注水是补充低渗致密砂岩油藏能量的常用手段,注水开发低渗致密砂岩油藏时,普遍存在注入压力高、油井见效慢和注入水沿裂缝突进等问题。为解决这些问题,需解释并表征低渗透油藏(特别是超低渗、致密油藏)内的动态毛管效应,以明确注水过程中的毛管压力和渗流特征,并解释动态毛管效应影响下的非达西渗流现象以及微观驱油特性。因此,本文围绕低渗致密砂岩油藏注水过程中的动态毛管效应,系统开展其特征、机理、模型及应用研究。以低渗致密砂岩油藏为研究对象,开展了一系列储层和流体特征实验研究,包括矿物组分分析、孔隙结构可视化观测、孔隙结构特征分析、物性特征分析和基本渗流特征分析等。实验结果表明,低渗致密砂岩油藏注水过程中动态毛管效应明显,存在边界层效应和边界滑移效应。自主研发了动态毛管效应测试系统,形成了动态毛管效应评价方法。评价指标包括动态毛管压力、动态相渗曲线、稳态毛管压力、稳态相渗曲线和动态毛管效应系数。自主研发了静态毛管压力测试系统和评价方法,定量评价油藏原地条件下的岩石物性特征。以特低渗、低渗和中渗岩石为例评价了动态毛管效应,以初步界定需要考虑动态毛管效应的临界条件。系统研究了低渗致密砂岩油藏注水过程中渗透率、孔隙结构、裂缝、界面张力、润湿性、流体黏度和密度以及驱替压差等对动态毛管效应的影响,深入分析了低渗致密砂岩油藏流体的受力特征和运动特性,揭示了动态毛管效应的作用机理。研究表明,渗透率越低,动态毛管效应越明显;裂缝和表面活性剂能够减小动态毛管效应,但裂缝可能在基块中造成更大的动态毛管阻力;流体黏度的增大和驱替压差的增大能够强化动态毛管效应。基于低渗致密砂岩油藏动态毛管效应特征及作用机理,构建了动态毛管效应表征模型。宏观表征模型综合考虑了阈压、压差作用特征长度(表征裂缝)、表面润湿性因子、渗透率、孔隙度、黏度和密度等影响因素。微观模型定义了动态润湿滞后系数,以反映润湿角的迟滞效应和动态毛管压力的控制作用。建立了由毛管压力计算动态、稳态相对渗透率的GML模型和GBL模型。基于动态毛管效应表征模型,构建并验证了耦合动态毛管效应、边界层效应和边界滑移效应的多孔介质产量模型。模型敏感性分析表明,边界层效应和边界滑移效应对注水生产评价的影响不大,但是动态毛管效应的影响是必须考虑的。对比多孔介质产量模型计算结果和耦合动态毛管效应的数值模拟软件的计算结果,验证了耦合动态毛管效应的数模软件评价低渗致密砂岩油藏注水生产的准确性,确立了考虑动态毛管效应评价低渗致密砂岩油藏注水生产的工程应用方法。基于实验研究和数模分析结果,提出了油藏注水生产评价中需要考虑动态毛管效应的临界条件。本文研究成果有助于完善低渗致密砂岩油藏渗流理论体系,提高低渗致密砂岩油藏注水生产评价的准确性,并为低渗致密砂岩油藏降压增注和提高采收率提供理论指导。