注水对濮城油田储层微观结构的影响研究

2012-11-10刘会峰李建明长江大学地球科学学院湖北荆州434023

长江大学学报(自科版) 2012年10期

关键词：喉道均质水驱

刘会峰，李建明 (长江大学地球科学学院，湖北荆州 434023)

孙黎娟 (中原油田地质开发研究院，河南濮阳 457001)

注水对濮城油田储层微观结构的影响研究

刘会峰，李建明 (长江大学地球科学学院，湖北荆州 434023)

孙黎娟 (中原油田地质开发研究院，河南濮阳 457001)

以濮城油田沙二、沙三储层为实例，通过室内试验模拟现场注水过程，研究了注水对储层岩石孔隙空间结构特征以及微观孔隙结构特征的影响规律，旨在为油藏工程的综合治理、稳油控水设计等提供必要的参考。研究结果表明，对特低渗类型的岩石而言，水驱后可在一定程度上提高岩石孔隙的均质程度；而对物性较好的低渗、中低渗类型的岩石，水驱可进一步加大岩石孔隙的非均质程度，压汞资料反映出水驱后岩石喉道变得更加非均质化，水驱前后岩样的喉道变异系数均具有随岩石渗透率的增大而减小的特征。

微观非均质性；孔隙空间结构特征；微观孔隙结构；喉道变异系数

储层经过长期的注水开发，储层中流体的组成及分布、岩石特征、地层压力、地层温度等都会发生变化，导致油水渗流特征的改变，从而对油藏的开发动态和注水开发效果产生直接影响[1]。前人对油藏注水开发后储层特征的变化已进行了许多研究，认为注水提高了储层渗透率、改变了孔隙结构以及润湿性等,使注水开发后储层微观结构复杂增加[2-6]。笔者通过通过室内试验模拟现场注水过程，研究注水对岩石铸体孔隙空间结构特征以及微观孔隙结构特征的影响规律，以期对油藏工程的综合治理、稳油控水设计等提供参考。

1 区域地质背景

濮城油田位于东濮凹陷中央隆起带北段。东濮凹陷在盆地发育的各种阶段，不同成因的砂砾岩体，以其不同的地质特征有规律地组合在一起，构成了盆地陡坡带、缓坡带及中央隆起带的主要储集体类型。主要的有利于油气储集的砂体类型有扇三角洲前缘、辫状河三角洲前缘、湖底扇(或滑塌浊积扇)、低位三角洲(低水位时期)前缘及低位滩坝砂体。古近系沙二段、沙三亚段是濮城油藏的主要生产层，骨架砂体有扇三角洲前缘水下分流河道砂、河口坝砂、远砂坝-前缘席状砂和湖底扇水道砂等类型。笔者以扇三角洲前缘水下分流河道砂体为试验研究对象。

2 试验方法

取濮城油田古近系沙河街组沙二段、沙三段天然岩心以0.25ml/min的流量注现场注入水，共注入300倍孔隙体积的水，结束试验。采用岩石铸体薄片(均取自岩石注水端)资料分析与压汞分析2种方法研究注水前后储层微观结构变化。试验要求对岩心不进行抽空饱和，以免提前产生水敏。

3 岩石铸体孔隙空间结构变化

铸体薄片分析资料侧重于岩石孔隙空间结构特征的直接描述。分别对样号B10、F8(特低渗类型)和G17、B4(低渗、中低渗类型)注水试验前后的岩石铸体薄片分析资料进行统计，结果如表1所示。

表1 注水前后岩石铸体孔隙空间结构相关参数表

3.1孔隙半径

1)最大孔隙半径其水驱前后曲线具有明显的发散特征(见图1)，即水驱后不同样品的最大孔隙半径都比水驱前的最大孔隙半径要大。

图1 水驱前后岩石孔隙半径变化曲线

2)平均孔隙半径水驱前后曲线明显呈交织形状，特低渗类型样品水驱后的平均孔隙半径都有不同程度的减小，而低渗、中低渗类型样品则有增(G17)有减(B4)。但是，对所有的样品而言，其增、减幅度均较小(见图1)。从不同类型曲线斜率来看，最大孔隙半径曲线的斜率都大于同期的平均孔隙半径曲线的斜率，这反映出水驱对岩石的最大孔隙半径影响较大、对岩石的平均孔隙半径影响较小的特征。濮城油田的岩石胶结类型大都为孔隙胶结类型，粘土矿物多分布于颗粒彼此接触的粒间孔隙内，其所以是大孔隙，是因为孔隙内的粘土矿物相对较少的缘故。书页状和手风琴状的高岭石常和少量的伊利石以斑点式附在孔隙壁上，当伊利石遇不配伍的水后发生水化膨胀，导致高岭石的脱落，并且由于喉道较大也容易运移，可以造成孔隙的进一步的增大；小孔隙中因为粘土矿物的含量相对较多，水敏矿物的水化膨胀虽然能使高岭石脱落，但是水敏矿物的水化膨胀同样使孔隙更细小，但不一定都能产生运移而滞留在较小的孔隙中或细小的喉道处。

3.2喉道宽度

根据岩石的平均孔喉比和最大孔隙半径可以计算出岩石的最大喉道宽度，分析对比水驱前后的岩石最大喉道宽度和平均喉道宽度，其变化特征与孔隙半径的变化特征极为相似。在水的渗流过程中，对于大孔大喉的配置关系，喉道处的渗流速度相对更高，对高岭石的冲刷作用更强，微粒运移的现象更容易发生而不易引起堵塞，大量的颗粒运移必定造成喉道的进一步扩大；较小的孔、喉系统中，脱落的颗粒不容易满足其颗粒运移的条件，形成颗粒的堵塞使渗流速度变得更小，进一步减少了颗粒运移的机会。

图2 水驱前后岩石均质系数变化曲线图

3.3岩石铸体孔隙均质性

1)均质系数均质系数反映的是平均孔隙半径与最大孔隙半径的比值。水驱前后岩石均质系数变化曲线图如图2所示。由图2可以看出，水驱后所有样品的均质系数变小，说明各岩样的平均孔隙半径与其最大孔隙半径的差别在增大。从其绝对值的大小来看，有随渗透率增大而差值变大的趋势。

2)分选系数分选系数是反映岩石孔隙大小分布集中程度的参数，其值越小，表明某一等级的孔隙占的优势越大，岩石孔隙越均匀。图3所示为水驱前后岩石分选系数变化曲线图。由图3可以看出，水驱对不同渗透类型岩石的影响不同：水驱后特低渗类型样品的分选系数变小，说明孔隙变得均匀；低渗类型样品水驱后岩石的孔隙分选系数反而增大，说明水驱使孔隙的非均质程度进一步加重。根据相应岩石物性分析，水驱后渗透率变化越大，其分选系数变得也越大，例如G17号样品水驱后，其渗透率增幅为31.3%，而相应的分选系数增幅为30.6%。

3)相对分选系数相对分选系数是分选系数与平均孔隙半径的比值，相对分选系数越小，表明岩石的孔隙越均匀。图4所示为岩石水驱前后的相对分选系数的变化曲线图。从图4可以看出，其整体变化特征与分选系数的变化特征一致，即特低渗类型的岩石水驱后岩石的孔隙均质程度得到改善，而低渗、中低渗类型的岩石孔隙的非均质程度变得更加严重。

图3 水驱前后岩石分选系数变化曲线图

图4 水驱前后岩石相对分选系数变化曲线图

上述3个参数从不同方面反映出水驱对岩石孔隙的均质情况的影响程度。整体看，对特低渗类型的岩石而言，水驱后可在一定程度上提高岩石孔隙的均质程度；对岩石物性较好的低渗、中低渗类型的岩石，水驱可进一步加重岩石孔隙的非均质程度。

4 岩石压汞微观孔隙结构变化

通过分析压汞资料可以了解注水对岩石微观孔隙结构的影响。在进行模拟注水试验前，先截取一段样品，进行压汞分析。注水试验结束后将样品烘干，再进行压汞分析，并与对应的原始资料进行对比。各岩样基本参数如表2所示。

表2 注水前后微观孔隙结构特征参数变化表

4.1喉道半径

压汞法主要反映的是岩石的喉道及相应的孔隙体积，喉道半径是岩心的一个整体平均概念，与铸体图像分析方法的喉道半径有本质的区别，因为图像资料仅仅是岩石的一个剖面。水驱后，不同样品的最大喉道半径都比水驱前的最大喉道半径要大，并具有随岩石渗透率的增大而增大的趋势；水驱后平均喉道半径同样的都有不同幅度的增大，但是其增大的幅度明显低于最大喉道半径的幅度，说明水驱对岩石的平均喉道半径影响不大。与铸体图像的孔隙半径、喉道半径反映的情形极为相似。

4.2最大进汞饱和度

水驱后低渗、中低渗类型(B4、G17和G51)样品的最大进汞饱和度变大。从整体上看，上述3块样品水驱后的喉道半径趋于均质化，且岩石喉道半径有增大趋势。与此相反，水驱后特低渗类型样品的最大进汞饱和度变小。

4.3岩石微观非均质性

为了与铸体薄片分析资料进行横向对比，计算了压汞后的喉道均质系数和变异系数。与铸体薄片分析资料反映的情况相一致，岩石水驱后压汞法的均质系数都小于水驱前的数值，表明水驱后岩石的平均喉道半径与最大喉道半径的差距在变大，这反映出水驱后岩石喉道变得更加非均质化。特低渗类型的岩样水驱后变异系数增大，低渗、中低渗类型样品随渗透率的增大而变异系数减小。整体看，水驱前后岩样变异系数均具有随岩石渗透率的增大而减小的特征，这是与铸体薄片分析资料明显不同之处。