低滲透砂巖油藏儲層特征勘察及匹配開采技術研究

摘要：為提升低滲透砂巖油藏儲層的開采，本文研究低滲透砂巖油藏儲層特征勘察及其匹配開采技術。綜合運用地質勘察、恒速壓汞測試、流體性質測試以及井測試等方法，對低滲透砂巖油藏儲層進行勘察。基于低滲透砂巖油藏儲層所呈現出的特征，提出了蒸汽輔助重力泄油技術。同時，為進一步確保開采質量，在開采流程中引入氮氣作為輔助手段。實驗結果表明：該勘察與開采技術能夠保證孔隙體積、油藏壓力、井口產油率勘察精度，提升開采的滲透率與采收率，能夠為油藏開采技術提供新思路。

關鍵詞：儲層孔隙特征；蒸汽輔助重力泄油；驅油效率；采收率

中圖分類號：TE122.2；TQ126.2+1文獻標識碼：A文章編號：1001-5922（2025）04-0137-04

Research on reservoir characteristics investigation and"matching mining technology of low"permeability sandstone reservoir

MA Guoliang

（Technical Service Center of Pipe Tools，Shengli Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Dongying 257081，Shandong China）

Abstract：In order to enhance the exploitation of low permeability sandstone reservoir，this paper studies thereser?voir characteristics investigation and matching mining technology of low permeability sandstone reservoir.The low permeability sandstone reservoir is investigated by means of geological survey，constant velocity mercury injection test，fluid property test and well test.Based on the characteristics of low permeability sandstone reservoirs，a steam assisted gravity drainage technology is proposed.At the same time，in order to further ensure the quality of mining，nitrogen is introduced as an auxiliary means in the mining process.The experimental results show that the survey and mining technology can ensure the survey accuracy of pore volume，reservoir pressure and wellhead oil production rate，improve the permeability and recovery rate of mining，and provide new ideas for reservoir mining technology.

Keywords：reservoir pore characteristics；steam assisted gravity drainage；oil displacement efficiency；recovery rate

經過30余年的綜合勘探與開采，常規(guī)油氣儲層成為勘探和開采的新焦點[1]。由于低滲透砂巖油藏具已逐漸步入開發(fā)中后期階段，且產能下滑明顯。在有沉淀物過多、受壓大、膠結嚴重等特點[2]，其儲層物此背景下，以低滲透油藏為代表的非常規(guī)油藏逐漸性受到多種復雜因素的影響。因此，針對低滲透砂巖油藏儲層特征的勘察及其開采技術的研究具有實際意義。

在勘察方面，邵曉巖等[3]人首先利用掃描電鏡儀勘察了油藏注水前后的粘土礦物總量，然后通過物理相滲試驗獲得了水驅后油藏儲層的滲流狀態(tài)，并最終通過長期水驅代替油驅實現了油藏的開采。張亞蒲等[4]人則在油藏物性測試和恒速壓泵參數統(tǒng)計的基礎上，揭示了油藏儲層孔隙的分布特征，并將其與實際砂巖儲層情況進行對比，從而勘察了油藏儲層特征。余義常等[5]人則通過高壓泵、驅替實驗與生產動態(tài)資料進行了油藏儲層孔喉結構特征的勘察，獲取了油藏儲層中孔喉結構特征的多模態(tài)分布。

綜上所述，雖然前人已經在勘察和開采技術方面取得了一些成果，但針對低滲透砂巖油藏儲層特征勘察及其開采，仍存在一些問題需要解決。未來的研究方向應更加注重勘察技術的創(chuàng)新和改進，以提高對低滲透砂巖油藏的認識和理解，從而為開采技術的優(yōu)化提供更為準確的基礎數據。

1試驗材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1原料

山東省東營市油田的儲集砂體類型豐富，主要原料包含粉砂巖、粘土巖、砂礫巖、天然堤砂體[6]等，是具有代表性的低滲透砂巖油藏。

1.1.2儀器設備

主要設備：ASPE730型恒速壓汞儀器。高分辨的壓力感應及采集設備（可分辨0.001psi）。高性能計算機，每次測試需記錄30～50萬數據點，并進行處理。

1.2試驗方法

針對該低滲透砂巖油藏儲層勘察的流程如下：

1.2.1地質勘察

通過地質勘探工作，包括地質剖面測量、地震資料解釋等方法，確定砂巖油藏的構造特征、層序、沉積環(huán)境等信息，評估勘探區(qū)域的潛在資源量。低滲透砂巖油藏儲層中的填隙物主要為硅質鈣等膠結物[7]，其具體含量如表1所示。

1.2.2恒速壓汞勘察

恒速壓汞是一種常用的勘察方法，用于測定巖石儲層中孔隙體積和滲透率[8-10]。它基于相對不滲透性的汞在巖石孔隙中的侵入過程，通過測量汞侵入速率來計算孔隙體積和滲透率。本文利用型號ASPE730恒速壓汞儀器進行孔隙體積和滲透率計算，具體的實驗流程如下：

步驟1：從山東省東營市油田的巖芯樣品中選擇適當尺寸和代表性的樣品，進行干燥預處理。

步驟2：將樣品放入一個密封的容器中，利用真空泵將氣體從樣品孔隙中抽取出來，使孔隙體積內只剩下干凈的巖石材料。

步驟3：將準備好的樣品放入ASPE730恒速壓汞儀器，并以恒定速度注入汞。實驗過程中記錄下汞注入的體積和時間。注入汞過程中的孔喉群落及汞前緣突破及其壓力漲落對進汞體積曲線如圖1所示。

由圖1可知，汞前緣進入到喉道1中，注入壓力上升到完全進入后，壓力迅速下降，見圖1（b）中首個爪力降落曲線O（1），第1個孔隙空間被汞逐漸完全占據，此后汞前緣進入到下一級喉道，由此二級壓力降落O（2）產生，而后汞逐漸占據二級孔隙寧間。按照上述變化的趨勢，逐漸進入不同級喉道，汞完全占據各級空間。汞休積確定孔隙大小，突破點壓力確定主喉道半徑，這樣能夠明確反映了儲層中喉道的大小。

步驟4：測量壓力：通過測量系統(tǒng)中的壓力變化，記錄注入汞時的壓力值。

步驟5：計算結果：根據測得的數據，結合容器、泵和壓力計的準確度，計算出樣品的孔隙體積和滲透率。

1.2.3流體性質測試

通過采集地層液體樣品進行化驗，確定原油的密度、粘度、含水率、油氣比以及組分分析等參數。

1.2.4井測試

進行井測試來獲取油藏的壓力、產能和流動特性等信息[11-12]。通過使用高壓泵向井中注入流體，施加定量壓力到井底。通過控制流量和時間，調整噴放速度和采樣頻率，利用壓力傳感器實時記錄井底的壓力變化，得到壓力-時間曲線。同時，可以采集井中的流體樣品，用于后續(xù)的實驗室分析。通過觀察井口的油、氣或水等流量情況，可以初步了解井內流體的產能和流動特性，如井涌、排液速度等。對井測試的數據和樣品進行分析和解讀，根據井底壓力變化和井流量等信息，推斷油藏的壓力、產能和流動特性等。

1.3基于氮氣輔助SAGD的油藏開采

由勘察數據可知，運用蒸汽輔助重力泄油（SAGD）技術，設計開采步驟。該方法將重力泄油[13]與水平井相結合，然后在開采過程中添加氮氣以提高開采質量，步驟與優(yōu)勢如下：

1.3.1開采步驟

（1）布井。在相同雙水平井口下注入氣、油兩管，通過注氣管向水平井最頂端注入氮氣，使氮氣沿著水平管逆向擴散；

（2）上部水平井與下部水平井同時吞吐作業(yè)，形成互不干擾的蒸汽主腔與輔腔；

（3）油藏被加熱時，會導致冷凝水流出。在這個過程中，油層所承受的壓力不斷下降。同時蒸汽主腔與輔腔持續(xù)擴散，從而使得獨立的蒸汽腔合并到一起；

（4）此時，位于油藏前端的油井會立即變成注汽井，下方的水平井則變成生產井。蒸汽會在不同的區(qū)間不停彌漫，直到形成完整的蒸汽腔；

（5）蒸汽與油藏的不同屬性使重力轉換為開采驅動力，高密度的液態(tài)水與石油流通至生產井中，完成低滲透砂巖油藏儲層的開采。

1.3.2優(yōu)勢

（1）氮氣密度較小，主要在蒸汽腔上層流動，有效的降低了蒸汽的熱傳遞速度。當施加不同外界條件時，從氮氣與蒸汽的密度比較結果可知，當蒸汽干度達到50%與80%時，蒸汽密度高于氮氣密度；當溫度超過290℃時，蒸汽密度小于氮氣密度。由于氮氣在不同溫度和壓力下均具有較好的隔熱作用，所以可以形成隔熱層，降低開采過程中的熱損失；

（2）維持壓力，改善流度比。氮氣的壓縮因子[14-15]和膨脹因子較大，分布在蒸汽腔上時可以維持壓力。蒸汽-氮氣黏度的比較結果為；氮氣的黏度始終高于蒸汽的黏度，并且隨著溫度的不斷升高，兩者之間的黏度差逐漸增大。在這種情況下，驅替前緣達到均衡，可以提高開采效率；

（3）降低油藏黏度[16]，提高流動力。氮氣的加入可以減少石油在儲層中的流動阻礙，同時對加熱降黏起到輔助作用。

2實驗結果分析

對使用低滲透砂巖油藏儲層特征勘察及其開采技術應用前后的實際應用進行測試，使用前采用水驅技術，使用后采用氣驅技術。

2.1不同開采模式下的孔隙體積

本文將通過上述勘察方法獲取孔隙體積的實際值，并作為比較和研究的基礎[17]。分析應用本文技術前后的孔隙體積可知，隨著圍壓的增加，孔隙體積會減小。但因在高圍壓下，巖石顆粒受到壓實，孔隙被擠壓減小，導致孔隙體積減少。這種壓實過程稱為孔隙壓縮。應用本文技術前，所得的孔隙體積計算結果與實際值存在一定的差距。使用本文技術后，所得的孔隙體積計算結果與實際值之間的差異性較小，說明本文所使用的勘察技術水平較高，所得結果更為精準。

2.2不同開采模式下的滲透率

分析應用本文技術前后的滲透率可知，隨著樣品巖心物性的改變，運用本文技術前后的滲透率變緩，運用本文技術后滲透率交叉點分布集中，而運用本文技術前的滲透率更為發(fā)散，這說明使用本文技術前的滲透更易發(fā)生流體竄動，其驅替效果不如使用本文技術后的效果。

2.3油藏壓力

在對比低滲透砂巖油藏儲層的油藏壓力勘察精準度的情況下，油藏壓力的實際值通過壓力衰減分析、斷層溢流測試、壓汞法、地震測井等多種破壞性方式測得，能最大程度上保證所得結果真實可靠[18]。

通常情況下，孔隙壓力隨著距離的增加而逐漸減小。這是因為油井開采過程中，隨著油氣的流出，油藏中的油氣儲量減少，導致孔隙中的流體壓力下降，這一規(guī)律與實際情況相符。與應用本文技術后，所得的油藏壓力曲線與實際油藏壓力曲線基本保持一致，從而證明了該方法具備較高的勘察精度。

2.4井口產油率

分析運用本文設計的采油方法前后的井口產油率可知，井口產油率與油藏壓力之間存在一般的正相關關系，即當油藏壓力較高時，通常會導致較高的井口產油率。其原因為較高的油藏壓力能夠促使原油或天然氣從儲層中流出至井眼，從而增加生產速度和產量。運用本文技術后的井口產油率更加接近與實際值，說明該方法的低滲透砂巖油藏勘察效果好，具備較高的實際應用價值。

2.5采收率

本文技術應用前后采收率測試結果如圖2所示。

由圖2（a）可知，在相同樣品巖樣下，無水采收率遠高于無氣采收率。但采用水驅或者油驅開采均能提高采收率。這是由于巖心的氣體平衡飽和度均處于較低值，造成無氣（無水）采收率低下。

由圖2（b）可知，無論是水驅還是氣驅，采收率均與滲透率呈正比，同時水驅采收率的波動區(qū)間較大。使用本文技術后的采收率始終使用本文技術前，這是由于隨著驅替飽和度的增加，氣相起伏性更強，適應力更強，因此采收率持續(xù)增長。水驅與氣驅的差別如下：

（1）在低滲透砂巖油藏儲層中，水-油流度比遠小于氣-油流度比，并且氣可以滲透到細小喉道中，所以氣驅采收率高于水驅采收率。

（2）在低滲透砂巖儲層分布孔隙中，儲層的喉道細小且數量眾多，導致束縛水飽和度較高。水驅油時注入水容易沿著孔隙流動造成卡斷，因此水驅效率較低；氣驅時，因低滲透巖心大孔道較少，氣的突進效果細微，因此細小孔道中氣驅較為充分。

（3）氣體與液體雖然都以流體狀態(tài)呈現，但液體需要克服更大的阻力才能流動，導致儲層滲透率較低；氣體多了一種滑脫能力，保證儲層滲透率增大，流動力更強。

因此，對于水驅開采適應性較差的低滲透砂巖油藏，通過氣驅可以改善開采效果，提高采收率。

3結語

本文研究低滲透砂巖油藏儲層特征勘察及其開采技術，通過地質勘察、恒速壓汞測試、流體性質測試、井測試進行低滲透砂巖油藏儲層勘察。實驗結果表明：該勘察與開采技術能夠保證孔隙體積、油藏壓力、井口產油率勘察精度，提升開采的滲透率與采收率，能夠為油藏開采技術提供新思路。

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（責任編輯：李睿）