，直至最后稳定在0.588MPa。
3评价与优选
上述2种围压控制模式下，得到4组实验结果，通过对比发现，恒定围压模式下2种注入方式测定的启动压力数值相差不大，但都偏高。考虑到低渗岩心不同于一般的中高渗岩心，在围压施加过程中，可能由于岩心变形发生应力敏感，导致上覆压力的增加，引起渗透率的大幅下降。因此室内实验时，在恒定围压模式下注入参数增加的过程中，恒定流量和恒定压力，都会由于净围压的减小而使渗流效果变好，使得实验点偏向流量轴，从而使回归直线在压力梯度轴的交点变大，即启动压力梯度数值变大。在油田实际开发过程中，随着油藏开发的进行，地层压力会有所下降，储层受到的有效应力增大，储层的孔隙空间减小，渗流能力降低，特别是对于裂缝性储层，有效应力的影响更加明显。二次采油中注水的目的就是补充地层损失能量，提高孔隙流体压力，以此提高压力梯度。在实际地层中启动压力梯度是多种因素综合作用下表现出来的结果，由于持续注水补充了地层压力的损失，孔隙压力梯度变化的幅度并不大，因此岩石本体受到的有效应力变化并不明显。在室内测试启动压力梯度时，采用恒定净围压模式可以使岩石有效应力恒定，恒定注入压力可使岩石孔隙压力不发生大的波动，因此测试启动压力耗时较短，且模拟地层的精度也较高，因此恒定净围压模式下的恒定压力注入实验是比较理想的实验方法。
4结论
（1）在室内实验计算拟启动压力梯度时，可以按照实验点回归拟合直线的方法求得。（2）在恒定围压模式下所测得启动压力梯度数值往往偏差较大，不能反映岩心实际情况，为适当降低实验误差，可在净围压高于11MPa下进行实验，测试结果有一定可信度。（3）在恒定净围压模式下，测试数据可靠，恒定流量注入时由于压力动态变化较大压力稳定较慢，恒定压力注入时由于岩心骨架变形稳定压力稳定较快。（4）综合分析认为，室内测定启动压力梯度较为理想的围压控制模式是在恒定压力注入方式下的恒定净围压模式。
作者：田巍 朱维耀 朱华银 和雅琴 信朝选 单位：北京科技大学 中油勘探开发研究院廊坊分院
