馬嶺油田延10油層組水淹層水驅(qū)滲流特征實驗研究

周 迅，孫 衛(wèi)

(1.西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西西安 710069；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系)

馬嶺油田延10油層組水淹層水驅(qū)滲流特征實驗研究

周 迅1,2，孫 衛(wèi)1,2

(1.西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西西安 710069；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系)

應(yīng)用真實砂巖微觀模型對馬嶺油田延10低滲透儲層進行微觀水驅(qū)油滲流實驗，并結(jié)合常規(guī)物性、鑄體薄片、掃描電鏡、毛管壓力等多項測試方法，對不同含水率水淹層的巖石學(xué)、孔隙發(fā)育、滲流特征綜合對比分析。結(jié)果表明，該區(qū)以溶孔-粒間孔、粒間孔、微孔三種孔隙類型做為主要的滲流通道，不同的孔隙滲流通道類型具有不同的滲流特征；高水淹層溶蝕孔發(fā)育，物性是其驅(qū)油效率主要影響因素；中水淹層以粒間孔為主，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性導(dǎo)致其水驅(qū)過程中出現(xiàn)優(yōu)勢滲流通道；低水淹層以殘余孔、晶間孔為主，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性、潤濕性對其滲流特征起著重要的作用。

水驅(qū)油實驗；滲流特征；孔隙結(jié)構(gòu)；馬嶺油田

1 儲層特征

馬嶺油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的南西部一個向西傾斜的平緩鼻狀隆起帶上[1]，主要含油層位侏羅紀(jì)延10油層組細分為為Y1011、Y1012-1、Y1012-2、Y102四個小層，各小層頂面構(gòu)造具有良好的繼承性，平面上砂體厚度較大，屬于典型的構(gòu)造-巖性油氣藏。延10油層組埋深1 520～1 770 m，平均孔隙度13.30%，滲透率(0.25～127.32)×10-3μm2，整體上相關(guān)性不好，連通性較差，非均質(zhì)性強，屬低孔、中-低滲透儲層[2-3]。

根據(jù)薄片鑒定和鑄體薄片分析，馬嶺油田延10儲層深灰色、灰色長石質(zhì)石英砂巖碎屑成分以石英為主(75.6%)，長石(15.3%)、巖屑(9.3%)含量相對較少，云母含量很少，成分成熟度較高。填隙物含量為5.0%～10.5%，平均為7.6%；雜基含量很低；膠結(jié)物(4.3%～11%)以自生黏土礦物、硅質(zhì)含量為主，其次為少量水云母和鐵方解石等。砂巖顆粒分選為好，顆粒接觸方式以點-線接觸、點接觸、線接觸為主；黏土礦物主要有伊利石、高嶺石、伊/蒙混層，結(jié)構(gòu)成熟度中等；平均面孔率7.97%，平均孔徑169.82 μm。儲層孔隙類型主要為粒間孔、長石溶孔、巖屑溶孔，其次為晶間孔[4]。

2 生產(chǎn)特征

研究區(qū)1998年開始注水開發(fā)，油井見水早，2002年含水上升率達到最大，到2005年以后綜合含水率趨于穩(wěn)定上升階段，一直到2009年含水率開始略有下降，但只是產(chǎn)水量速度下降才導(dǎo)致含水率降低，實際地層能量已經(jīng)開始下降，因此產(chǎn)油量和產(chǎn)液量也開始下降，油井水淹現(xiàn)象明顯(圖1)。隨著注水開發(fā)的不斷進行，目前研究區(qū)出現(xiàn)了很多新的問題，主要表現(xiàn)在注采關(guān)系不平衡，產(chǎn)量波動較大，綜合含水率明顯上升。從整體來看，油田盡管初期產(chǎn)量高，但產(chǎn)量遞減快，水驅(qū)動用程度低(圖2)，研究區(qū)69口井初期平均日產(chǎn)油6.95 t，平均含水率41.25%，后期平均日產(chǎn)油0.25 t，平均含水率88%。

圖1 含水率與含水上升率曲線

3 實驗?zāi)Ｐ图皩嶒灧椒?/h2>

本次研究利用真實砂巖微觀模型進行水驅(qū)油實驗，利用全信息掃描錄像進行分析統(tǒng)計。

圖2 吸水厚度與水驅(qū)動用程度曲線

該實驗的優(yōu)點是能夠逼真、直觀地再現(xiàn)油水兩相驅(qū)替過程中流體的運動狀況及殘余油分布規(guī)律，能夠直接觀察流體在巖石孔隙空間中的驅(qū)替特征，實驗過程主要有4步：①對模型抽真空后飽和地層水，液測滲透率；②進行油驅(qū)水實驗至束縛水飽和度，觀察微觀滲流特征，用網(wǎng)格面積統(tǒng)計原始含油飽和度；③進行水驅(qū)油實驗至殘余油飽和度，計算驅(qū)油效率，觀察前后滲流特征變化；④統(tǒng)計各項水驅(qū)參數(shù)，進行解釋分析。

為了更好地模擬水淹層水驅(qū)油滲流過程，基本思路是在飽和油的基礎(chǔ)上先充分水驅(qū)模型3～6個PV，然后通過控制后續(xù)水驅(qū)注入PV量，來區(qū)別觀察不同水淹階段的水驅(qū)油滲流特征。

4 孔隙類型及相應(yīng)的水驅(qū)油滲流特征

根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡研究，將本次微觀模型實驗樣品的滲流通道分為三種類型：粒間孔型、溶孔-粒間孔型、微孔型。各孔隙組合類型含油飽和度統(tǒng)計和驅(qū)油效率統(tǒng)計如表1。

表1 各孔隙類型模型水驅(qū)油滲流實驗數(shù)據(jù)

4.1 溶孔-粒間孔為主要的滲流通道

由于研究區(qū)長石含量較高，整體上長石溶孔很發(fā)育，其孔徑在30～180 μm。孔隙形態(tài)不規(guī)則，部分長石溶孔和粒間孔相連，形成以溶孔-粒間孔為主的滲流通道。巖屑溶孔主要發(fā)生在少量易溶礦物中，孔徑一般較小，局部具有肉眼可見的大溶孔，當(dāng)巖屑顆粒完全被溶時，多有絲縷狀殘余物顯示出顆粒輪廓，與周圍粒間孔一起構(gòu)成明顯超過鄰近顆粒尺寸的大孔隙，提高孔喉的連通性[5-9]。

實驗樣品中木18-9、木103、木檢H5-3井以溶孔-粒間孔作為主要的滲流通道(粒間孔比例平均值38.25%，溶蝕孔比例平均值32.74%)，該類型水驅(qū)過程中，水首先沿著連通性較好的粒間孔迅速前行，將孔隙中的油驅(qū)走，并較快形成主要的滲流通道。逐漸增大驅(qū)替壓力，注入水開始進入與粒間孔連通較好的溶蝕孔發(fā)育區(qū)，如果再次增大驅(qū)替壓力，注入水則進入較小的溶孔中，但范圍不大，最終形成兩種區(qū)域：油水共存區(qū)和殘余油較多區(qū)。水驅(qū)油的效果主要取決于粒間孔、溶蝕孔的發(fā)育和連通程度。另一方面，盡管孔隙較為發(fā)育，喉道卻很細小，呈點、線狀，驅(qū)油線路單一，部分黏土礦物由于水洗發(fā)生遷移，極易在孔吼縮小處堆積，進而堵塞喉道，這也是水淹層驅(qū)油效率不高的原因之一。該類型樣品驅(qū)油效率最大值為58.53%，最小值為43.26%，平均值為49.51%(表1)。

4.2 粒間孔為主要的滲流通道

粒間孔是研究區(qū)的主要儲集空間，存在于骨架顆粒之間，受壓實作用的影響，平面上大小不一，形態(tài)較規(guī)則，多呈近三角形、四角形和不規(guī)則形狀[10]，其孔徑多在50～250 μm之間，具有良好的油氣儲滲能力。木檢103和木檢13-8井以粒間孔作為主要的滲流通道(粒間孔比例平均值51.43%)，水驅(qū)油實驗過程中水沿著粒間孔較大、喉道較粗、連通性好的通道快速推進，小區(qū)域內(nèi)以繞流的形式出現(xiàn)。隨著注入水壓力不斷增加，注入水仍沿著原通道前進并迅速突破至出口，形成“優(yōu)勢通道”，很少進入其它區(qū)域，最終注入水進入整個模型的區(qū)域不大，殘余油區(qū)的范圍仍很大。最后模型出現(xiàn)三種不同的區(qū)域：粒間孔發(fā)育的水驅(qū)油較徹底區(qū)、殘余油較多區(qū)、油和水均未進入?yún)^(qū)。該類型樣品驅(qū)油效率最大值45.20%，最小值39.77%，平均值42.49%(表1)。

4.3 微孔為主要滲流通道

研究區(qū)常見石英次生加大、高嶺石以及伊利石充填于粒間孔體系中，使孔隙體積減小并產(chǎn)生大量的微孔隙，孔徑較小，對儲集能力貢獻不大，但其分選較好，對儲層滲流能力有一定的貢獻。

對于低滲透儲層而言，其孔喉本身就很細小，如果水驅(qū)過程中微孔成為驅(qū)替的主要通道，那么首先水進入微孔就需要較大的驅(qū)替壓力，水進入微孔后又很難通過非常細小的喉道進入下一個孔隙，如果再增大驅(qū)替壓差，則有可能超過實際生產(chǎn)壓差，因此驅(qū)替效果較差[10-13]，最終形成兩種區(qū)域：水驅(qū)程度較差區(qū)和殘余油區(qū)。該類型樣品驅(qū)油效率最大值40.93%，最小值40.08%，平均值40.51%(表1)。

5 不同水淹程度水淹層的水驅(qū)影響因素分析

高水淹區(qū)(以木18-9、木103、木檢H5-3井為代表，平均含水率93%)主要位于研究區(qū)北部的河道微相，構(gòu)造整體較低，物性最好，平均孔隙度13.95%，平均滲透率1.7745×10-3μm2。由于該區(qū)溶蝕孔發(fā)育，產(chǎn)生大量的大孔粗喉，而且分選好，排驅(qū)壓力也較低，從微觀水驅(qū)油實驗可以看到，模擬注水時，注入水優(yōu)先選擇大溶蝕孔發(fā)育、連通性較好的部位突進，驅(qū)替類型以指-網(wǎng)狀為主，造成水淹程度高，含水率很高。水驅(qū)4～5個PV以后，由于水洗充分，平均驅(qū)油效率達到49.51%，剩余油較少，呈滴狀、薄膜狀吸附于顆粒表面。對于該區(qū)而言，河流相沉積的河道砂體，下切帶物性較好，滲透率較高，注入水總是沿高滲透條帶突進，造成這一地帶的油井具有產(chǎn)油量高、水洗充分、儲量動用程度高、剩余油分布低的特點。所以物性和沉積因素是該區(qū)驅(qū)油效率的主要影響因素[14-16]。

中水淹區(qū)(以木檢103和木檢13-8井為代表，平均含水率86%)主要位于研究區(qū)南部與東部的構(gòu)造高處，處于河道較邊緣處，物性變差，平均孔隙度13.71%，平均滲透率1.0585×10-3μm2，不發(fā)育溶蝕孔，以粒間孔、晶間孔為主，喉道主要為中-細喉，分選較差，排驅(qū)壓力變高。水驅(qū)油實驗中，注入水極易沿著殘余粒間孔發(fā)育、喉道較粗的通道快速推進，形成優(yōu)勢通道，無論壓力再如何變化，注入水很少進入其他區(qū)域，水驅(qū)5個PV以后平均驅(qū)油效率達到42.49%，剩余油多呈簇狀分布于孔喉極不均勻的區(qū)域。隨著注水強度的增加，儲層喉道增大或大喉道數(shù)量增加，儲層喉道分選性降低，導(dǎo)致巖石滲透率進一步提高，出現(xiàn)“好者更好，壞者更壞”的分異特征，孔隙結(jié)構(gòu)的差異將更加明顯，加深了層間或平面上的非均質(zhì)性，從而直接影響了該區(qū)油水分布不均的現(xiàn)狀。研究認為孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性是影響該區(qū)驅(qū)油效率的關(guān)鍵因素。

低水淹區(qū)(以木檢15-10、新木10-8井為代表，平均含水率43%)主要位于河道邊緣兩側(cè)的砂體上，物性最差，平均孔隙度13.89%，平均滲透率0.2273×10-3μm2，以殘余粒間孔、晶間孔為主，分選差，點狀細喉道發(fā)育，孔喉形態(tài)比較復(fù)雜，注水進入的較少。在水驅(qū)油實驗中，水相以低速非活塞式推進，驅(qū)替壓力很高，1個PV的驅(qū)替周期也較前兩種水淹區(qū)樣品長，水驅(qū)油波及程度不高，水淹程度相對較低，各沉積微相的差異造成平面上滲透率級差大而易形成“死油區(qū)”。 水驅(qū)5個PV以后平均驅(qū)油效率僅為40.93%，仍有剩余油比較富集的地區(qū)，尤其是位于研究區(qū)東部的的構(gòu)造高處剩余油飽和度大于40%。該區(qū)驅(qū)油類型以繞流為主，這種現(xiàn)象的影響因素復(fù)雜，可能與油水黏度比、注入通道不規(guī)則及孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性有關(guān)。

6 結(jié)論

(1)馬嶺油田延10油層組黏土礦物發(fā)育程度及微觀孔隙結(jié)構(gòu)類型是影響其微觀水驅(qū)油滲流的重要影響因素，不同的孔隙滲流通道類型具有不同的滲流特征。

(2)孔隙滲流通道類型與不同程度水淹的水淹層具有良好的匹配關(guān)系。馬嶺油田延10油層組高水淹層溶蝕孔普遍發(fā)育，大孔粗喉物性是其驅(qū)油效率的主要影響因素；中水淹層以粒間孔為主，中-細喉道，分選較差，驅(qū)油效率較高，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性導(dǎo)致其水驅(qū)過程中出現(xiàn)優(yōu)勢滲流通道；低水淹層以殘余孔、晶間孔為主，點狀細喉道，水驅(qū)注入通道極不規(guī)則，驅(qū)油效率最低，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性、潤濕性對其滲流特征起著重要的作用。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)02-0107-04

2014-09-23

周迅，1988年生，2012年畢業(yè)于西北大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，西北大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)在讀碩士研究生。

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