阿爾凹陷儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)水驅(qū)油效果影響研究

李 輝

（長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北 任丘062552）

易遠(yuǎn)元 （長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

劉 瑋 （中石油華北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北 任丘062552）

李進(jìn)光 （中石油華北油田分公司第四采油廠，河北 廊坊065000）

賴海文 （中石油華北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北 任丘062552）

劉德文 （中石油華北油田分公司第二采油廠，河北 霸州065700）

阿爾凹陷是華北油田新增產(chǎn)能建設(shè)的重點(diǎn)戰(zhàn)場(chǎng)之一，產(chǎn)能建設(shè)方案已經(jīng)全面展開(kāi)，產(chǎn)能建設(shè)方案的合理性取決于對(duì)油氣儲(chǔ)層資源條件和地質(zhì)特征的科學(xué)認(rèn)識(shí)和把握［1］。為此，筆者通過(guò)對(duì)阿爾凹陷不同沉積微相儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的精細(xì)研究，結(jié)合多項(xiàng)滲流試驗(yàn)，系統(tǒng)評(píng)價(jià)了儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及其差異對(duì)微觀驅(qū)油效率及其油田開(kāi)發(fā)效果的影響，為阿爾凹陷油田科學(xué)合理開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)依據(jù)。

1 儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征研究

1.1 常規(guī)壓汞孔隙結(jié)構(gòu)研究

統(tǒng)計(jì)了119塊次的常規(guī)壓汞資料，按照井段連續(xù)相似分組統(tǒng)計(jì)原則，將阿爾區(qū)塊常規(guī)壓汞特征參數(shù)可劃分為4組 （見(jiàn)表1），依據(jù)孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)劃分儲(chǔ)層屬于Ⅱ類和Ⅲ類儲(chǔ)層。儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性較強(qiáng)，注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中的指進(jìn)現(xiàn)象將會(huì)比較嚴(yán)重。

表1 常規(guī)壓汞特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

1.2 恒速壓汞孔隙結(jié)構(gòu)研究

利用恒速壓汞檢測(cè)結(jié)果，能夠?qū)r樣內(nèi)部的喉道發(fā)育程度、孔隙發(fā)育程度及孔隙與喉道之間的配套發(fā)育程度 （孔喉半徑比）等進(jìn)行分析［2－5］。分析了阿爾3－72井和阿爾3－25井共14塊巖樣的恒速壓汞試驗(yàn)分析。樣品滲透率分布于 （0.2～400）×10－3μm2，孔隙度介于5.6%～11.8%。

1）喉道半徑 恒速壓汞總的進(jìn)汞飽和度從25.70%至88.83%，喉道進(jìn)汞飽和度從3.88%～56.69%，吼道半徑加權(quán)平均值范圍為0.89～7.46μm，平均值為2.57μm。屬于細(xì)喉，單位體積內(nèi)喉道個(gè)數(shù)560～4361個(gè)／cm3。

2）孔隙特征 恒速壓汞孔隙進(jìn)汞飽和度從19.04%～38.85%，孔隙半徑加權(quán)平均值范圍111～137μm，平均值為124.31μm。變化范圍較窄，整體屬于中孔。

3）孔喉比特征 孔喉半徑比表示孔隙半徑與吼道半徑的比值，該值反映了流體的滲流能力，孔吼比越大，滲流阻力越大，殘余油越高，開(kāi)發(fā)效果越差，反之孔吼比越小開(kāi)發(fā)效果越好。16塊樣品的孔喉半徑比加權(quán)平均值范圍為30.40～201.05μm，平均值105.19μm，變化范圍中等，單位體積的孔喉半徑比個(gè)數(shù)427～2186個(gè)／cm3，平均1319個(gè)／cm3。

4）恒速壓汞特征參數(shù)應(yīng)用 從圖1和圖2上可以看出，隨著喉道半徑加權(quán)平均值的增大氣體滲透率變大，隨著孔喉半徑比加權(quán)平均值的增大驅(qū)油效率降低。表2給出了14塊巖樣的恒速壓汞特征值的平均結(jié)果，以及對(duì)含油飽和度和微觀驅(qū)油效率的初步預(yù)測(cè)結(jié)果。預(yù)測(cè)的平均含油飽和度為55.7%，預(yù)測(cè)的微觀驅(qū)油效率為不低于47%，通過(guò)比較可知該結(jié)果與已有的研究結(jié)果具有較高的一致性。

圖1 吼道半徑加權(quán)平均值與氣體滲透率關(guān)系圖

圖2 孔隙半徑加權(quán)平均值與鄰樣驅(qū)油效率關(guān)系圖

表2 阿爾區(qū)塊恒速壓汞試驗(yàn)特征參數(shù)表

2 滲流試驗(yàn)研究

2.1 油水相滲及水驅(qū)油試驗(yàn)

利用阿爾3－72井和阿爾3、阿爾4井共34塊巖心的平均氣體滲透率為111.7×10－3μm2，平均孔隙度為8.3%，束縛水飽和度范圍從23.4%～39.0%，平均值29.8%，殘余油時(shí)的水相對(duì)滲透率范圍從（0.133～0.609）×10－3μm2，平均值0.319×10－3μm2，殘余油飽和度范圍從15.0%至42.1%，平均值32.7%，等滲點(diǎn)水相飽和度范圍從38.7%～57.0%，平均值46.4%，兩相共滲區(qū)間飽和度范圍從27.3%～59.9%，平均值36.8%，最終驅(qū)油效率范圍從42.9%～80.0%，平均值52.7%。巖心按滲透率Kg扣除兩端極大極小值各2塊樣品后，滲透率平均數(shù)據(jù)變化顯著，但對(duì)相滲及水驅(qū)油特征參數(shù)影響不大 （見(jiàn)表3）。

2.2 核磁共振可動(dòng)流體飽和度試驗(yàn)

表4給出了阿爾區(qū)塊16塊巖心的核磁共振 （NMR）可動(dòng)流體飽和度試驗(yàn)的分類平均，由表4可以看出油水驅(qū)替兩相滲流區(qū)間為27.3%～75.8%，核磁共振試驗(yàn)可動(dòng)流體飽和度范圍22.6%～84.71%，2種試驗(yàn)具有較好的一致性。由于可動(dòng)流體飽和度變化范圍較大，則不同的滲流單元水驅(qū)油效率差異也會(huì)較大。綜合2項(xiàng)試驗(yàn)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層滲流特征可分為4種：好、較好、中等和較差，且以中等為主。

表3 相滲及水驅(qū)油試驗(yàn)特征參數(shù)表

表4 儲(chǔ)層滲流特征評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)表

2.3 非均質(zhì)儲(chǔ)層滲透率級(jí)差組合雙管模擬試驗(yàn)

對(duì)均質(zhì)單管模型，無(wú)論滲透率高低，只要能建立有效的驅(qū)替壓差，并進(jìn)行充分驅(qū)替，均可以獲得較高的最終采收率。當(dāng)不同的滲透率模型進(jìn)行組合，并進(jìn)行合注分采水驅(qū)油試驗(yàn)時(shí)，隨著組合模型中代表高低滲透層的2個(gè)模型滲透率級(jí)差的增大，低滲層的采油貢獻(xiàn)率越來(lái)越小，低滲模型單層采收率逐漸降低，但是高滲層的單層采收率基本保持不變。

組合模型的合驅(qū)分采綜合平均采收率與單驅(qū)模型綜合平均計(jì)算的采收率相比降低幅度呈增大趨勢(shì)，顯著變化的拐點(diǎn)滲透率級(jí)差區(qū)間在5～10之間。隨著滲透率級(jí)差的增加，組合模型中低滲層的吸水比例逐漸降低，且滲透率級(jí)差6附近的區(qū)間為顯著拐點(diǎn)區(qū)，當(dāng)組合模型的滲透率級(jí)差大于10的區(qū)間后，低滲層的吸水比例已經(jīng)降至很低，甚至成為非吸水層。因此，組合層的滲透率級(jí)差應(yīng)低于10，才能充分發(fā)揮低滲層的潛力。

2.4 非均質(zhì)儲(chǔ)層滲透率級(jí)差組三管模擬試驗(yàn)

中低滲油藏需要壓裂才能建立有效產(chǎn)能，實(shí)際油藏中也存在優(yōu)勢(shì)滲流通道，在水驅(qū)油過(guò)程中受多種孔隙類型的滲流機(jī)理制約，為此利用全直徑巖心模擬了高－中－低透層共存時(shí)的典型狀況進(jìn)行研究。全直徑巖心的滲透率范圍分別為：高滲層1087×10－3μm2，中滲層巖心87×10－3μm2，低滲巖心3.3×10－3μm2，組成三重孔隙介質(zhì)組合模型，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。①三層合注驅(qū)替，含水率99.5%時(shí)，單層驅(qū)油效率1號(hào)樣68.04%，2號(hào)樣5.03%，3號(hào)樣未啟動(dòng)。總采收率僅為17.63%。②關(guān)閉1號(hào)樣，2、3號(hào)樣合采，含水率99.5%時(shí)，2號(hào)樣增至41.37%，3號(hào)樣為18.12%，總驅(qū)油率為41.42%。③關(guān)閉1、2號(hào)樣、單采3號(hào)樣，含水率99.5%時(shí)，3號(hào)樣單層驅(qū)油效率可達(dá)71.46%，總驅(qū)油率為54.76%。④非均質(zhì)性的存在，影響水驅(qū)波及系數(shù)，從而影響最終采收率，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件許可的范圍內(nèi)應(yīng)盡量采用細(xì)分層系開(kāi)采。

表5 非均質(zhì)三管物理模型試驗(yàn)綜合數(shù)據(jù)表

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）阿爾凹陷儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的平面和縱向非均質(zhì)性，非均質(zhì)性的主要因素為沉積微相及空間展布、泥質(zhì)含量及粘土礦物在孔隙、吼道中的存在形式。

（2）儲(chǔ)層巖樣應(yīng)力敏感性較強(qiáng)，開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)注意控制生產(chǎn)壓差，以避免應(yīng)力敏感性損害。

（3）孔喉半徑比大小對(duì)微觀驅(qū)油效率有顯著影響，阿爾區(qū)塊砂礫巖巖心可動(dòng)流體飽和度和微觀水驅(qū)油效率較高。

（4）滲透率級(jí)差即平面非均質(zhì)性和層間非均質(zhì)性是影響最終采收率的主要因素，細(xì)分層系，分層注水，提高波及效率是提高阿爾凹陷最終開(kāi)采效果的主要技術(shù)措施方向。

3.2 建議

（1）進(jìn)一步深化阿爾凹陷沉積微相及其孔滲對(duì)應(yīng)關(guān)系研究，精細(xì)劃分滲流單元。

（2）開(kāi)展阿爾凹陷主力區(qū)塊井間示蹤劑測(cè)井研究，進(jìn)一步深化對(duì)儲(chǔ)層聯(lián)通狀況、平面與層間滲透率差異及其剩余油形成規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為提高油藏最終采收率技術(shù)措施奠定基礎(chǔ)。