注水對濮城油田儲層微觀結構的影響研究

劉會峰，李建明 (長江大學地球科學學院，湖北 荊州 434023)

孫黎娟 (中原油田地質開發研究院，河南 濮陽 457001)

注水對濮城油田儲層微觀結構的影響研究

劉會峰，李建明 (長江大學地球科學學院，湖北 荊州 434023)

孫黎娟 (中原油田地質開發研究院，河南 濮陽 457001)

以濮城油田沙二、沙三儲層為實例，通過室內試驗模擬現場注水過程，研究了注水對儲層巖石孔隙空間結構特征以及微觀孔隙結構特征的影響規律，旨在為油藏工程的綜合治理、穩油控水設計等提供必要的參考。研究結果表明，對特低滲類型的巖石而言，水驅后可在一定程度上提高巖石孔隙的均質程度；而對物性較好的低滲、中低滲類型的巖石，水驅可進一步加大巖石孔隙的非均質程度，壓汞資料反映出水驅后巖石喉道變得更加非均質化，水驅前后巖樣的喉道變異系數均具有隨巖石滲透率的增大而減小的特征。

微觀非均質性；孔隙空間結構特征；微觀孔隙結構；喉道變異系數

儲層經過長期的注水開發，儲層中流體的組成及分布、巖石特征、地層壓力、地層溫度等都會發生變化，導致油水滲流特征的改變，從而對油藏的開發動態和注水開發效果產生直接影響[1]。前人對油藏注水開發后儲層特征的變化已進行了許多研究，認為注水提高了儲層滲透率、改變了孔隙結構以及潤濕性等,使注水開發后儲層微觀結構復雜增加[2-6]。筆者通過通過室內試驗模擬現場注水過程，研究注水對巖石鑄體孔隙空間結構特征以及微觀孔隙結構特征的影響規律，以期對油藏工程的綜合治理、穩油控水設計等提供參考。

1 區域地質背景

濮城油田位于東濮凹陷中央隆起帶北段。東濮凹陷在盆地發育的各種階段，不同成因的砂礫巖體，以其不同的地質特征有規律地組合在一起，構成了盆地陡坡帶、緩坡帶及中央隆起帶的主要儲集體類型。主要的有利于油氣儲集的砂體類型有扇三角洲前緣、辮狀河三角洲前緣、湖底扇(或滑塌濁積扇)、低位三角洲(低水位時期)前緣及低位灘壩砂體。古近系沙二段、沙三亞段是濮城油藏的主要生產層，骨架砂體有扇三角洲前緣水下分流河道砂、河口壩砂、遠砂壩-前緣席狀砂和湖底扇水道砂等類型。筆者以扇三角洲前緣水下分流河道砂體為試驗研究對象。

2 試驗方法

取濮城油田古近系沙河街組沙二段、沙三段天然巖心以0.25ml/min的流量注現場注入水，共注入300倍孔隙體積的水，結束試驗。采用巖石鑄體薄片(均取自巖石注水端)資料分析與壓汞分析2種方法研究注水前后儲層微觀結構變化。試驗要求對巖心不進行抽空飽和，以免提前產生水敏。

3 巖石鑄體孔隙空間結構變化

鑄體薄片分析資料側重于巖石孔隙空間結構特征的直接描述。分別對樣號B10、F8(特低滲類型)和G17、B4(低滲、中低滲類型)注水試驗前后的巖石鑄體薄片分析資料進行統計，結果如表1所示。

表1 注水前后巖石鑄體孔隙空間結構相關參數表

3.1孔隙半徑

1)最大孔隙半徑 其水驅前后曲線具有明顯的發散特征(見圖1)，即水驅后不同樣品的最大孔隙半徑都比水驅前的最大孔隙半徑要大。

圖1 水驅前后巖石孔隙半徑變化曲線

2)平均孔隙半徑 水驅前后曲線明顯呈交織形狀，特低滲類型樣品水驅后的平均孔隙半徑都有不同程度的減小，而低滲、中低滲類型樣品則有增(G17)有減(B4)。但是，對所有的樣品而言，其增、減幅度均較小(見圖1)。從不同類型曲線斜率來看，最大孔隙半徑曲線的斜率都大于同期的平均孔隙半徑曲線的斜率，這反映出水驅對巖石的最大孔隙半徑影響較大、對巖石的平均孔隙半徑影響較小的特征。濮城油田的巖石膠結類型大都為孔隙膠結類型，粘土礦物多分布于顆粒彼此接觸的粒間孔隙內，其所以是大孔隙，是因為孔隙內的粘土礦物相對較少的緣故。書頁狀和手風琴狀的高嶺石常和少量的伊利石以斑點式附在孔隙壁上，當伊利石遇不配伍的水后發生水化膨脹，導致高嶺石的脫落，并且由于喉道較大也容易運移，可以造成孔隙的進一步的增大；小孔隙中因為粘土礦物的含量相對較多，水敏礦物的水化膨脹雖然能使高嶺石脫落，但是水敏礦物的水化膨脹同樣使孔隙更細小，但不一定都能產生運移而滯留在較小的孔隙中或細小的喉道處。

3.2喉道寬度

根據巖石的平均孔喉比和最大孔隙半徑可以計算出巖石的最大喉道寬度，分析對比水驅前后的巖石最大喉道寬度和平均喉道寬度，其變化特征與孔隙半徑的變化特征極為相似。在水的滲流過程中，對于大孔大喉的配置關系，喉道處的滲流速度相對更高，對高嶺石的沖刷作用更強，微粒運移的現象更容易發生而不易引起堵塞，大量的顆粒運移必定造成喉道的進一步擴大；較小的孔、喉系統中，脫落的顆粒不容易滿足其顆粒運移的條件，形成顆粒的堵塞使滲流速度變得更小，進一步減少了顆粒運移的機會。

圖2 水驅前后巖石均質系數變化曲線圖

3.3巖石鑄體孔隙均質性

1)均質系數 均質系數反映的是平均孔隙半徑與最大孔隙半徑的比值。水驅前后巖石均質系數變化曲線圖如圖2所示。由圖2可以看出，水驅后所有樣品的均質系數變小，說明各巖樣的平均孔隙半徑與其最大孔隙半徑的差別在增大。從其絕對值的大小來看，有隨滲透率增大而差值變大的趨勢。

2)分選系數 分選系數是反映巖石孔隙大小分布集中程度的參數，其值越小，表明某一等級的孔隙占的優勢越大，巖石孔隙越均勻。圖3所示為水驅前后巖石分選系數變化曲線圖。由圖3可以看出，水驅對不同滲透類型巖石的影響不同：水驅后特低滲類型樣品的分選系數變小，說明孔隙變得均勻；低滲類型樣品水驅后巖石的孔隙分選系數反而增大，說明水驅使孔隙的非均質程度進一步加重。根據相應巖石物性分析，水驅后滲透率變化越大，其分選系數變得也越大，例如G17號樣品水驅后，其滲透率增幅為31.3%，而相應的分選系數增幅為30.6%。

3)相對分選系數 相對分選系數是分選系數與平均孔隙半徑的比值，相對分選系數越小，表明巖石的孔隙越均勻。圖4所示為巖石水驅前后的相對分選系數的變化曲線圖。從圖4可以看出，其整體變化特征與分選系數的變化特征一致，即特低滲類型的巖石水驅后巖石的孔隙均質程度得到改善，而低滲、中低滲類型的巖石孔隙的非均質程度變得更加嚴重。

圖3 水驅前后巖石分選系數變化曲線圖

圖4 水驅前后巖石相對分選系數變化曲線圖

上述3個參數從不同方面反映出水驅對巖石孔隙的均質情況的影響程度。整體看，對特低滲類型的巖石而言，水驅后可在一定程度上提高巖石孔隙的均質程度；對巖石物性較好的低滲、中低滲類型的巖石，水驅可進一步加重巖石孔隙的非均質程度。

4 巖石壓汞微觀孔隙結構變化

通過分析壓汞資料可以了解注水對巖石微觀孔隙結構的影響。 在進行模擬注水試驗前，先截取一段樣品，進行壓汞分析。注水試驗結束后將樣品烘干，再進行壓汞分析，并與對應的原始資料進行對比。各巖樣基本參數如表2所示。

表2 注水前后微觀孔隙結構特征參數變化表

4.1喉道半徑

壓汞法主要反映的是巖石的喉道及相應的孔隙體積，喉道半徑是巖心的一個整體平均概念，與鑄體圖像分析方法的喉道半徑有本質的區別，因為圖像資料僅僅是巖石的一個剖面。水驅后，不同樣品的最大喉道半徑都比水驅前的最大喉道半徑要大，并具有隨巖石滲透率的增大而增大的趨勢；水驅后平均喉道半徑同樣的都有不同幅度的增大，但是其增大的幅度明顯低于最大喉道半徑的幅度，說明水驅對巖石的平均喉道半徑影響不大。與鑄體圖像的孔隙半徑、喉道半徑反映的情形極為相似。

4.2最大進汞飽和度

水驅后低滲、中低滲類型(B4、G17和G51)樣品的最大進汞飽和度變大。從整體上看，上述3塊樣品水驅后的喉道半徑趨于均質化，且巖石喉道半徑有增大趨勢。與此相反，水驅后特低滲類型樣品的最大進汞飽和度變小。

4.3巖石微觀非均質性

為了與鑄體薄片分析資料進行橫向對比，計算了壓汞后的喉道均質系數和變異系數。與鑄體薄片分析資料反映的情況相一致，巖石水驅后壓汞法的均質系數都小于水驅前的數值，表明水驅后巖石的平均喉道半徑與最大喉道半徑的差距在變大，這反映出水驅后巖石喉道變得更加非均質化。特低滲類型的巖樣水驅后變異系數增大，低滲、中低滲類型樣品隨滲透率的增大而變異系數減小。整體看，水驅前后巖樣變異系數均具有隨巖石滲透率的增大而減小的特征，這是與鑄體薄片分析資料明顯不同之處。

5 結 論

1)根據鑄體圖像資料，整體看，對特低滲類型的巖石而言，水驅后可在一定程度上提高巖石孔隙的均質程度；而對物性較好的低滲、中低滲類型的巖石，水驅可進一步加重巖石孔隙的非均質程度。

2)壓汞資料反映出水驅后巖石喉道變得更加非均質化，水驅前后巖樣的喉道變異系數均具有隨巖石滲透率的增大而減小的特征，說明注水改變了巖石原有的微觀非均質性。

[1]夏位榮，張占峰，程時清.油氣田開發地質學[M].北京：石油工業出版社，1999.

[2]黃思靜，楊永林，單鈺銘，等.注水開發對砂巖儲層孔隙結構的影響[J]. 中國海上油氣(地質)，2000,14(2)：122-128.

[3]李繼紅，曲志浩，陳清華.注水開發對孤島油田儲層微觀結構的影響[J]. 石油實驗地質,2001,23(4):424-428.

[4]李存貴,徐守余.長期注水開發油藏的孔隙結構變化規律[J].石油勘探與開發,2003,30(2):94-96.

[5]靳文奇, 王小軍, 何奉朋,等.安塞油田長6 油層組長期注水后儲層變化特征[J]. 地球科學與環境學報,2010,32(3): 239-244.

[6]徐春梅，張榮，馬麗萍，等.注水開發儲層的動態變化特征及影響因素分析[J].巖性油氣藏,2010,22(增刊):89-92.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.018

TE122.23

A

1673-1409(2012)04-N055-03

2012-02-14

劉會峰(1984-)，男，2008年大學業，碩士生，現主要從事儲層地質學方面的研究工作。

李建明(1962-)，男，1982年大學畢業，教授，現主要從事沉積學方面的教學與研究工作;E-mail:ljm@yangtzeu.eud.cn。