潿西南油田砂巖儲層水驅油效率影響因素分析

張曉霞，王彥利 （中海石油 （中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524057）

李強 （中海油能源發展股份有限公司工程技術湛江分公司，廣東 湛江524057）

洪楚僑，李浩 （中海石油 （中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524057）

注水開發油田采收率是驅油效率和注水波及系數的乘積，驅油效率的高低直接影響著采收率的大小。關于驅油效率的影響因素前人做過較多的工作，其結論也各有異同［1，2］，這是因為各個油田因儲層物性特征和流體特性的不同，影響驅油效率的因素也不盡相同。筆者以潿西南油田大量巖心相滲試驗、壓汞試驗數據結果為基礎，從儲層物性、潤濕性、微觀孔隙結構3方面，對潿西南砂巖儲層水驅油效率的主控因素進行分析，以期為區域油田注水開發工作、提高注水開發效益提供依據。

1 研究方法

南海西部潿西南凹陷是北部灣盆地內的富生烴凹陷，同時也是北部灣盆地勘探程度最高、發現油田最多的一個凹陷。區域經過30多年的油氣勘探、開發，積累了豐富的基礎資料，具有較強的代表性。研究充分利用了區域20多個油田上百口井大量巖心相滲及壓汞試驗數據，從儲層巖心的物性、潤濕性及微觀孔隙結構3方面，采用相關分析法對區域含油儲層水驅油效率的影響因素進行深入剖析。

1.1 驅油效率

采用水驅采油的方式，研究巖樣水驅油效率。由巖樣相滲試驗結果相關參數計算得出：

式中：ED為水驅油效率，1；Sor為殘余油飽和度，1；Swc為束縛水飽和度，1。

1.2 潤濕性

儲層巖石的潤濕性是巖石與流體之間的綜合特性，指液體在巖石表面自動流散的特性。分析巖心樣品的潤濕性依據克雷格法則［3］。親水巖心Swc較大 （大于20%～50%），殘余油飽和度下的水相相對滲透率 （Kwor）≤52%，當油相相對滲透率 （Krw）／水相相對滲透率 （Kro）＝1時，交點含水飽和度Sw≥50%；親油巖心Swc較小 （大于10%～15%），Kwor≥52%，當Krw／Kro＝1時，Sw≤50%。

1.3 孔隙結構特征參數

該次研究巖樣微觀孔隙結構的參數分為以下3方面：①反映孔喉大小的參數 （孔隙喉道半徑均值、最大連通孔喉半徑、最大汞飽和度）；②反映孔喉分選特征的參數 （變異系數、巖性系數、均質系數）；③反映孔喉連通性及控制流體運動特征的參數 （退汞效率、平均孔喉體積比）。

2 儲層物性對驅油效率的影響

關于儲層物性對驅油效率的影響，前人做過大量研究，有些研究認為驅油效率與滲透率之間不存在密切關系，有些則認為與滲透率成正相關關系，另外有些區域研究者發現驅油效率與滲透率呈反比［4］。因此對于北部灣潿西南區域含油儲層物性對水驅油效率的影響規律，要從多方面、多角度進行分析。

2.1 孔隙度與驅油效率的關系

由孔隙度與驅油效率關系圖 （圖1）可以看出，當孔隙度小于15%，孔隙度與驅油效率成正相關趨勢；當孔隙度大于15%，孔隙度與驅油效率相關性不明顯，沒有明顯的規律。

圖1 孔隙度與驅油效率關系圖

2.2 滲透率與驅油效率的關系

由滲透率與驅油效率的關系圖 （圖2）可以看出，整體上驅油效率與滲透率關系不明顯，但在不同的滲透率級別內，滲透率對驅油效率的影響呈不同的規律。在低滲區 （即滲透率K＜50mD），驅油效率與滲透率呈較好的正相關趨勢，滲透率越高，驅油效率越高；在中高滲區 （即滲透率K＞50mD），驅油效率與滲透率沒有明顯相關性，有的驅油效率高，有的驅油效率低。結合樣品巖性及孔隙結構特征分析，在中高滲區域，驅油效率高的樣品巖性主要為細砂巖，驅油效率低的樣品巖性主要為砂礫巖、含礫粗砂巖。由圖3可以看出在中高滲范圍內，巖樣的驅油效率受微觀孔隙結構的影響較大。以細砂巖為主的樣品，分選系數小，當分選系數為3左右，孔喉分選好，驅油效率高；以砂礫巖、含礫粗砂巖為主的樣品，分選系數較大，范圍為2.5～4.7，孔喉分選差，驅油效率低。

圖2 驅油效率與滲透率關系圖

圖3 驅油效率與分選系數關系圖

通過分析，驅油效率受物性的影響規律為低孔低滲時，驅油效率主要受滲透率、孔隙度的影響，與其成正相關趨勢，即隨孔隙度、滲透率的增大，巖石樣品的驅油效率變大；中、高孔，中、高滲時，巖石樣品的驅油效率主要受微觀孔隙結構的影響，樣品的分選系數小，孔喉分選性好，驅油效率高，反之驅油效率低。

3 潤濕性對驅油效率的影響

油藏巖石的潤濕性影響流體在孔隙介質中分布位置、流動狀態和分布狀況，是影響水驅油效率的一個主要因素。研究以相滲數據為基礎，采用克雷格法則，對巖石樣品的潤濕性進行判斷。

由驅油效率與相對滲透率相等處對應的含水飽和度Sw的關系圖 （圖4）得出，整體上潿西南油田儲層以親水為主；親水樣品的驅油效率普遍高于親油樣品，此規律和目前多數學者研究認識一致［5］，主要因為儲層巖石為親水時，毛細管力是水驅油的動力，有利于提高水的自吸速率，水能很好地潤濕孔壁，易于驅凈親水油層內的油，因此驅油效率高；儲層巖石為親油時，油優先潤濕巖石顆粒表面，油與固體顆粒間存在著較強的附著力。當注入水進入親油孔道時，由于油與巖石表面的附著力，水很難與巖石表面接觸和在巖石表面流動，毛細管力表現為驅油阻力，驅油效率低。

圖4 驅油效率與相滲相等處的含水飽和度關系圖

4 孔隙結構對驅油效率的影響

儲層空間孔喉的大小及其分布特征對水驅油效率起著決定性的作用。在不同孔隙結構中，油水具有不同的滲流特征，導致水驅油效果的不同［6，7］。

4.1 孔喉大小對驅油效率的影響

喉道中值半徑是指非潤濕相汞的飽和度為50%時對應的孔喉半徑值，可近似地代表樣品平均孔喉半徑的大小。最大孔喉半徑是指非潤濕相驅替濕相時所經過的最大連通喉道半徑。由圖5、6得知驅油效率與喉道中值半徑、最大孔喉半徑相關性較差，沒有明顯規律；但是滲透率與最大孔喉半徑（圖7）、中值半徑 （圖8）具有很強的相關性。

圖5 驅油效率與喉道中值半徑關系圖

圖6 驅油效率與最大孔喉半徑關系圖

4.2 孔喉分選性對驅油效率的影響

孔喉歪度系數表示孔喉頻率分布的對稱參數，反映眾數相對的位置，眾數偏粗喉道一端稱粗歪度，偏細孔喉端稱為細歪度。由圖9可知孔喉歪度系數與驅油效率的相關性很差，沒有明顯的規律。均值系數表征儲層孔隙系統每個孔喉半徑與最大孔喉半徑的偏離程度的總和。由圖10可知均值系數與驅油效率的相關性很差，沒有明顯的規律。

分選系數是反映喉道大小分布集中程度的參數，分選系數越小，表明儲層孔喉分布越均勻。整體上驅油效率與分選系數沒有明顯的相關性（圖11）。但在孔喉分選系數相等的情況下，驅油效率有高有低，深入分析，主要是受儲層物性的影響，由圖12可知，同一分選條件下，即儲層孔喉大小分布均勻程度一致的條件下，驅油效率與孔隙度、滲透率呈較好的正相關性，即物性越好，驅油效率越高。

圖7 滲透率與最大孔喉半徑關系圖

圖8 滲透率與喉道中值半徑關系圖

圖9 驅油效率與歪度系數關系

圖10 驅油效率與均值系數關系

4.3 孔喉連通性對驅油效率的影響

平均孔喉體積比是度量孔隙體積和喉道體積的數值，根據沃德洛 （Wardiaw）試驗［8］，認為汞的退出主要視為從喉道中退出，而孔隙中仍保持充滿汞。平均孔喉體積比可用下式求出：

圖11 驅油效率與分選系數關系

式中：VR為平均孔喉體積比，1；SR為殘余汞飽和度，%；Smax為最大汞飽和度，%。

平均孔喉體積比越小，表明微觀孔隙中，孔的體積相對少，喉道的體積相對較多，該情況下，儲層的連通性好。由區域孔隙結構參數統計結果來看，平均孔喉體積比與驅油效率成負相關趨勢（圖13），孔喉體積比大，孔多，喉少，驅油效率低；反之，驅油效率高。該規律在中高孔－中高滲、低孔－低滲樣品中尤為明顯 （圖14）。

圖12 分選系數相等條件下驅油效率與滲透率 （a）、孔隙度 （b）關系圖

5 結論

1）潿西南砂巖儲層驅油效率受微觀孔隙結構的影響規律：平均孔喉體積比大，即孔隙體積相對較多，喉道體積相對較少，孔隙連通程度差，驅油效率低；反之，平均孔喉體積比小，孔隙連通程度好，驅油效率高。

2）潿西南砂巖儲層驅油效率受物性的影響規律：在不同物性范圍，驅油效率的影響因素不同，低孔－低滲樣品 （φ＜15%、K＜50mD），驅油效率隨滲透率、孔隙度的變大而增加；中高孔－中高滲樣品 （φ＞15%、K＞50mD），驅油效率受微觀孔隙結構的影響較大，孔喉分選好，分選系數小，驅油效率高，反之，驅油效率低。

3）潿西南砂巖儲層驅油效率受巖樣潤濕性的影響規律：水濕樣品驅油效率高于油濕樣品。

圖13 驅油效率與孔喉體積比關系

圖14 不同物性范圍驅油效率與孔喉體積比關系圖

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