下寺灣油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層敏感性及注水可行性分析

肖 轉(zhuǎn)，王桂成，劉志強(qiáng)，周婷婷，王媛媛，葉 超

(1.西安石油大學(xué) 油氣資源學(xué)院，陜西 西安 710065;2.河南油田分公司 采油二廠，河南 南陽 473400;3.長(zhǎng)慶油田分公司 第四采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

下寺灣油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層敏感性及注水可行性分析

肖 轉(zhuǎn)1，王桂成1，劉志強(qiáng)2，周婷婷1，王媛媛1，葉 超3

(1.西安石油大學(xué) 油氣資源學(xué)院，陜西 西安 710065;2.河南油田分公司 采油二廠，河南 南陽 473400;3.長(zhǎng)慶油田分公司 第四采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

通過下寺灣油田長(zhǎng)2儲(chǔ)層基本性質(zhì)的研究，儲(chǔ)層巖石的敏感性評(píng)價(jià)分析，得出該區(qū)具有弱速敏、中等偏弱水敏、弱鹽敏、中等酸敏和弱堿敏等儲(chǔ)層敏感性。粘土礦物中綠泥石含量相對(duì)較高，該區(qū)儲(chǔ)層發(fā)生酸敏的可能性較大，不適合酸化改造。長(zhǎng)2油藏是低孔、低滲油藏，天然能量不足，地層虧空嚴(yán)重。針對(duì)以上問題，為了恢復(fù)地層能量，本文對(duì)下寺灣油田長(zhǎng)2油藏進(jìn)行了注水開發(fā)的分析研究，論證了注水開發(fā)的可行性，通過注水開發(fā)的實(shí)施及效果觀察，最終達(dá)到提高該油田的采收率與開發(fā)效益。

長(zhǎng)2儲(chǔ)層;敏感性;注水開發(fā);可行性;采收率

下寺灣油田位于陜北斜坡的中南部，構(gòu)造背景為一平緩的西傾單斜，平均每公里下降幅度7～10 m。勘探證明該地區(qū)埋藏淺、含油層系多，尤以三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)22油層為主力，油層較厚、分布面積廣、連片性好。目前初步估算:長(zhǎng)22油層含油面積約500 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量(8000 ～10000)104t，該油田綜合含水90%，平均單井日產(chǎn)油0.33 t。本區(qū)油藏為巖性油藏，油層較薄，豐度低，油藏邊底水不活躍，因此天然能量不足，開發(fā)早期主要為彈性－溶解氣驅(qū)動(dòng)類型。油田開發(fā)動(dòng)態(tài)總體表現(xiàn)為:單井日產(chǎn)油水平較低，產(chǎn)量遞減快，并處于特高含水階段，因此依靠自然能量開采，產(chǎn)量遞減幅度較大。

1 長(zhǎng)2儲(chǔ)層基本性質(zhì)

研究表明，長(zhǎng)2儲(chǔ)層以三角洲前緣水下分流河道砂沉積為主，一般埋深600～750 m。儲(chǔ)層多以淺灰色～灰白色含鈣質(zhì)細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，膠結(jié)物多以綠泥石為主，砂巖多具斜層理與槽狀交錯(cuò)層理。其中巖電資料表明，長(zhǎng)22油層基本為正旋回沉積，平面上呈朵狀分布，屬三角洲前緣亞相水下分流河道微相砂巖。儲(chǔ)層物性較差，巖心分析平均孔隙度為13%，滲透率平均為0.85 mD，屬于低孔低滲油藏。

1.1 地面原油性質(zhì)

該區(qū)原油性質(zhì)較好，具有低比重，低粘度，低飽和壓力及高凝固點(diǎn)的特點(diǎn)。本油田地面原油密度值變化范圍小，地面原油比重在0.8259～0.8287之間，由長(zhǎng)22共21口井分析資料，得平均地面原油密度0.8278 g/cm3，粘度 4.79 ～5.13 mPa.s(40℃)，凝固點(diǎn)20.49～20.88℃。瀝青含量較低(0.34% ～0.47%)，飽和烴類含量較高(86.09% ～88.15%)，芳香烴含量9.74% ～11.99%，含硫量低(0.09% ～0.1%)。

1.2 地層水基本性質(zhì)

油田水可以看作是沉積水、滲入水和深成水以不同比例的混合水，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)作用，并與油氣相拌生的油層水。地層水分類目前普遍使用的是蘇林分類［1］。

根據(jù)泉叢2023井、泉叢2048井和泉叢2065井等三口井的水質(zhì)檢測(cè)分析報(bào)告，按蘇林分類計(jì)算方法，三口井均為 Na+/Cl－＜1，(Na+－Cl－)/＜0，(Cl－－Na+)/Mg2+＞1，均屬于蘇林分類中氯化鈣型地層水，反映出地下油氣藏封閉環(huán)境條件良好的一種類型。其礦化度分別為31605.6 mg/L、42729.6 mg/L和46516.7 mg/L。

2 長(zhǎng)2儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)及分析

儲(chǔ)層敏感性主要由儲(chǔ)層中含有的粘土礦物特性引起的，包括水敏、速敏、堿敏、酸敏和鹽敏等。不同的粘土礦物因特征不同，會(huì)引起不同的敏感類型。

2.1 速敏性

速敏是指在完井及其生產(chǎn)過程中，外來流體在油氣層中流動(dòng)，引起地層微粒運(yùn)移并堵塞喉道造成油氣層滲透率下降的現(xiàn)象［2，3］。速敏性流動(dòng)試驗(yàn)的主要目的是為了提供合理注采流速，并為其它敏感性流動(dòng)試驗(yàn)提供臨界流速及損傷程度提供合理依據(jù)。由速敏試驗(yàn)結(jié)果可見(圖1)，隨著注入流體速度增加，滲透率基本穩(wěn)定略有所下降。這是因?yàn)閹r心膠結(jié)致密，滲透率低，顆粒不易被沖走，而且喉道較直，流體對(duì)喉道內(nèi)壁的剪切力較小，當(dāng)流速增大時(shí)，滲透率保持相對(duì)平穩(wěn)，該區(qū)的儲(chǔ)層無臨界流速，隨著巖心內(nèi)水流速度的增大，巖心滲透值發(fā)生變化，說明在高流速下巖心孔隙中存在微小顆粒的運(yùn)移，但對(duì)儲(chǔ)層不造成堵塞，所以儲(chǔ)層為弱速敏［4］。

圖1 速敏實(shí)驗(yàn)驅(qū)替速度與滲透率變化圖

2.2 水敏性

水敏性是儲(chǔ)層在遇到與地層不配伍的外來流體進(jìn)入地層后，可能引起粘土礦物水化、膨脹、分散和運(yùn)移，從而造成儲(chǔ)集層滲透率下降的現(xiàn)象［5］。儲(chǔ)層的水敏性取決于地層中粘土礦物的種類和組成，蒙脫石的水敏性最強(qiáng)，遇水易膨脹、分散和運(yùn)移，伊利石、綠泥石次之，高嶺石最弱［6］。儲(chǔ)層的水敏程度用水敏指數(shù)Iw來評(píng)價(jià):Iw=(K1－Kw)/K1(其中Iw－水敏指數(shù);K1－標(biāo)準(zhǔn)鹽水滲透率;Kw－蒸餾水滲透率)。按地層水－次地層水－蒸餾水的注入順序進(jìn)行水敏性流動(dòng)試驗(yàn)，得出巖心的水敏程度為中等偏弱。

2.3 鹽敏性

鹽敏是不同礦化度等級(jí)的地層水在油氣層中流動(dòng)時(shí)造成油氣層滲透率下降的現(xiàn)象［2］。一般情況下，高于地層水礦化度的外來流體進(jìn)入儲(chǔ)層后引起粘土礦物收縮、脫落;低于地層水礦化度的外來流體進(jìn)入儲(chǔ)層后引起粘土礦物膨脹、分散和運(yùn)移［4］。因此，儲(chǔ)層的鹽敏性分析可以確定儲(chǔ)層滲透率變化的臨界礦化度，并對(duì)注入水的礦化度調(diào)整具有很大意義。由鹽敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(圖2)，隨著礦化度的降低，儲(chǔ)層滲透率也在微降低，這是因?yàn)殡S著流體礦化度的降低，而粘土礦物中的蒙脫石發(fā)生膨脹，使得孔隙吼道被堵塞而引起滲透率的下降，同時(shí)給其注入蒸餾水時(shí)，滲透率下降到了原來的40%，因此該儲(chǔ)層屬于弱鹽敏但無臨界礦化度。

圖2 鹽敏實(shí)驗(yàn)礦化度與滲透率變化關(guān)系圖

2.4 酸敏性

酸敏性是指酸液進(jìn)入地層后與地層中的礦物發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生沉淀或釋放出微粒，從而造成滲透率下降的現(xiàn)象。評(píng)價(jià)酸敏性的目的在于了解酸化液是否傷害地層及傷害程度，以便優(yōu)選酸液配方，尋找有效的酸化處理方法［7］。酸敏試驗(yàn)是為了檢驗(yàn)巖樣與鹽酸、氫氟酸接觸后產(chǎn)生的一系列變化，巖石中的綠泥石與酸反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀使?jié)B透率發(fā)生下降而言。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，注入酸后滲透率下降，酸敏指數(shù)為34%和32%，酸敏程度中等，同時(shí)由該區(qū)的金油13井X－衍射分析數(shù)據(jù)可見，粘土礦物中綠泥石含量相對(duì)較高，所以該區(qū)儲(chǔ)層發(fā)生酸敏的可能性較大，即不適合酸化改造。

2.5 堿敏性

堿敏性是指堿性工作液與儲(chǔ)集層巖石接觸后，形成不溶物，堵塞孔喉，使?jié)B透率降低。通常，多數(shù)鉆井液中常含有純堿Na2CO3為堿性，高pH值的鉆井液易與粘土和硅質(zhì)礦物發(fā)生反應(yīng)，溶解后形成大量微粒，造成孔喉堵塞，或者大量OH－也會(huì)與儲(chǔ)層中的某些二價(jià)陽離子(Ca2+，Mg2+等)發(fā)生反應(yīng)形成沉淀物，導(dǎo)致滲透率降低［8，9］。在強(qiáng)堿性介質(zhì)中，粘土礦物石英、長(zhǎng)石等形成新的硅酸鹽沉淀物和硅凝膠堵塞孔隙，這種情況一般發(fā)生在高pH值的鉆井液濾液侵入及堿驅(qū)過程中，此時(shí)儲(chǔ)層發(fā)生較強(qiáng)的堿敏性傷害，堿敏性評(píng)價(jià)的目的是確定儲(chǔ)層堿敏程度，為油田開發(fā)提供保護(hù)油層的依據(jù)［4］。分析結(jié)果表明(圖3)，堿敏指數(shù)為20%，堿敏程度弱。

圖3 堿敏實(shí)驗(yàn)PH值變化與滲透率變化關(guān)系圖

敏感性結(jié)論:本區(qū)儲(chǔ)層敏感性具有“三弱、兩中等”特點(diǎn)，即弱速敏、弱鹽敏、弱堿敏和中等偏弱水敏、中等酸敏。本區(qū)敏感性特點(diǎn)對(duì)注水開發(fā)十分有利，比較適合強(qiáng)注和污水與清水混注，強(qiáng)注可以快速提高地層能量，提高采油速度和采收率，污水與清水混注可以節(jié)約注水成本。

3 長(zhǎng)2儲(chǔ)層注水可行性分析

下寺灣油田長(zhǎng)2油藏開發(fā)的主要問題是天然能量不足且地下虧空嚴(yán)重，而恢復(fù)地層能量，最經(jīng)濟(jì)有效的方法是人工進(jìn)行注水開發(fā)，因此能否高效注水是該油田開發(fā)的關(guān)鍵所在。

3.1 儲(chǔ)層發(fā)育穩(wěn)定且構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，具備了注水開發(fā)的地質(zhì)基礎(chǔ)

下寺灣油田長(zhǎng)2油藏構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，沉積相對(duì)穩(wěn)定，含油面積較大儲(chǔ)量較多。其巖石類型以細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，結(jié)構(gòu)上主要為細(xì)砂巖，成分成熟度低，而結(jié)構(gòu)成熟度較高，孔隙類型主要為原生剩余孔及粒間與粒內(nèi)溶孔。在每個(gè)沉積旋回的中下部?jī)?chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)較粗，物性、含油條件較好，且孔隙度和滲透率都不是特別低，具備注水開發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 長(zhǎng)2低滲透儲(chǔ)層敏感性較弱，為注水開發(fā)創(chuàng)造了良好條件

下寺灣油田長(zhǎng)2油層的主力層滲透率為0.85 mD，孔隙度13%，為低滲透儲(chǔ)層，單井產(chǎn)能基本保持在3.5～4.0 t/d，綜合遞減率小于5%，開發(fā)效果好。下寺灣油田長(zhǎng)2油層潤(rùn)濕性在總體上呈親水性，油層敏感性較弱，注水時(shí)注入水對(duì)儲(chǔ)層傷害程度較低，有利于注水開發(fā)。

3.3 注采井距合理，注水見效周期較短

油藏工程研究認(rèn)為，油井注水見效周期隨井距的縮小而減小。由公式求得下寺灣長(zhǎng)2油層注水見效周期6－10個(gè)月，平均8個(gè)月，見效周期較短，適合注水開發(fā)。

3.4 注入水與地層水配伍性較好

經(jīng)過水源調(diào)查和配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，該區(qū)塊注入水來源:一是同層采出的地層水經(jīng)處理后回注地層;二是為了補(bǔ)充水源不足采用北溝河水。經(jīng)泉叢2048井、泉叢2023井、泉叢2065井分別與北溝小河水進(jìn)行配伍性試驗(yàn)，其結(jié)果為結(jié)垢微量，配伍性較好。可采取在河邊挖池蓄水的辦法，保證水源供應(yīng)和補(bǔ)充。

3.5 注水開發(fā)的最終采收率較高

(1)自然能量開發(fā)采收率計(jì)算

根據(jù)本油區(qū)油藏類型和油藏性質(zhì)(油層物性、流體性質(zhì)、巖石及流體相關(guān)特性)和開發(fā)條件(表1)，選用以下3種方法確定自然能量開采技術(shù)采收率:

表1 下寺灣油田采收率計(jì)算參數(shù)表

①1995年中國(guó)石油天然氣總公司研究院《新增可采儲(chǔ)量標(biāo)定方法的研究》推薦的計(jì)算公式:ER=0.05842+0.0846 Lg(K/μoi)+0.3464φ +0.00387S得ER=12.1%;

②長(zhǎng)慶油田經(jīng)驗(yàn)公式:ER=0.1646+0.1226 Lg(K/μoi)得 ER=10.6%;

③油田可采儲(chǔ)量標(biāo)定方法(Sy5367－89)經(jīng)驗(yàn)公式:

綜合陜北其它同類油田經(jīng)驗(yàn)，本區(qū)自然能量開采采收率綜合取值10.6%。

(2)注水開發(fā)采收率計(jì)算

①經(jīng)驗(yàn)公式法:ER=21.4289(K/μ0)0.1316得采收率為21.7%。

②驅(qū)油效率法:LgED=0.06971*1g(k/μ0)－0.41078(相關(guān)系數(shù)0.878)得采收率Er=23.48%。

③井網(wǎng)密度法:Er=0.4018*e－0.10148*S得采收率Er=20.27%。

用三種方式預(yù)測(cè)，注水開發(fā)后最終采收率在20.27% －23.48%之間，綜合取值21.83%。

表2 下寺灣油田長(zhǎng)2油層采收率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)表

根據(jù)鄰區(qū)安塞等油田長(zhǎng)2油層開發(fā)效果，結(jié)合下寺灣油田長(zhǎng)2油層物性及室內(nèi)巖芯實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)自然能量開采技術(shù)采收率、注水開發(fā)采收率進(jìn)行了計(jì)算和預(yù)測(cè)。自然能量開發(fā)最終采收率為10.6%，而采用注水方式開采，油田最終采收率可達(dá)到21.83%，為自然能量開發(fā)采收率的2.1倍(表2)，因此采用注水開發(fā)方式將會(huì)大大提高最終采收率。

4 注水開發(fā)實(shí)施

4.1 井網(wǎng)的確定

對(duì)于低滲透油氣藏，井網(wǎng)是否合理，既要考慮單井控制儲(chǔ)量及整個(gè)油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)合理性，井網(wǎng)不能太密，又要充分考慮注水井和采油井之間的壓力傳遞關(guān)系，注采井距不能過大，另外還要最大限度地延緩方向性水竄及水淹時(shí)間，同時(shí)要兼顧后期調(diào)整。根據(jù)本區(qū)井網(wǎng)分布的實(shí)際情況，在節(jié)約成本的前提下，采用不規(guī)則反七點(diǎn)法井網(wǎng)面積注水，可以最大限度提高注水動(dòng)用程度，在非均質(zhì)性較嚴(yán)重的油藏中可能獲得較好的注水效果。

目前下寺灣油田長(zhǎng)2油藏井距150－300 m，變化范圍大，平均250 m，給規(guī)則的注采井網(wǎng)部署帶來一定的難度。本次井網(wǎng)部署以不規(guī)則反七點(diǎn)法為主，1口注水井對(duì)應(yīng)5－8口油井。

4.2 裂縫對(duì)注采井網(wǎng)的影響

天然微裂縫系統(tǒng)在致密低滲透砂巖油藏中普遍存在，且很大程度上彌補(bǔ)了基質(zhì)滲透率低的缺陷，同時(shí)又加劇了地層非均質(zhì)性程度，增大了開采難度。如何科學(xué)的開發(fā)好低滲透油田，很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是如何使裂縫系統(tǒng)和注采系統(tǒng)(包括井網(wǎng))達(dá)到最佳匹配狀態(tài)，化弊為利。

通過對(duì)下寺灣油田長(zhǎng)2油藏天然裂縫發(fā)育情況分析，該區(qū)天然裂縫較發(fā)育，對(duì)注水開發(fā)有一定影響。根據(jù)長(zhǎng)2油層人工壓裂縫形態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，壓裂縫在60.7°－88.4°之間。借鑒國(guó)內(nèi)其它低滲透油田及鄰區(qū)安塞油田多年的開發(fā)實(shí)踐，探索出與裂縫系統(tǒng)匹配的反七點(diǎn)井網(wǎng)，以后根據(jù)動(dòng)態(tài)反應(yīng)情況可以調(diào)整為基本沿裂縫方向排狀注水。

5 結(jié)論

(1)該區(qū)注入水與長(zhǎng)2儲(chǔ)層具有較好的配伍性，其水質(zhì)能夠滿足該油田注入。本區(qū)注水比較適合強(qiáng)注和污水與清水混注，強(qiáng)注可以快速提高地層能量，提高采油速度，污水與清水混注可以節(jié)約注水成本，提高油田開發(fā)整體效益。

(2)本區(qū)儲(chǔ)層敏感性具有弱速敏、中等偏弱水敏、弱鹽敏、中等酸敏和弱堿敏等特性。粘土礦物中綠泥石含量相對(duì)較高，所以該區(qū)儲(chǔ)層發(fā)生酸敏的可能性較大，即不適合酸化改造。

(3)用不規(guī)則反七點(diǎn)法注水井網(wǎng)比較適合本區(qū)現(xiàn)狀，是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一種采油方式，同時(shí)提出間歇注水方案，有利于提高注水效率，提高采收率。

(4)通過注水開發(fā)的可行性研究，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)施及效果觀察，采收率也從依靠自然能量開采時(shí)的10.6%上升到注水開發(fā)后的21.83%，最終提高了該油田的采收率和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］張厚福，等.石油地質(zhì)學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1999.28－30.

［2］裘亦楠，薛叔浩，等.油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1997.282－340.

［3］裘懌楠，陳子琪.油藏描述［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1996:164－173.

［4］郭龍.陜北下寺灣油田儲(chǔ)層敏感性研究［J］.斷塊油氣田，2006，13(6).

［5］張紹槐，羅平亞.保護(hù)儲(chǔ)集層技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1993.

［6］銀本才.PCT型粘土穩(wěn)定劑的研制和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用［J］.油田化學(xué)，1992，9(1).

［7］劉義坤，馮樹義，等.衛(wèi)星油田儲(chǔ)層敏感性分析［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，31(5).

［8］沈明道，唐洪明，等.塔里木盆地東河塘構(gòu)造石炭系東河砂巖儲(chǔ)層堿敏損害機(jī)理［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，20(1):1 －5.

［9］閆建萍，劉立，等.大慶油田齊家－古龍地區(qū)扶余油層儲(chǔ)層敏感性分析和預(yù)測(cè)［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2002，32(3):243 －247.

The Reservoir Sensitivity and Water Injection Feasibility Analysis on Chang－2 Reservoir in Xiasiwan Oilfield

XIAO ZHUAN1，WANG Gui－cheng1，LIU Zhi－qiang2，ZHOU Ting－ting1，WANG Yuan－yuan1，YE CHAO3
(1.Oil and Gas Resources Institute，Xian Petroleum University，Xi an 710065，China;2.Henan Oilfield Company Oil Production 2 Plant，Nanyang 473400，China;3.Oil Production Plant 4 Petrol China Chang qing Oilfield Company，Erdos 017300，China)

By studying the basic character of Xiasiwan oilfield chang－2 reservoirs，evaluation and analysis of the reservoir rock sensitivity.The results show that acid sensitivity is medium，velocity，salt，alkali sensitivity are weak，water sensitivity is weaker than medium.The chlorite content is relatively high in the clay minerals，so it is possible occur acid sensitivity and not suitable for transform of acidification.Chang－2 reservoir is low porosity and low permeability，the lack of natural energy and seriousness of formation deficit.To solve the above problem and restore the formation energy.In papers Xiasiwan oilfield chang－2 reservoirs conduct analysis and research of water injection development and demonstrated its feasibility，by implement and effect of water injection development，ultimately improving the recovery ratio and development benefit.

chang－2 reservoirs;sensitivity;water injection development;feasibility;the recovery ratio;

TE357.6

A

1004-602X(2012)02-0069-05

2012-04-20

肖 轉(zhuǎn)(1986—)，女，陜西渭南人，西安石油大學(xué)在讀碩士研安生

10.3969/J.ISSN.1004－602X.2012.02.069

［責(zé)任編輯 李曉霞］