儲(chǔ)層非均質(zhì)性描述及對(duì)注水開發(fā)的影響

王 麗

（勝利油田石油開發(fā)中心，山東東營257000）

儲(chǔ)層非均質(zhì)性描述及對(duì)注水開發(fā)的影響

王 麗*

（勝利油田石油開發(fā)中心，山東東營257000）

注水開發(fā)油藏，儲(chǔ)層非均質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致水線推進(jìn)不均勻，致使殘余油分布不均勻，或注入水突進(jìn)使油井暴性水淹影響開發(fā)效果，因此有必要對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性進(jìn)行深入分析及定量描述。根據(jù)沉積特征進(jìn)行儲(chǔ)層空間展布及物性特征研究，同時(shí)通過求取單層厚度、單層突進(jìn)系數(shù)、滲透率級(jí)差、滲透率變異系數(shù)等評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)儲(chǔ)層的層間非均質(zhì)性進(jìn)行量化描述?？梢钥闯?，儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)區(qū)塊的注水開發(fā)具有較大影響。實(shí)行分層注水及堵水調(diào)剖，對(duì)緩解層間矛盾及改善水驅(qū)開發(fā)效果十分必要。

儲(chǔ)層非均質(zhì)；注水開發(fā)；評(píng)價(jià)參數(shù)；開發(fā)效果

儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究是油藏描述和表征的核心內(nèi)容。陸相沉積作用所特有的地質(zhì)條件使得儲(chǔ)集砂體分布復(fù)雜、物性變化大、非均質(zhì)性強(qiáng)[1]。儲(chǔ)層非均質(zhì)性的描述及評(píng)價(jià)，對(duì)油田的地質(zhì)研究、注水方案的確定、開發(fā)綜合調(diào)整以及增產(chǎn)、增注措施的制定等，均具有極其重要的意義。

渤3塊是孤島油田孤北斷裂中一個(gè)相對(duì)集中的復(fù)雜斷塊區(qū)。主要含油層系沙二段，累計(jì)上報(bào)Ed、S1、S2、S3探明含油面積4.6km2，地質(zhì)儲(chǔ)量569×104t，可采儲(chǔ)量199.2×104t，標(biāo)定采收率35%。該塊位于孤北大斷層北部下降盤，構(gòu)造形態(tài)為受斷層控制的順向?qū)蛹剐蜆?gòu)造，北低南高，內(nèi)部有14條小斷層，整體構(gòu)造為東翼較陡，西翼相對(duì)較緩，地層傾角11°～14°。渤3塊目前油水井均為多層合采合注，由于層間非均質(zhì)性影響，造成注水過程中層間干擾嚴(yán)重，開發(fā)矛盾突出，為此進(jìn)行沙二段儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性研究。

1 儲(chǔ)層空間展布及發(fā)育特征

1.1 儲(chǔ)層空間展布

儲(chǔ)層沉積微相研究表明本區(qū)沙二段為近源的水下沖積扇沉積，分流河道方向近南北向，物源主要來自南部的孤島凸起，砂體在主物源方向上向湖盆方向推進(jìn)并呈扇形展布，從而形成研究區(qū)沙二段水道中部砂體發(fā)育、儲(chǔ)層物性好，兩側(cè)砂體薄、儲(chǔ)層發(fā)育差。

在小層對(duì)比劃分過程中[2]，根據(jù)沉積相特點(diǎn)，結(jié)合沉積旋回性、韻律性、巖性組合、電性特征、小層含油性及間隔層縱橫向變化等因素，將渤3塊沙二段儲(chǔ)層劃分為5個(gè)小層。其中S21、S24小層為主力含油小層，在平面上分布比較廣，砂體連通性較好，一般不超過3個(gè)井距，砂體厚度變化大，一般都小于10m，S22、S23、S25等非主力小層一般呈窄的條帶狀分布，厚度較小，個(gè)別小層呈透鏡體狀分布。

1.2 儲(chǔ)層發(fā)育特征

1.2.1 儲(chǔ)層物性

通過對(duì)渤3塊3口取芯井的物性參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（如表1所示）得出：沙二段儲(chǔ)層以細(xì)砂巖和含礫砂巖為主，儲(chǔ)層物性相對(duì)較好。

表1 渤3塊取芯井物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

1.2.2 粘土礦物

據(jù)GB30井沙二段1塊X衍射樣品分析可知：本區(qū)沙二段粘土礦物含量2.2%，主要成分為高嶺石，其含量高達(dá)62%，其次為伊利石，占26.8%，綠泥石占7%，蒙脫石占4.2%。

1.2.3 孔隙結(jié)構(gòu)

沙二段平均孔喉半徑6.76μm，孔喉半徑中值4.76μm，最大孔喉半徑18.29μm。并且不同的沉積相帶其孔喉的大小及分布具有明顯的不同：扇中辮狀水道微相的主要孔喉半徑分布在10～16μm之間；扇中水道邊緣微相的主要孔喉半徑分布在4.0～6.3μm之間。

2 層間非均質(zhì)性分析

層間非均質(zhì)是指砂層組內(nèi)或油層組內(nèi)各砂層之間的差異，是指縱向上砂體之間的非均質(zhì)性，屬于層系規(guī)模的儲(chǔ)層研究[3]。沉積的旋回性決定了砂體在縱向上發(fā)育程度的變化，在同一層段內(nèi)砂體出現(xiàn)的次數(shù)越多，砂體厚度越小，說明均質(zhì)程度越差，非均質(zhì)也越嚴(yán)重?？刂茖娱g非均質(zhì)性的重要因素是相組合，并與微相分布密切相關(guān)。本文用分層系數(shù)、砂巖密度、單砂體平均厚度等方面參數(shù)，以及各層滲透率分布形式、滲透率變異系數(shù)、滲透率級(jí)差、單層突進(jìn)系數(shù)等指標(biāo)來量化描述儲(chǔ)層層間非均質(zhì)程度。

2.1 分層系數(shù)、砂巖密度差異較大

分層系數(shù)是指層系內(nèi)每100m砂層的層數(shù)，分層系數(shù)越大，表明非均質(zhì)性越嚴(yán)重。但是，分層系數(shù)還不足以反映砂體的發(fā)育程度及發(fā)育特點(diǎn)，因此，還需引入砂巖密度來進(jìn)行描述[4]，砂巖密度是指垂向上砂巖總厚度與地層總厚度之比，比值越大，砂體越發(fā)育。

對(duì)渤3井區(qū)內(nèi)24口井的分層系數(shù)和砂巖密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：分層系數(shù)在5.43～30.3之間，砂巖密度在18%～95%之間，區(qū)內(nèi)的總分層系數(shù)是15.47，總砂巖密度為0.44。

圖2 沙二段砂巖密度等值圖

從圖1和圖2可以看出：不同區(qū)域?qū)娱g非均質(zhì)性差異較大，沙二段分層系數(shù)在研究區(qū)的扇間沉積部位最

低、水道邊緣稍大、水道中部最大，表明研究區(qū)水道中部層間非均質(zhì)性最高、而扇間最低；與分層系數(shù)規(guī)律一致，砂巖密度在研究區(qū)的扇間沉積部位最低、水道邊緣次之、水道中部最大，表明水道中部砂體發(fā)育、連通性最好。

2.2 單層厚度較薄、隔層多

統(tǒng)計(jì)沙二段5個(gè)小層的砂層厚度可知：平均單層厚度2.26m。從圖3可以看出沙二段整體砂體較薄，僅S21小層砂體平均厚度大于3m，S24小層砂厚大于2m，大部分小層砂厚小于2m，說明除S21、S24小層，其余小層均為薄層。

圖3 沙二段各小層厚度對(duì)比圖

2.3 滲透率非均質(zhì)程度較強(qiáng)

對(duì)于碎屑巖儲(chǔ)層來說，滲透率非均質(zhì)性是層間非均質(zhì)中重要的一類，主要是以滲透率[5]的各種數(shù)量統(tǒng)計(jì)參數(shù)的變化來表征儲(chǔ)層非均質(zhì)在三維空間的變化和分布規(guī)律，包括單層突進(jìn)系數(shù)Tk、滲透率級(jí)差Jk、滲透率變異系數(shù)Vk、滲透率均質(zhì)系數(shù)Kp等[6]。

（1）單層突進(jìn)系數(shù)Tk。即砂層中滲透率最高的相對(duì)均質(zhì)層段的最大滲透率(Kmax)與各相對(duì)均質(zhì)層段的平均滲透率()的比值。公式表示如下：

式中：n——井段內(nèi)砂層數(shù)；

hi——第i個(gè)砂層的厚度；

Ki——第i個(gè)砂層的滲透率。

它是評(píng)價(jià)層內(nèi)非均質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，其變化范圍為Tk≥1，數(shù)值越小說明垂向上滲透率變化越小，油層越均質(zhì)；數(shù)值越大，說明滲透率在垂向上變化越大，非均質(zhì)性越強(qiáng)。

（2）滲透率級(jí)差Jk。透率級(jí)差是砂層中最大滲透率值(Kmax)與最小滲透率值(Kmin)的比值，公式為：

滲透率級(jí)差是一個(gè)反映滲透率變化幅度的參數(shù)，即滲透率絕對(duì)值的差異程度，其變化范圍Jk≥1。數(shù)值越大，非均質(zhì)性越強(qiáng)；數(shù)值越接近1，儲(chǔ)層均質(zhì)性越好。

（3）滲透率變異系數(shù)Vk。滲透率變異系數(shù)是指一定井段內(nèi)各單砂層滲透率的標(biāo)準(zhǔn)偏差與其平均值的比值，公式為：

n——井段內(nèi)砂層數(shù)；

Ki——第i個(gè)砂層的滲透率。

變異系數(shù)是一個(gè)重要的表征量，它反映了樣品偏離整體平均值的程度。該值越小，說明樣品的滲透率值越均勻；反之，非均質(zhì)性越強(qiáng)。

（4）滲透率均質(zhì)系數(shù)Kp。表示砂層中平均滲透率與最大滲透率的比值,公式為：

Kp值在0～1之間變化，Kp越接近1，均質(zhì)性越好。

從表2看出，渤3塊沙二段屬于中高滲透層，各小層滲透率非均質(zhì)程度差異較大。單層突進(jìn)系數(shù)1.73～3.03，滲透率級(jí)差6.37～38.08，滲透率變異系數(shù)0.52～0.92(Vk小于0.5為均勻型，介于0.5～0.7時(shí)為較均勻型，大于0.7為不均勻型)。綜合以上各參數(shù)，表明S22、S23、S25小層非均質(zhì)性較強(qiáng)，而S21、S24小層非均質(zhì)性弱。

3 層間非均質(zhì)性對(duì)注水開發(fā)的影響

3.1 注入水突進(jìn)導(dǎo)致油井暴性水淹

從以上5口注水井2008年測(cè)得吸水剖面資料看，儲(chǔ)層物性好、非均質(zhì)性弱的S21和S24層每米吸水量大，吸水能力強(qiáng)，而物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)的S22、S23和S25層吸水能力較差。以GB10井組為例，受GB10井S24層注入水突進(jìn)影響，對(duì)應(yīng)油井B3-29井2008年以來出現(xiàn)暴性水淹，含水由1.2%上升至60%，嚴(yán)重影響開發(fā)效果[7]。

3.2 層間矛盾導(dǎo)致剩余油分布不均

表2 沙二段各小層層間非均質(zhì)情況統(tǒng)計(jì)表

表3 注水井2008年吸水情況統(tǒng)計(jì)表

表4 沙二段儲(chǔ)層動(dòng)用情況統(tǒng)計(jì)表

沙二段層間非均質(zhì)性導(dǎo)致注水開發(fā)中層間矛盾突出，儲(chǔ)層動(dòng)用不均。其中物性好、非均質(zhì)性弱的主力小層S21和S24目前采出程度高，含水高；而物性較差、非均質(zhì)性相對(duì)較強(qiáng)的非主力小層S22、S23和S25動(dòng)用差，是剩余油的主要富集區(qū)及挖潛所在。

4 采取措施及實(shí)施效果

為緩解層間矛盾，降低儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)開發(fā)效果的影響，2011年1月以來在該區(qū)塊陸續(xù)開展分層注水試驗(yàn)。通過精細(xì)配產(chǎn)配注，將注入水合理地分配到各層段；同時(shí)從工藝，優(yōu)化分層注水管柱，提高分注合格率。

先后在B3-7、B3-26等井實(shí)行分層注水，對(duì)滲透性好、非均質(zhì)程度弱的S21、S24層控制注水，對(duì)非均質(zhì)性強(qiáng)、吸水能力差的S22、S23、S25層加強(qiáng)注水，截止2012年底井組含水下降6.5%，累增油1800t，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

下步計(jì)劃開展水井調(diào)剖及油井堵水工作，進(jìn)一步封堵優(yōu)勢(shì)滲流通道，改變地下流場(chǎng)，提高水驅(qū)采收率。

5 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）本文通過定量計(jì)算分層系數(shù)、砂巖密度、單層厚度、單層突進(jìn)系數(shù)、滲透率級(jí)差、滲透率變異系數(shù)等評(píng)價(jià)參數(shù)，提供了一種較為精確的描述儲(chǔ)層非均質(zhì)性的方法，為同類型油藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究工作提供了指導(dǎo)。

（2）本文在對(duì)渤3塊精細(xì)地質(zhì)描述、儲(chǔ)層空間展布及發(fā)育特征認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)層間非均質(zhì)性進(jìn)行了定量描述，結(jié)果表明主力小層S21、S24儲(chǔ)層物性好、均質(zhì)程度較高，非主力小層S22、S23、S25非均質(zhì)性嚴(yán)重。

（3）儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性導(dǎo)致了注水開發(fā)過程中層間矛盾突出，油井水淹、剩余油分布不均等問題，實(shí)行分層注水后取得了較好的開發(fā)效果，具有較強(qiáng)的實(shí)用性及推廣價(jià)值。 參考文獻(xiàn)：

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TE122.1

A

1004-5716(2015)06-0072-05

2014-06-17

2014-06-28

王麗（1984-），女（漢族），山東肥城人，工程師，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)管理工作。