注水开发对低渗透储层结构的改变及油藏产量递减的影响

摘要：低渗油藏特殊的孔隙结构、剪切应力、毛管压力等导致其整体开发效果较差。选择典型NM油藏来研究注水对低渗透油藏开发效果的影响，利用岩心毛管压力曲线等分析方法，研究了低渗透油藏注水前后储层结构变化规律。结果表明注水开发后，低渗透储层大孔喉最容易受到伤害，导致孔喉半径变小，排驱压力增大;大部分储层的分选程度变好，对于粘土含量较少的储层，连通性变好;对于粘土含量较多的储层，连通性变差。结合低渗透油藏注水前后储层结构的变化规律，通过对孔隙度、渗透率、启动压力梯度、开发方式等因素对产量递减进行了分析;采用灰色关联分析法对多因素影响下的相对重要性进行了研究。

关键词：低渗透油藏;注水开发;孔隙结构;递减规律

油田的生产过程一般包括上产阶段、稳产阶段和递减阶段，低渗油田的开发上产阶段和稳产阶段较短，主要为递减阶段。而低渗油藏的注水开发，由于储层的非均质严重，导致油层水驱突进和水窜、水淹，储层的结构也会相应的发生改变。因此改善低渗非均质油层岩石的润湿性，提高孔隙中流体的渗流能力，提高波及体积和驱油效率，将是提高低渗透油藏采收率的重要影响因素。

1 注水开发对低渗储层孔隙结构变化规律

试验取NM油田柱状岩心，截取2.5cm长的岩心做毛管压力曲线，研究注水前的孔隙结构特征;取6.0cm长的岩心做长期的注水流动试验，试验结束后，截取岩心前端2.5cm长岩心再做毛管压力曲线，用于研究注水后的孔隙结构特征，然后进行注水前后的孔隙结构变化规律研究。

1.1注水前后孔隙大小变化特征

试验结果表明非润湿相开始进入岩石孔隙的启动压力即排驱压力在驱替后，大部分模型都有所增大。例如，奈1井1号模型注水前的排驱压力为0.301 MPa，注水后上升到0.513MPa，6块岩心的最大孔喉半径均变小，说明注水过程中，低渗储层的主要流动通道易遭到堵塞损害。由于注水主要波及到的是相对较大的孔道，容易对储层的最大孔喉半径产生伤害，即一些小的固体颗粒容易进入大孔道内而滞留下来，从而破坏储层，因此，注水后的大孔道将会变小。而水敏性矿物含量不同也直接影响着注水前后孔隙大小变化，奈1块的平均伊蒙混层矿物为19.29%，其孔喉大小指标在注水前后变化甚微，表明水敏性粘土矿物含量的高低是制约低渗储层注水开发的一个重要因素。

1.2注水前后孔喉分选变化特征

水驱时水中存在的固体杂质不能进入，而被过滤后的水流过小孔道时，带走小孔道内的一些可溶物或固体杂质，从而小孔道不易受到伤害的缘故。试验结果表明孔喉均匀程度的均质系数在注水后都有所增大，如注水前低渗块均质系数平均为0.23，属于不均匀型，注水后达到了0.30属于较均匀型，这是由于最大孔喉受到伤害变小。

1.3注水前后孔喉连通变化特征

孔喉连通性及控制流体运动的退汞效率和特征结构参数值在注水后都普遍变差。例如，奈1块岩心退汞效率由注水前的平均49.4%降低到注水后的40.0%;特征结构参数由注水前的平均1.51降低到注水后的0.48;注水开发后，由于粘土矿物的迁移，储层中一些大孔道受到伤害，孔喉变小，有效孔隙被封堵，储层变得比较致密，储层变差;对于一些粘土含量较少，孔隙结构较好的储层，注水后，整个储层中的支撑颗粒结构变得清晰可见，磨圆度增强，颗粒的接触由点线接触变为点接触为主，储层中的一些死体积被水流冲开，储层变好。

此外注水开发过程中，不同的水淹程度，储层的结构也呈现明显差异。流体在微观孔喉中缓慢地渗流，经长期水洗后，填隙物的含量及产状均发生了一定变化，其中以黏土矿物的变化最为明显。储层水淹之后，细小的黏土矿物在注入水的冲刷下易发生迁移导致的，其中高岭石和伊利石下降最为明显，且都呈现出水淹后含量下降，低水淹时含量较低，中水淹时含量最低，高水淹时含量升高的现象。例如奈1块的低渗储层，平均孔喉半径小于2 μm，而黏土矿物（主要为高岭石）粒径主要为1～2 μm，储层平均孔喉半径与黏土矿物大小相近，水淹后黏土矿物易堵塞喉道，导致渗透率下降。由于在低水淹的情况下，微小的黏土矿物启动的数量较少，形成稳定性较差的桥堵，在较小喉道处发生堵塞。中水淹时，流速增大，之前形成的不稳定桥堵很容易解体，黏土矿物随之迁移出去，当达到高水淹，黏土矿物开始大量移动，可在喉道处形成较稳定的桥堵，导致渗透率再次下降，且大多数喉道此时都已经发生了堵塞。

2. 產量递减率影响因素统计分析

结合低渗透油藏注水前后储层结构的变化规律，对NM油田低渗透油藏产量递减规律进行了计算研究，并以此为基础对影响低渗油田产量递减的主要因素进行了统计分析。通过对注水前后孔隙度、渗透率等因素以及实际的开发生产过程中的地层压力，含水饱和度等各动态参数，对产量递减进行了分析;统计分析得出影响低渗透油藏递减规律的因素，判断出各因素影响相对重要性。

储层物性条件的差异，对递减率的影响效果各不相同，递减率随着孔隙度和渗透率的增大呈下降趋势，渗透率和孔隙度对递减规律的影响变化趋势基本保持一致。而开发方式对油井产量递减影响也有很大的影响。以奈1块为例，该块于2008年1月开始注水，注水前月产油递减规律符合指数递减，递减公式为 递减率7.17%，注水后月产油变化规律仍符合指数递减规律，递减公式为 递减率2.75%，说明注水后递减率变慢。因此采用注水开发的开发方式比天然能量开采的开发方式递减要缓慢。

采用了灰色关联分析的分析方法，计算各个影响因素与递减率的灰关联度，判断每个影响因素对递减率的影响程度。从关联序可以得出：区块初始含油饱和度对月递减率的影响最大，其次是井网密度，平均地层压力，平均孔隙度影响程度，最小的是区块平均渗透率。

参考文献

[1]赵玉武. 低渗透油藏纳微米聚合物驱油实验和渗流机理研究[D]. 北京：中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）.2010.

[2] 高明. 低渗透油层提高采收率实验研究[D]. 大庆石油学院，2006

[3]王海涛，低渗透油藏产量递减影响因素分析[J]，内蒙古石油化工，2008年，第6期，P141-143

作者简介： 李琳琳，男，1982年10月出生，2009年7月毕业于中国石油大学（华东）矿产普查与勘探专业，现于中国石油辽河油田勘探开发研究院从事油气田开发工作。