马岭油田延10油层组水淹层水驱渗流特征实验研究

2015-07-02周迅，孙卫

石油地质与工程 2015年2期

关键词：溶孔粒间喉道

周迅，孙卫

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069；2.西北大学地质学系)

马岭油田延10油层组水淹层水驱渗流特征实验研究

周迅1,2，孙卫1,2

(1.西北大学大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069；2.西北大学地质学系)

应用真实砂岩微观模型对马岭油田延10低渗透储层进行微观水驱油渗流实验，并结合常规物性、铸体薄片、扫描电镜、毛管压力等多项测试方法，对不同含水率水淹层的岩石学、孔隙发育、渗流特征综合对比分析。结果表明，该区以溶孔-粒间孔、粒间孔、微孔三种孔隙类型做为主要的渗流通道，不同的孔隙渗流通道类型具有不同的渗流特征；高水淹层溶蚀孔发育，物性是其驱油效率主要影响因素；中水淹层以粒间孔为主，孔隙结构非均质性导致其水驱过程中出现优势渗流通道；低水淹层以残余孔、晶间孔为主，孔隙结构非均质性、润湿性对其渗流特征起着重要的作用。

水驱油实验；渗流特征；孔隙结构；马岭油田

1 储层特征

马岭油田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的南西部一个向西倾斜的平缓鼻状隆起带上[1]，主要含油层位侏罗纪延10油层组细分为为Y1011、Y1012-1、Y1012-2、Y102四个小层，各小层顶面构造具有良好的继承性，平面上砂体厚度较大，属于典型的构造-岩性油气藏。延10油层组埋深1 520～1 770 m，平均孔隙度13.30%，渗透率(0.25～127.32)×10-3μm2，整体上相关性不好，连通性较差，非均质性强，属低孔、中-低渗透储层[2-3]。

根据薄片鉴定和铸体薄片分析，马岭油田延10储层深灰色、灰色长石质石英砂岩碎屑成分以石英为主(75.6%)，长石(15.3%)、岩屑(9.3%)含量相对较少，云母含量很少，成分成熟度较高。填隙物含量为5.0%～10.5%，平均为7.6%；杂基含量很低；胶结物(4.3%～11%)以自生黏土矿物、硅质含量为主，其次为少量水云母和铁方解石等。砂岩颗粒分选为好，颗粒接触方式以点-线接触、点接触、线接触为主；黏土矿物主要有伊利石、高岭石、伊/蒙混层，结构成熟度中等；平均面孔率7.97%，平均孔径169.82 μm。储层孔隙类型主要为粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔，其次为晶间孔[4]。

2 生产特征

研究区1998年开始注水开发，油井见水早，2002年含水上升率达到最大，到2005年以后综合含水率趋于稳定上升阶段，一直到2009年含水率开始略有下降，但只是产水量速度下降才导致含水率降低，实际地层能量已经开始下降，因此产油量和产液量也开始下降，油井水淹现象明显(图1)。随着注水开发的不断进行，目前研究区出现了很多新的问题，主要表现在注采关系不平衡，产量波动较大，综合含水率明显上升。从整体来看，油田尽管初期产量高，但产量递减快，水驱动用程度低(图2)，研究区69口井初期平均日产油6.95 t，平均含水率41.25%，后期平均日产油0.25 t，平均含水率88%。

图1 含水率与含水上升率曲线

3 实验模型及实验方法

本次研究利用真实砂岩微观模型进行水驱油实验，利用全信息扫描录像进行分析统计。

图2 吸水厚度与水驱动用程度曲线

该实验的优点是能够逼真、直观地再现油水两相驱替过程中流体的运动状况及残余油分布规律，能够直接观察流体在岩石孔隙空间中的驱替特征，实验过程主要有4步：①对模型抽真空后饱和地层水，液测渗透率；②进行油驱水实验至束缚水饱和度，观察微观渗流特征，用网格面积统计原始含油饱和度；③进行水驱油实验至残余油饱和度，计算驱油效率，观察前后渗流特征变化；④统计各项水驱参数，进行解释分析。

为了更好地模拟水淹层水驱油渗流过程，基本思路是在饱和油的基础上先充分水驱模型3～6个PV，然后通过控制后续水驱注入PV量，来区别观察不同水淹阶段的水驱油渗流特征。

4 孔隙类型及相应的水驱油渗流特征

根据铸体薄片和扫描电镜研究，将本次微观模型实验样品的渗流通道分为三种类型：粒间孔型、溶孔-粒间孔型、微孔型。各孔隙组合类型含油饱和度统计和驱油效率统计如表1。

表1 各孔隙类型模型水驱油渗流实验数据

4.1 溶孔-粒间孔为主要的渗流通道

由于研究区长石含量较高，整体上长石溶孔很发育，其孔径在30～180 μm。孔隙形态不规则，部分长石溶孔和粒间孔相连，形成以溶孔-粒间孔为主的渗流通道。岩屑溶孔主要发生在少量易溶矿物中，孔径一般较小，局部具有肉眼可见的大溶孔，当岩屑颗粒完全被溶时，多有丝缕状残余物显示出颗粒轮廓，与周围粒间孔一起构成明显超过邻近颗粒尺寸的大孔隙，提高孔喉的连通性[5-9]。

实验样品中木18-9、木103、木检H5-3井以溶孔-粒间孔作为主要的渗流通道(粒间孔比例平均值38.25%，溶蚀孔比例平均值32.74%)，该类型水驱过程中，水首先沿着连通性较好的粒间孔迅速前行，将孔隙中的油驱走，并较快形成主要的渗流通道。逐渐增大驱替压力，注入水开始进入与粒间孔连通较好的溶蚀孔发育区，如果再次增大驱替压力，注入水则进入较小的溶孔中，但范围不大，最终形成两种区域：油水共存区和残余油较多区。水驱油的效果主要取决于粒间孔、溶蚀孔的发育和连通程度。另一方面，尽管孔隙较为发育，喉道却很细小，呈点、线状，驱油线路单一，部分黏土矿物由于水洗发生迁移，极易在孔吼缩小处堆积，进而堵塞喉道，这也是水淹层驱油效率不高的原因之一。该类型样品驱油效率最大值为58.53%，最小值为43.26%，平均值为49.51%(表1)。

4.2 粒间孔为主要的渗流通道

粒间孔是研究区的主要储集空间，存在于骨架颗粒之间，受压实作用的影响，平面上大小不一，形态较规则，多呈近三角形、四角形和不规则形状[10]，其孔径多在50～250 μm之间，具有良好的油气储渗能力。木检103和木检13-8井以粒间孔作为主要的渗流通道(粒间孔比例平均值51.43%)，水驱油实验过程中水沿着粒间孔较大、喉道较粗、连通性好的通道快速推进，小区域内以绕流的形式出现。随着注入水压力不断增加，注入水仍沿着原通道前进并迅速突破至出口，形成“优势通道”，很少进入其它区域，最终注入水进入整个模型的区域不大，残余油区的范围仍很大。最后模型出现三种不同的区域：粒间孔发育的水驱油较彻底区、残余油较多区、油和水均未进入区。该类型样品驱油效率最大值45.20%，最小值39.77%，平均值42.49%(表1)。

4.3 微孔为主要渗流通道

研究区常见石英次生加大、高岭石以及伊利石充填于粒间孔体系中，使孔隙体积减小并产生大量的微孔隙，孔径较小，对储集能力贡献不大，但其分选较好，对储层渗流能力有一定的贡献。

对于低渗透储层而言，其孔喉本身就很细小，如果水驱过程中微孔成为驱替的主要通道，那么首先水进入微孔就需要较大的驱替压力，水进入微孔后又很难通过非常细小的喉道进入下一个孔隙，如果再增大驱替压差，则有可能超过实际生产压差，因此驱替效果较差[10-13]，最终形成两种区域：水驱程度较差区和残余油区。该类型样品驱油效率最大值40.93%，最小值40.08%，平均值40.51%(表1)。

5 不同水淹程度水淹层的水驱影响因素分析

高水淹区(以木18-9、木103、木检H5-3井为代表，平均含水率93%)主要位于研究区北部的河道微相，构造整体较低，物性最好，平均孔隙度13.95%，平均渗透率1.7745×10-3μm2。由于该区溶蚀孔发育，产生大量的大孔粗喉，而且分选好，排驱压力也较低，从微观水驱油实验可以看到，模拟注水时，注入水优先选择大溶蚀孔发育、连通性较好的部位突进，驱替类型以指-网状为主，造成水淹程度高，含水率很高。水驱4～5个PV以后，由于水洗充分，平均驱油效率达到49.51%，剩余油较少，呈滴状、薄膜状吸附于颗粒表面。对于该区而言，河流相沉积的河道砂体，下切带物性较好，渗透率较高，注入水总是沿高渗透条带突进，造成这一地带的油井具有产油量高、水洗充分、储量动用程度高、剩余油分布低的特点。所以物性和沉积因素是该区驱油效率的主要影响因素[14-16]。

中水淹区(以木检103和木检13-8井为代表，平均含水率86%)主要位于研究区南部与东部的构造高处，处于河道较边缘处，物性变差，平均孔隙度13.71%，平均渗透率1.0585×10-3μm2，不发育溶蚀孔，以粒间孔、晶间孔为主，喉道主要为中-细喉，分选较差，排驱压力变高。水驱油实验中，注入水极易沿着残余粒间孔发育、喉道较粗的通道快速推进，形成优势通道，无论压力再如何变化，注入水很少进入其他区域，水驱5个PV以后平均驱油效率达到42.49%，剩余油多呈簇状分布于孔喉极不均匀的区域。随着注水强度的增加，储层喉道增大或大喉道数量增加，储层喉道分选性降低，导致岩石渗透率进一步提高，出现“好者更好，坏者更坏”的分异特征，孔隙结构的差异将更加明显，加深了层间或平面上的非均质性，从而直接影响了该区油水分布不均的现状。研究认为孔隙结构非均质性是影响该区驱油效率的关键因素。

低水淹区(以木检15-10、新木10-8井为代表，平均含水率43%)主要位于河道边缘两侧的砂体上，物性最差，平均孔隙度13.89%，平均渗透率0.2273×10-3μm2，以残余粒间孔、晶间孔为主，分选差，点状细喉道发育，孔喉形态比较复杂，注水进入的较少。在水驱油实验中，水相以低速非活塞式推进，驱替压力很高，1个PV的驱替周期也较前两种水淹区样品长，水驱油波及程度不高，水淹程度相对较低，各沉积微相的差异造成平面上渗透率级差大而易形成“死油区”。水驱5个PV以后平均驱油效率仅为40.93%，仍有剩余油比较富集的地区，尤其是位于研究区东部的的构造高处剩余油饱和度大于40%。该区驱油类型以绕流为主，这种现象的影响因素复杂，可能与油水黏度比、注入通道不规则及孔隙结构非均质性有关。

6 结论

(1)马岭油田延10油层组黏土矿物发育程度及微观孔隙结构类型是影响其微观水驱油渗流的重要影响因素，不同的孔隙渗流通道类型具有不同的渗流特征。

(2)孔隙渗流通道类型与不同程度水淹的水淹层具有良好的匹配关系。马岭油田延10油层组高水淹层溶蚀孔普遍发育，大孔粗喉物性是其驱油效率的主要影响因素；中水淹层以粒间孔为主，中-细喉道，分选较差，驱油效率较高，孔隙结构非均质性导致其水驱过程中出现优势渗流通道；低水淹层以残余孔、晶间孔为主，点状细喉道，水驱注入通道极不规则，驱油效率最低，孔隙结构非均质性、润湿性对其渗流特征起着重要的作用。

[1] 张吉来,朱广社,陈德平,等.马岭油田北三区延安组Y8-Y10油层沉积微相研究[J].石油天然气学报, 2006,28(3):185-186.

[2] 段毅,张胜斌, 郑朝阳,等.鄂尔多斯盆地马岭油田延安组原油成因研究[J].地质学报2007,81(10):1407-1415.

[3] 庞军刚,陈全红,李文厚，等.鄂尔多斯盆地延安组标志层特征及形成机理[J].西北大学学报(自然科学版),2012,42(5):806-812．

[4] 朱晓燕,李建霆,赵永刚,等.鄂尔多斯盆地马岭油田三叠系地质特征探析[J].中国西部科技,2013,12(2):1-3.

[5] 黄海.西峰特低渗油藏流体渗流特征影响因素实验研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2010,25(6):35 -37.

[6] 杨晓萍,赵文智.低渗透储层成因机理及优质储层形成与分布[J].石油学报,2007,28(4):57-61.

[7] 崔建,李海东,冯建松，等.辫状河储层隔夹层特征及其对剩余油分布的影响[J]．特种油气藏,2013,20(4):26-30.

[8] 欧阳畹町,刘宝平,张章，等.不同物性储层微观渗流特征差异研究[J].中外能源,2009,14(4):57 -60.

[9] 戴亚权,文志刚.马岭油田侏罗系Y10油组油气富集规律探讨[J].石油天然气学报,2007,29(1):39-41.

[10] 曲志浩,孔令荣.低渗透油层微观水驱油特征[J].西北大学学报(自然科学版),2002,32(4):329-334.

[11] 黄进腊,孙卫.基于灰色定权聚类的微观水驱油模型实验特低渗透储层流动单元划分及评价[J].地质科技情报,2011,30(3):77-81.

[12] 朱玉双,曲志浩,蔺方晓,等.油层受水敏伤害时水驱油渗流特征[J].石油学报,2004,25(2):59-63.