3.2不同因素對解封過程影響特征

3.2.1裂縫內壓力

裂縫內壓力對基質孔隙中氣驅排水速率和解封效率（氣驅排水的驅替效率）等有重要影響，不同裂縫壓力（回壓）下微觀孔隙中氣驅排水動態過程和解封效率隨時間變化如圖6所示。從圖中可以看出，注入氣體首先沿大孔隙推進，由于氣體黏度相對較低，所以氣體指進現象明顯。不同裂縫壓力下氣驅排水前緣推進速度存在較大差異，裂縫壓力越低，氣體推進速度越快，前緣突進現象越明顯，限制了氣體的微觀波及效率，導致解封效率降低。這是由于裂縫壓力升高能夠引起基質體系中孔隙壓力的升高，導致基質孔隙里面的水受高孔隙壓力影響會提高其動用程度，從而改善了其流動性；同時，基質孔隙中水的飽和度越高，需要更高的裂縫壓力才能動用，因此氣體解封效率越高。另外，孔隙中平均壓力越高，氣體黏度和密度越大，氣水流度比越低，氣驅水過程活塞式效應更強，所以表現出氣體突破壓差更大，解封突破時間更長，解封效率更高。

圖6不同裂縫壓力下解封過程的流體微觀分布與解封效率變化圖

3.2.2潤濕反轉劑濃度

潤濕反轉劑能夠改善孔隙表面潤濕性和降低氣水界面張力，且不同濃度的潤濕反轉劑作用后，孔隙表面的潤濕角和氣水界面張力會發生變化，影響解封過程中的流體微觀分布和解封效率。建立潤濕反轉劑濃度分別為0、0.001 5%、0.003 0%和0.010 0%的模型，且不同潤濕反轉劑濃度下的界面張力和潤濕角參數根據界面性質測試實驗結果設置，研究不同濃度潤濕反轉劑對流體微觀分布演化特征和解封效率的影響（圖7）。從圖中可以看出，隨著潤濕反轉劑濃度從0增加到0.010 0%，氣驅水波及范圍和出口端見氣時間均呈現先降低后增加的趨勢，最終解封效率也呈現出逐漸降低的趨勢，0.003 0%時與0.010 0%時接近，二者解封實驗獲得的解封壓差也較為接近。由于隨著潤濕反轉劑濃度的增加，孔隙壁面潤濕性和氣水界面張力同時變化，表明不同潤濕反轉劑濃度下呈現出的變化規律并非單調變化，因此分別設計了界面張力相同潤濕角不同和潤濕角相同界面張力不同的概念模型，厘清兩個因素對解封特征參數的影響規律。

圖7不同潤濕反轉劑濃度下解封過程的流體微觀分布與解封效率變化圖

3.2.3潤濕性

孔隙表面潤濕性對注氣解封過程及流體微觀分布具有較大影響。建立120°、90°和60°等3種不同潤濕角的模型分別代表潤濕反轉劑作用后疏水、中性潤濕和親水的情形，研究不同潤濕性條件下流體微觀分布演化特征和解封效率差異性（圖8）。從圖中可以看出，孔隙壁面親水條件下，注入氣體沿著阻力小的大孔喉快速竄流，出口端見氣較早，說明孔隙壁面親水有助于水封氣藏的快速解封；但解封過程中氣體很難進入小孔喉區域內，這是由于親水孔隙中的毛細管力對氣驅流動產生較強的抑制作用，且微觀竄流通道內孔隙表面形成水膜，導致氣體微觀波及效率降低，局部區域仍具有較高的含水飽和度，解封效率較低。孔隙壁面疏水條件下，毛細管力是氣驅水的動力，緩解了毛細管指進引起的水相快速突破，一定程度地促進了注氣解封驅替前緣的均勻發展，導致氣體微觀波及效率升高，因此，疏水孔隙的解封過程氣體突破較慢，但解封效率較高。而孔隙壁面中性潤濕條件下，解封過程的突破時間和解封效率介于前兩者之間。因此，隨著潤濕反轉劑濃度的增加，潤濕反轉劑能夠將孔隙表面潤濕性由親水轉化為疏水，對解封過程產生一定的抑制作用，但能夠大幅提高解封效率。

圖8不同潤濕角下解封效率變化圖

3.2.4氣水界面張力

氣水界面張力對注氣解封過程及流體微觀分布具有較大影響。建立70 mN/m、40 mN/m和20 mN/m等3種不同的氣水界面張力的模型，分別代表潤濕反轉劑作用后的氣水界面張力變化情況，研究不同氣水界面張力條件下流體微觀分布演化特征和解封效率差異性（圖9）。從圖中可以看出，隨著氣水界面張力的降低，毛細管力減小，大幅降低注氣解封過程流體流動阻力，促進了氣相優勢通道的快速形成，說明氣水界面張力的降低有助于減小解封壓力，實現水封氣藏的快速解封；但同時氣水界面張力的降低，會導致氣體微觀波及效率降低，部分區域仍具有較高的含水飽和度，解封效率略微降低。因此，隨著潤濕反轉劑濃度的增加，潤濕反轉劑能夠降低氣水界面張力，對解封過程產生明顯的促進作用，但解封效率會略微降低。

圖9不同氣水界面張力下解封效率變化圖

綜上所述，潤濕反轉劑能夠改善孔隙表面潤濕性和降低氣水界面張力，隨著潤濕反轉劑濃度的增加，孔隙壁面潤濕性由親水性轉化為疏水性，對指進現象有明顯的抑制作用，擴大了氣體的波及系數，能夠大幅提高解封效率；同時氣水界面張力降低，對指進現象產生一定的促進作用，小幅降低氣體的波及系數，解封效率略微降低。因此，隨著潤濕反轉劑濃度的增加，由于表面潤濕性和氣水界面張力的共同作用，解封壓差呈現先增加后降低的趨勢，而解封效率呈現先降低后上升的趨勢。

4結論

通過裂縫性水封氣藏解封壓差測試實驗和微觀排水孔隙尺度模擬，明確了儲層滲透率、潤濕性、水封程度和裂縫壓力等因素對解封壓差和微觀氣驅排水過程的影響規律，建立了裂縫性水封氣藏解封壓差預測模型，揭示了解封過程中流體微觀分布變化規律及微觀排水特征，取得以下主要創新性認識：

1）解封壓差是評價裂縫性水封氣藏解封難易程度的重要指標，儲層滲透率、水封程度和裂縫壓力是影響解封壓差的關鍵因素。在低滲透率儲層中，水封段塞的存在會對氣體流動產生較大阻力，增加氣體突破的難度，導致水封傷害程度增大和注氣解封壓差較大；隨著水封程度增加，流動阻力增大，使解封壓差呈現增加趨勢；當裂縫壓力增加時，裂縫性水封氣藏解封壓差相應增大；在此基礎上，建立了水封氣解封壓差預測模型，能夠較好地預測裂縫性水封氣藏解封壓差。

2）解封壓差也受到儲層潤濕性和氣水界面張力的影響。可以通過潤濕反轉劑作用改善多孔介質壁面的潤濕性，降低氣水界面張力，促進氣體在多孔介質中的流動，氣相更易穿透水相，出口端將提前見氣，從而降低解封壓差；基質的滲透率越高，潤濕反轉劑更容易進入孔隙吼道并改善壁面性質，解封壓差的降低幅度更顯著；但隨著潤濕反轉劑濃度的增加，由于孔隙表面潤濕性和氣水界面張力的共同作用，解封壓差呈現先增加后降低的現象。

3）解封效率是評價裂縫性水封氣藏解封效果的重要指標，且不同因素對解封壓差和解封效率的影響機理存在差異。當裂縫壓力增加時，氣體微觀波及效率提高，解封效率增加；隨著潤濕反轉劑濃度的增加，解封效率呈現先降低后略微上升的變化趨勢；孔隙壁面潤濕性由親水性轉化為疏水性，對指進現象有明顯的抑制作用，擴大了氣體的波及系數，能夠大幅提高解封效率；同時氣水界面張力降低，對指進現象產生一定的促進作用，解封效率略微降低。