長垣外圍特低滲儲層可動流體分類研究

殷代印，陳鑫礦，張承麗（東北石油大學，黑龍江 大慶 163318）

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長垣外圍特低滲儲層可動流體分類研究

殷代印，陳鑫礦，張承麗
（東北石油大學，黑龍江 大慶 163318）

摘要：大慶長垣外圍扶楊油層屬特低滲儲層。研究該地區可動流體百分數規律時發現，由于扶楊油層各區塊滲透率普遍較低，利用低滲透-特低滲透的分類方法不利于體現各類區塊可動流體百分數及開發潛力的差異性。因此將鉆取的天然巖心按滲透率大小分為1～2×10-3、2～5×10-3、5～10×10-3、＞10×10-3μm2四個滲透率級別，研究各級別巖心的可動流體百分數變化規律及離心力對可動流體百分數的影響。結果表明：長垣外圍地區可動流體百分數與孔隙度并無明顯相關關系，與滲透率有一定相關性但相關關系并不十分明顯；在相同滲透率級別下，長垣外圍油田可動流體百分數低于其他油田；滲透率級別越低，可動流體百分數受離心力的影響越大。

關鍵詞：特低滲透；可動流體百分數；核磁共振

NMR大慶長垣外圍扶楊油層屬特低滲儲層，探明地質儲量6.3×108t，特低滲透、低豐度、低流度是其主要地質特征。當前形勢下如何對扶楊油層進行合理的開發潛力評價是油田開發的一個重要問題。目前研究表明可動流體百分數是評價儲層滲流能力及開發潛力的一個重要物性參數［1，2］。在之前研究中通常采用核磁共振實驗技術來計算可動流體百分數［3-5］。本文在之前研究的基礎上，針對大慶長垣外圍扶楊油層地質特征，將扶楊油層天然巖心按滲透率分為1～2×10-3、2～5×10-3、5～10×10-3、＞10×10-3μm2四個滲透率級別，研究不同滲透率級別，研究各級別巖心的可動流體飽和度規律，從而為現場開發潛力評價提供依據。

1　核磁共振實驗原理

油、水中含有氫核1H，在均勻靜磁場中，流體所含的氫核就會被磁場極化，表現出一個磁化矢量［6］，當存在選定頻率的外加射頻場時，就會產生核磁共振。利用適當的探測、接收設備就可以觀測到核磁共振現象。其信號強度與樣品內所含氫核的數目成正比。磁化矢量在發生核磁共振時偏離平衡態之后再次恢復到平衡態的過程稱為弛豫。標識弛豫速度快慢的物理量稱為弛豫時間。核磁共振中有兩種的弛豫時間，分別被稱為T1弛豫時間和T2弛豫時間，核磁共振研究通常測量T2弛豫時間。

儲層巖石孔隙大小與氫核弛豫率成反比，這是應用核磁共振 T2譜研究可動流體飽和度及巖石孔隙結構的理論基礎［7］。弛豫時間能夠反映巖石孔隙的比表面分布以及孔隙表面上流體的作用力大小。大孔隙的比表面比較小，T2弛豫時間較長，而較小孔隙的比表面比較大，其T2弛豫時間較短。當巖石的孔隙半徑小到某一程度時，滲流阻力較大，流體難以流動，此時對應弛豫時間界限值稱為可動流體T2截止值。小于這個界限，流體被毛細管力所束縛，為束縛流體；大于這個界限，流體能夠自由流動，即為可動流體［8，9］。對不同樣品的核磁共振T2時間譜進行分析就可以得到不同樣品的可動流體百分數。

2　可動流體分類研究實驗

2.1扶楊油層滲透率級別分類

大慶長垣外圍的扶楊油層以河流-三角洲分流平原相沉積為主，儲層砂體窄，含油豐度低。主要代表油田為朝陽溝、榆樹林和頭臺等油田。扶楊油層滲透率普遍較低，其中朝陽溝油田平均氣測滲透率為11.3 mD，榆樹林平均氣測滲透率僅為2.7 mD，頭臺油田平均滲透率最低，為1.3 mD。僅僅按照低滲透-特低滲透這兩種分類標準進行分類不能夠體現各油田、各區塊開發效果及開發潛力的差異性。因此按滲透率進行進一步劃分，根據實際情況將滲透率劃分為1～2×10-3、2～5×10-3、5～10×10-3、＞10 ×10-3μm2四個滲透率級別，取各滲透率級別巖心對其進行可動流體飽和度特征研究，其中滲透率大于10×10-3μm2級別巖心作為與特低滲巖心對比之用。

2.2實驗步驟

（1）取長垣外圍扶楊油層各滲透率級別天然巖心共26塊，加工成直徑為2.5 cm、長度為2.5 cm規格的柱狀巖樣，將兩端取平，然后進行洗油，將巖樣放置于真空干燥箱中干燥至恒重，稱巖樣干重及氣測滲透率，按上述方法劃分滲透率級別；

（2）將巖樣抽真空飽和模擬地層水，稱濕重，計算巖樣孔隙度；

（3）取巖樣進行核磁共振實驗，測試T2值并反演出T2時間譜。主要參數為：共振頻率2 MHz，回波時間0.3×10-3s，T2譜擬合點數100，信噪比控制在30∶1以上。

（4）為了研究不同離心力對不同滲透率級別巖心可動流體百分數的影響，分別將離心力設置為100、150、200、250 psi，研究各離心力之下的可動流體百分數。

3　實驗結果與分析

測試巖心的T2時間譜全部為雙峰結構，雙峰清晰分開并存在明顯波谷，T2截止值位于波谷位置［10］。根據實驗數據可以計算出各巖心可動流體百分數值。圖1為朝2巖心T2時間譜示意圖。

表1為可動流體核磁共振測試結果。數據表明，單塊巖心的可動流體百分數與滲透率的相關關系并不十分明顯，但按滲透率級別分類后，隨著滲透率級別的增大，平均可動流體百分數增加。對于滲透率為1～2×10-3μm2級別的巖心，其可動流體百分數很低，為14.3%～36.5%，平均26.2%；滲透率為2～5×10-3μm2級別的巖心，其可動流體百分數較低，為26.9%～41.1%，平均 35.6%；滲透率為 5～10×10-3μm2級別的巖心，可動流體百分數為27.8%～49.7%，平均為39.7%；滲透率大于10×10-3μm2級別的巖心，可動流體百分數為38.6%～57.3%，平均為47.9%。

圖1　朝2巖心T2時間譜示意圖Fig.1 Time spectrum of Chaoyang 2 core

表1　可動流體核磁共振測試結果Table 1　Results of movable fluid NMR test

3.1可動流體百分數與孔隙度、滲透率的關系

根據實驗數據，繪出長垣外圍地區的可動流體百分數與滲透率和孔隙度之間的關系曲線，如圖2、圖3所示。

圖2　可動流體百分數與孔隙度的關系Fig.2 Relationship of movable fluid percentage with porosity

圖3　可動流體百分數與滲透率的關系Fig.3 Relationship of movable fluid percentage with permeability

統計數據表明：無論滲透率級別如何，長垣外圍地區儲層的可動流體百分數與孔隙度的相關性都不明顯?？蓜恿黧w百分數與滲透率有一定相關性但并不十分明顯：其相關性近似于半對數關系，即滲透率變大，可動流體百分數有變大的趨勢，隨著滲透率的增大，可動流體百分數的增加趨勢有所放緩；當滲透率低于1×10-3μm2時，隨著滲透率的降低，可動流體百分數有迅速降低的趨勢。

部分滲透率較低巖心的可動流體百分數較高，并不符合整體變化趨勢，這表明特低滲砂巖儲層可動流體百分數的影響因素較為復雜，可動流體百分數是獨立于孔隙度、滲透率的參數?？蓜恿黧w是開發潛力評價的重要參數，而滲透率對于特低滲砂巖儲層開發潛力評價的意義十分有限。

3.2不同油田相同滲透率級別可動流體百分數對比

將不同油田的巖心的可動流體百分數進行對比，結果如圖4和圖5所示。

通過數據對比可以發現，在相同滲透率級別下，大慶長垣外圍油田的可動流體百分數明顯較其他油田低，這表明在相同滲透率級別下，長垣外圍油田的開發效果較差，開發難度更大。隨著滲透率級別的增大，可動流體百分數的差值有所減小。

圖4　不同油田巖心可動流體百分數與滲透率的關系Fig.4 Relationship between movable fluid with permeability in different oilfield

圖5　不同油田各滲透率級別巖心平均可動流體百分數Fig.5 Average movable fluid percentage of cores within different permeability level from each oilfield

通常來說，可動流體百分數與驅油效率具有較好的相關性：可動流體百分數越高，驅油效率也越高。而大慶外圍各油田與其他滲透率相近的油田相比可動流體百分數低，驅油效率也低。

3.3不同油田相同滲透率級別可動流體百分數對比

圖6　不同離心力下各滲透率級別巖心可動流體百分數Fig.6 Average movable fluid percentage of cores within different percentage level under each centrifugal force

分別在100、150、200、250 psi離心力下測得各巖心可動流體百分數，研究離心力對可動流體百分數的影響。在各滲透率級別巖心中分別選取一組典型數據進行比較，如圖6所示。

從圖中數據表明，在相同離心力下，不同滲透率級別巖心的可動流體百分數隨滲透率的增大而增加；對于任一滲透率級別的巖心，離心力越大，可動流體百分數越大，且當離心力增大到一定值后，可動流體百分數增加的速度變緩。

當離心力從100 psi增加到200 psi時，滲透率為1.39×10-3、2.64×10-3、6.73×10-3和14.93×10-3μm2巖心的可動流體百分數增加幅度分別為：14.9%、9.08%、4.9%和 3.8%，這說明滲透率級別越低，可動流體百分數受離心力的影響越大。

4　結 論

（1）長垣外圍各區塊滲透率普遍較低，按照低滲透-特低滲透這兩種標準進行分類不能夠體現各區塊開發效果及開發潛力的差異性。因此根據實際情況將滲透率劃分為 1～2×10-3、2～5×10-3、5～10 ×10-3、＞10×10-3μm2四個滲透率級別，通過劃分滲透率級別可以得到各類區塊可動流體百分數的差異及規律。

（2）長垣外圍地區可動流體百分數與孔隙度無明顯相關性，與滲透率具有一定相關性且其相關性近似于半對數關系，當滲透率低于1×10-3μm2時，隨著滲透率的降低，可動流體百分數有迅速降低的趨勢。

（3）在相同滲透率級別下，大慶長垣外圍油田的平均可動流體百分數明顯較低，這表明在相同滲透率級別下，長垣外圍油田的開發效果較差，開發難度更大。隨著滲透率級別的增大，可動流體百分數的差值有所減小。

（4）不同離心力下各滲透率級別巖心可動流體百分數變化表明離心力越大，可動流體百分數越大，且當離心力增大到一定值后，可動流體百分數增加速度變緩；滲透率級別越低，可動流體百分數受離心力的影響越大。

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Classified Research of Movable Fluid of Extra-low Permeability Reservoirs in Outer Area of Changyuan

YIN Dai-yin，CHEN Xin-kuang，ZHANG Cheng-li
（Northeast Petroleum University，Heilongjang Daqing 163318，China）

Abstract：Fuyang reservoir in outer area of Changyuan in Daqing is extra-low permeability reservoir.Due to the close low permeability of different blocks，the low and extra-low permeability classification method is not suitable for distinguishing the difference of the movable fluid percentage and development potency.According to the core permeability，they were divided into four classes：1～2×10-3，2～5×10-3，5～10×10-3，＞10×10-3μm2.And the change law of movable fluid of each class core was studied as well as effect of centrifugal force on movable fluid.The results show that，the relevance of movable fluid and porosity is inconspicuous while the relevance of movable fluid and permeability is obscure；Compared with cores of the same permeability class from other oilfields，the movable fluid of Changyuan outer area is lower；The lower the permeability class is，the further the centrifugal force would influence.

Key words：Extra-low permeability；Movable fluid percentage；

中圖分類號：TE 348

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）01-0037-04

基金項目：國家自然科學基金：低滲透油藏表面活性劑驅微乳液滲流機理及數值模擬研究（51474071）。

收稿日期：2015-09-25

作者簡介：殷代?。?966-），男，黑龍江大慶人，教授，博士學位，2001年畢業于東北石油大學油氣田開發專業，研究方向：油藏數值模擬、油田開發動態分析。E-mail：yindaiyin@163.com。