海上疏松砂巖稠油油藏水驅后儲層參數變化規律實驗研究*

陳丹磬 李金宜 朱文森 信召玲

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

海上疏松砂巖稠油油藏水驅后儲層參數變化規律實驗研究*

陳丹磬 李金宜 朱文森 信召玲

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

陳丹磬,李金宜,朱文森，等.海上疏松砂巖稠油油藏水驅后儲層參數變化規律實驗研究[J].中國海上油氣，2016,28(5)：54-60.

Chen Danqing,Li Jinyi,Zhu Wensen,et al.Experimental research on reservoir parameters variation after water flooding for offshore unconsolidated sandstone heavy oil reservoirs[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(5):54-60.

以渤海Q油田為目標，對海上疏松砂巖稠油油藏進行了基于物性特征的巖石物理相類型劃分，利用密閉取心資料對不同巖石物理相不同水淹級別儲層開展了系統的巖性、物性、電性參數變化規律室內實驗分析，結果表明：水驅后海上稠油油田疏松砂巖儲層粒度中值增大，泥質含量下降，儲層粒度非均質性增強；孔隙度增加幅度較小，滲透率明顯增大，儲層物性非均質性增強；隨著驅替倍數增加，巖心電阻率下降，飽和度指數n值下降且呈明顯的兩段式。本文研究結果可以更好地指導海上稠油油田注水開發，能夠為油田綜合調整井復雜水淹層測井定量解釋提供參考依據。

稠油油藏；疏松砂巖；水驅；儲層參數；巖石物理相；渤海油田

目前國內學者對陸上油田水驅后儲層參數變化規律及機理開展了相關研究，認為影響水驅前后儲層參數變化的因素較多，儲層本身的宏觀物性和微觀孔喉特征的差異及注水水質都會對水驅后儲層參數的變化產生影響[1-5]。由于海上油田取心成本高，可用巖心資料較少，目前針對海上油田水驅后儲層參數變化規律研究的文獻相對較少。例如，史長林 等[6]對渤海古近系中孔中滲河流相砂巖儲層的固結巖心開展研究后認為，滲透率在500 mD以下的儲層水驅后滲透率變小，平均孔喉半徑和汞飽和度中值半徑都減小；胡治華 等[7]對渤海高孔中高滲疏松砂巖儲層巖心開展研究后認為，長期水驅后高滲透儲層滲透率增加，大孔隙的數量逐漸增多，低滲透儲層孔隙度、滲透率減小，儲層層間矛盾日益突出。但這些研究并未考慮儲層本身性質的差異性。渤海油田稠油產量占比較大，其主力油田均為中高滲透率的砂巖稠油油藏。因此，本文以渤海Q油田疏松砂巖稠油油藏為目標，開展基于巖石物理相劃分的水驅后儲層參數變化規律室內實驗研究，分析疏松砂巖儲層性質的差異性對水驅后儲層參數變化的影響，以更好地指導該地區疏松砂巖稠油油田的注水開發，為海上稠油油田綜合調整井的縱向復雜水淹層測井定量解釋提供參考依據。

1 巖石物理相劃分

渤海在生產稠油油田主力產油層經過多年的注水開采都有不同程度的水淹，為了實現調整井合理井網及進一步挖潛剩余油的目的，進行水淹層評價就顯得十分重要。由于水淹層評價的目的就是要找到剩余油分布的規律，而儲層的水淹規律一般會受到巖石物理參數的影響，不同的巖石物理相往往會受到礦物成份和孔喉結構的控制,因此可以根據孔喉特征將厚層劃分出多個內部特征相似的相對均質的巖石物理相。

由修正的Carmen-kozeny方程可知[8]

(1)

(2)

(3)

(4)

FZI是一個把巖石結構和礦物地質特征、孔喉特征等結合起來的綜合判定參數，可以用其較準確地描述油藏的非均質特征。將式(4)兩邊取對數，可得

lgRQI=lgφz+lgFZI

(5)

表1 渤海Q油田巖石物理相分類標準

圖1 渤海Q油田巖石物理相劃分結果

2 水驅后儲層參數變化規律實驗研究

2.1 巖性參數變化規律

利用粒度分析、X-衍射和鑄體薄片資料，重點研究水驅后儲層粒度中值和泥質含量的變化規律。以Q油田密閉取心井A井樣品為例，該井共完成43組激光粒度測試與5組X-衍射實驗，疏松砂巖儲層主要為細砂巖和中砂巖互層。

對比未水淹儲層樣品與水淹段儲層樣品的巖性參數(圖2、表2)可知，該井在水驅開發過程中疏松砂巖粒度中值上升，泥質含量下降，其中Ⅰ類巖石物理相樣品水淹后巖性參數變化最為顯著，Ⅱ類巖石物理相樣品水淹后巖性參數變化幅度較小，而Ⅲ類巖石物理相儲層樣品基本未水淹。分析認為， 在注水開發過程中出現的砂巖微粒遷移現象使得粒度較小的顆粒隨著注入水移動，造成了開發過程中地層出砂等現象，反映在粒度分析數據上即產生了水淹段儲層粒度中值增大、泥質含量降低的現象。

圖2 渤海Q油田A井粒度中值-泥質含量關系

表2 渤海Q油田A井未水淹及水淹儲層巖性參數對比

圖3為該井某小層Ⅰ類巖石物理相中不同水淹程度代表性樣品粒度分布，可以看出，隨著水淹程度的增加，粒度分布有增大趨勢，由細砂向中粗砂變化。比較粒度非均質性參數可知，標準偏差變大，分選系數增大。

圖3 渤海Q油田A井某小層Ⅰ類巖石物理相未水淹及水淹樣品粒度分布

另外，鏡下觀察發現該井水淹段形成較為明顯的竄流通道，同時水淹段儲層孔隙喉道中出現了粘土礦物堆積的現象(圖4)，這是因為疏松砂巖油藏在水驅開發過程中產生的砂巖微粒遷移對儲層巖性參數變化產生了重要影響：一方面砂巖微顆粒被沖刷淘空形成大孔道,即所謂“管涌”現象；另一方面砂巖微顆粒被較細小的孔隙喉道捕獲形成地層“堵塞”現象[9]。

圖4 渤海Q油田A井水淹段儲層樣品鏡下照片

2.2 物性參數變化規律

Q油田A井共完成巖心常規分析185組。對比未水淹與水淹段儲層樣品的物性參數(圖5、表3)可知，該井在水驅開發過程中疏松砂巖儲層物性參數發生變化，水淹后孔隙度略有上升，滲透率明顯上升，其中Ⅰ類巖石物理相樣品物性參數變化最為顯著(水淹后物性非均質性有所增強)，Ⅱ類巖石物理相樣品物性參數變化幅度較小，而Ⅲ類巖石物理相樣品基本未水淹。

分析認為，儲層中被膠結的粘土礦物顆粒或依附于孔隙內表面的松散顆粒在流體的沖刷下被運移,或被更細小的孔隙喉道捕獲，造成滲透率變化[10]，其中低滲透儲層的速敏性一般會導致儲層滲透率的下降，而高孔高滲的疏松砂巖儲層速敏性會導致儲層滲透率的上升。根據該井儲層速敏實驗結果(圖6)，隨著流速增加，儲層滲透率不斷上升，屬于增滲速敏，其中物性好的儲層滲透率上升幅度大于物性較差的儲層。這種現象加劇了儲層物性的非均質性，使得滲透率級差、突進系數等非均質參數隨著水淹程度的增大而增大。

圖5 渤海Q油田A井孔隙度-滲透率關系

表3 渤海Q油田A井未水淹及水淹儲層物性參數對比

圖6 渤海Q油田A井速敏實驗結果

2.3 電性參數變化規律

在油田長期水驅開發過程中,注入水使儲層中混合地層水的特性發生復雜變化而導致測井響應不同，而不同物性的儲層又表現出不同的變化規律,直接影響水淹層評價和解釋的可靠性[11]。油田開發實測數據及巖心實驗均表明，水淹過程中儲層電阻率隨含水飽和度的增加呈下降趨勢[12-13]。本文主要根據巖電實驗結果，分析水驅過程中巖心電阻率的變化規律。對比Q油田A井不同巖石物理相樣品巖電實驗結果(圖7)可以發現，Ⅰ類巖石物理相初始電阻率較高，水驅過程中明顯下降，巖心電阻率下降過程中存在明顯的拐點，過了拐點后電阻率變化趨勢明顯變緩，弱—中水淹對應的含水飽和度為55%～70%；Ⅱ類巖石物理相初始電阻率較低，弱—中水淹對應的含水飽和度為45%～65%，巖心電阻率下降過程中同樣存在明顯的拐點。

圖7 渤海Q油田A井巖電實驗結果

根據阿爾奇公式，以電阻率拐點為分界點，分段求取巖性系數b值和飽和度指數n值，繪制雙對數坐標電阻率放大率I與含水飽和度Sw關系圖(圖8)，Q油田A井在此基礎上計算得到該井不同巖石物理相樣品的巖電實驗n值(表4)。從表4可以看出，拐點之后b值上升、n值下降，Ⅰ類巖石物理相樣品飽和度指數n值普遍高于Ⅱ類巖石物理相。

圖8 渤海Q油田A井電阻率放大率與含水飽和度交會圖

3 結論

基于物性特征對渤海Q油田疏松砂巖稠油油藏進行了巖石物理相劃分，并利用密閉取心資料對不同巖石物理相不同水淹級別儲層的巖性、物性、電性參數變化規律進行了實驗分析，結果表明水驅后疏松砂巖稠油油藏儲層粒度中值增大，泥質含量下降，儲層粒度非均質性增強；水驅后疏松砂巖稠油油藏儲層孔隙度增加幅度較小，滲透率明顯增大。但滲透率級差、突進系數增加，物性非均質性增強；隨著驅替倍數的增加，疏松砂巖稠油油藏儲層巖心電阻率下降，飽和度指數n值下降且呈明顯的兩段式。本文研究結果可以更好地指導海上稠油油田注水開發，能夠為油田綜合調整井復雜水淹層測井定量解釋提供參考依據。

表4 渤海Q油田A井不同巖石物理相樣品巖電實驗飽和度指數n值水淹前后變化

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(編輯：張喜林)

Experimental research on reservoir parameters variation after water flooding for offshore unconsolidated sandstone heavy oil reservoirs

Chen Danqing Li Jinyi Zhu Wensen Xin Zhaoling

(TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

Taking Q oilfield in the Bohai sea as an example, offshore heavy oil reservoirs of unconsolidated sandstone are classified according to petrophysical facies based on physical property characteristics. Experimental research on lithology, physical properties and electrical properties of different petrophysical facies in different water flooding degrees are carried with sealed core data. The results show that heavy oil reservoirs of unconsolidated sandstone after water flooding undergo such changes: the median grain diameter increases, the clay content decreases, and the heterogeneity of grain size increases; porosity increases slightly, permeability increases obviously, and the heterogeneity of reservoir physical property increases; the rock resistivity decreases and the saturation indexndecreases as two-stage type with PV increases. The research results can guide the water flooding development of offshore heavy oilfields and provide references to quantitative interpretation of well logging for complex water flooded layers in adjustment wells.

heavy oil reservoir; unconsolidated sandstone; water flooding; reservoir parameter; petrophyical facies; Bohai oilfield

*“十二五”國家科技重大專項課題“海上油田叢式井網整體加密及綜合調整油藏工程技術示范(編號:2011ZX05057-001)”部分研究成果。

陳丹磬，女，高級工程師，1987年畢業于原江漢石油學院油氣田開發專業，主要從事開發實驗研究。地址：天津市塘沽區閘北路1號609信箱渤海石油研究院(郵編：300452)。E-mail:chendq@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)05-0054-07

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.05.009

TE345

A

2016-01-13 改回日期：2016-05-26