注水對濮城油田儲層微觀結(jié)構(gòu)的影響研究

劉會峰，李建明 (長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

孫黎娟 (中原油田地質(zhì)開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001)

注水對濮城油田儲層微觀結(jié)構(gòu)的影響研究

劉會峰，李建明 (長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

孫黎娟 (中原油田地質(zhì)開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001)

以濮城油田沙二、沙三儲層為實例，通過室內(nèi)試驗?zāi)M現(xiàn)場注水過程，研究了注水對儲層巖石孔隙空間結(jié)構(gòu)特征以及微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響規(guī)律，旨在為油藏工程的綜合治理、穩(wěn)油控水設(shè)計等提供必要的參考。研究結(jié)果表明，對特低滲類型的巖石而言，水驅(qū)后可在一定程度上提高巖石孔隙的均質(zhì)程度；而對物性較好的低滲、中低滲類型的巖石，水驅(qū)可進(jìn)一步加大巖石孔隙的非均質(zhì)程度，壓汞資料反映出水驅(qū)后巖石喉道變得更加非均質(zhì)化，水驅(qū)前后巖樣的喉道變異系數(shù)均具有隨巖石滲透率的增大而減小的特征。

微觀非均質(zhì)性；孔隙空間結(jié)構(gòu)特征；微觀孔隙結(jié)構(gòu)；喉道變異系數(shù)

儲層經(jīng)過長期的注水開發(fā)，儲層中流體的組成及分布、巖石特征、地層壓力、地層溫度等都會發(fā)生變化，導(dǎo)致油水滲流特征的改變，從而對油藏的開發(fā)動態(tài)和注水開發(fā)效果產(chǎn)生直接影響[1]。前人對油藏注水開發(fā)后儲層特征的變化已進(jìn)行了許多研究，認(rèn)為注水提高了儲層滲透率、改變了孔隙結(jié)構(gòu)以及潤濕性等,使注水開發(fā)后儲層微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜增加[2-6]。筆者通過通過室內(nèi)試驗?zāi)M現(xiàn)場注水過程，研究注水對巖石鑄體孔隙空間結(jié)構(gòu)特征以及微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響規(guī)律，以期對油藏工程的綜合治理、穩(wěn)油控水設(shè)計等提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

濮城油田位于東濮凹陷中央隆起帶北段。東濮凹陷在盆地發(fā)育的各種階段，不同成因的砂礫巖體，以其不同的地質(zhì)特征有規(guī)律地組合在一起，構(gòu)成了盆地陡坡帶、緩坡帶及中央隆起帶的主要儲集體類型。主要的有利于油氣儲集的砂體類型有扇三角洲前緣、辮狀河三角洲前緣、湖底扇(或滑塌濁積扇)、低位三角洲(低水位時期)前緣及低位灘壩砂體。古近系沙二段、沙三亞段是濮城油藏的主要生產(chǎn)層，骨架砂體有扇三角洲前緣水下分流河道砂、河口壩砂、遠(yuǎn)砂壩-前緣席狀砂和湖底扇水道砂等類型。筆者以扇三角洲前緣水下分流河道砂體為試驗研究對象。

2 試驗方法

取濮城油田古近系沙河街組沙二段、沙三段天然巖心以0.25ml/min的流量注現(xiàn)場注入水，共注入300倍孔隙體積的水，結(jié)束試驗。采用巖石鑄體薄片(均取自巖石注水端)資料分析與壓汞分析2種方法研究注水前后儲層微觀結(jié)構(gòu)變化。試驗要求對巖心不進(jìn)行抽空飽和，以免提前產(chǎn)生水敏。

3 巖石鑄體孔隙空間結(jié)構(gòu)變化

鑄體薄片分析資料側(cè)重于巖石孔隙空間結(jié)構(gòu)特征的直接描述。分別對樣號B10、F8(特低滲類型)和G17、B4(低滲、中低滲類型)注水試驗前后的巖石鑄體薄片分析資料進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如表1所示。

表1 注水前后巖石鑄體孔隙空間結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)表

3.1孔隙半徑

1)最大孔隙半徑 其水驅(qū)前后曲線具有明顯的發(fā)散特征(見圖1)，即水驅(qū)后不同樣品的最大孔隙半徑都比水驅(qū)前的最大孔隙半徑要大。

圖1 水驅(qū)前后巖石孔隙半徑變化曲線

2)平均孔隙半徑 水驅(qū)前后曲線明顯呈交織形狀，特低滲類型樣品水驅(qū)后的平均孔隙半徑都有不同程度的減小，而低滲、中低滲類型樣品則有增(G17)有減(B4)。但是，對所有的樣品而言，其增、減幅度均較小(見圖1)。從不同類型曲線斜率來看，最大孔隙半徑曲線的斜率都大于同期的平均孔隙半徑曲線的斜率，這反映出水驅(qū)對巖石的最大孔隙半徑影響較大、對巖石的平均孔隙半徑影響較小的特征。濮城油田的巖石膠結(jié)類型大都為孔隙膠結(jié)類型，粘土礦物多分布于顆粒彼此接觸的粒間孔隙內(nèi)，其所以是大孔隙，是因為孔隙內(nèi)的粘土礦物相對較少的緣故。書頁狀和手風(fēng)琴狀的高嶺石常和少量的伊利石以斑點(diǎn)式附在孔隙壁上，當(dāng)伊利石遇不配伍的水后發(fā)生水化膨脹，導(dǎo)致高嶺石的脫落，并且由于喉道較大也容易運(yùn)移，可以造成孔隙的進(jìn)一步的增大；小孔隙中因為粘土礦物的含量相對較多，水敏礦物的水化膨脹雖然能使高嶺石脫落，但是水敏礦物的水化膨脹同樣使孔隙更細(xì)小，但不一定都能產(chǎn)生運(yùn)移而滯留在較小的孔隙中或細(xì)小的喉道處。

3.2喉道寬度

根據(jù)巖石的平均孔喉比和最大孔隙半徑可以計算出巖石的最大喉道寬度，分析對比水驅(qū)前后的巖石最大喉道寬度和平均喉道寬度，其變化特征與孔隙半徑的變化特征極為相似。在水的滲流過程中，對于大孔大喉的配置關(guān)系，喉道處的滲流速度相對更高，對高嶺石的沖刷作用更強(qiáng)，微粒運(yùn)移的現(xiàn)象更容易發(fā)生而不易引起堵塞，大量的顆粒運(yùn)移必定造成喉道的進(jìn)一步擴(kuò)大；較小的孔、喉系統(tǒng)中，脫落的顆粒不容易滿足其顆粒運(yùn)移的條件，形成顆粒的堵塞使?jié)B流速度變得更小，進(jìn)一步減少了顆粒運(yùn)移的機(jī)會。

圖2 水驅(qū)前后巖石均質(zhì)系數(shù)變化曲線圖

3.3巖石鑄體孔隙均質(zhì)性

1)均質(zhì)系數(shù) 均質(zhì)系數(shù)反映的是平均孔隙半徑與最大孔隙半徑的比值。水驅(qū)前后巖石均質(zhì)系數(shù)變化曲線圖如圖2所示。由圖2可以看出，水驅(qū)后所有樣品的均質(zhì)系數(shù)變小，說明各巖樣的平均孔隙半徑與其最大孔隙半徑的差別在增大。從其絕對值的大小來看，有隨滲透率增大而差值變大的趨勢。

2)分選系數(shù) 分選系數(shù)是反映巖石孔隙大小分布集中程度的參數(shù)，其值越小，表明某一等級的孔隙占的優(yōu)勢越大，巖石孔隙越均勻。圖3所示為水驅(qū)前后巖石分選系數(shù)變化曲線圖。由圖3可以看出，水驅(qū)對不同滲透類型巖石的影響不同：水驅(qū)后特低滲類型樣品的分選系數(shù)變小，說明孔隙變得均勻；低滲類型樣品水驅(qū)后巖石的孔隙分選系數(shù)反而增大，說明水驅(qū)使孔隙的非均質(zhì)程度進(jìn)一步加重。根據(jù)相應(yīng)巖石物性分析，水驅(qū)后滲透率變化越大，其分選系數(shù)變得也越大，例如G17號樣品水驅(qū)后，其滲透率增幅為31.3%，而相應(yīng)的分選系數(shù)增幅為30.6%。

3)相對分選系數(shù) 相對分選系數(shù)是分選系數(shù)與平均孔隙半徑的比值，相對分選系數(shù)越小，表明巖石的孔隙越均勻。圖4所示為巖石水驅(qū)前后的相對分選系數(shù)的變化曲線圖。從圖4可以看出，其整體變化特征與分選系數(shù)的變化特征一致，即特低滲類型的巖石水驅(qū)后巖石的孔隙均質(zhì)程度得到改善，而低滲、中低滲類型的巖石孔隙的非均質(zhì)程度變得更加嚴(yán)重。

圖3 水驅(qū)前后巖石分選系數(shù)變化曲線圖

圖4 水驅(qū)前后巖石相對分選系數(shù)變化曲線圖

上述3個參數(shù)從不同方面反映出水驅(qū)對巖石孔隙的均質(zhì)情況的影響程度。整體看，對特低滲類型的巖石而言，水驅(qū)后可在一定程度上提高巖石孔隙的均質(zhì)程度；對巖石物性較好的低滲、中低滲類型的巖石，水驅(qū)可進(jìn)一步加重巖石孔隙的非均質(zhì)程度。

4 巖石壓汞微觀孔隙結(jié)構(gòu)變化

通過分析壓汞資料可以了解注水對巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響。 在進(jìn)行模擬注水試驗前，先截取一段樣品，進(jìn)行壓汞分析。注水試驗結(jié)束后將樣品烘干，再進(jìn)行壓汞分析，并與對應(yīng)的原始資料進(jìn)行對比。各巖樣基本參數(shù)如表2所示。

表2 注水前后微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)變化表

4.1喉道半徑

壓汞法主要反映的是巖石的喉道及相應(yīng)的孔隙體積，喉道半徑是巖心的一個整體平均概念，與鑄體圖像分析方法的喉道半徑有本質(zhì)的區(qū)別，因為圖像資料僅僅是巖石的一個剖面。水驅(qū)后，不同樣品的最大喉道半徑都比水驅(qū)前的最大喉道半徑要大，并具有隨巖石滲透率的增大而增大的趨勢；水驅(qū)后平均喉道半徑同樣的都有不同幅度的增大，但是其增大的幅度明顯低于最大喉道半徑的幅度，說明水驅(qū)對巖石的平均喉道半徑影響不大。與鑄體圖像的孔隙半徑、喉道半徑反映的情形極為相似。

4.2最大進(jìn)汞飽和度

水驅(qū)后低滲、中低滲類型(B4、G17和G51)樣品的最大進(jìn)汞飽和度變大。從整體上看，上述3塊樣品水驅(qū)后的喉道半徑趨于均質(zhì)化，且?guī)r石喉道半徑有增大趨勢。與此相反，水驅(qū)后特低滲類型樣品的最大進(jìn)汞飽和度變小。

4.3巖石微觀非均質(zhì)性

為了與鑄體薄片分析資料進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋嬎懔藟汗蟮暮淼谰|(zhì)系數(shù)和變異系數(shù)。與鑄體薄片分析資料反映的情況相一致，巖石水驅(qū)后壓汞法的均質(zhì)系數(shù)都小于水驅(qū)前的數(shù)值，表明水驅(qū)后巖石的平均喉道半徑與最大喉道半徑的差距在變大，這反映出水驅(qū)后巖石喉道變得更加非均質(zhì)化。特低滲類型的巖樣水驅(qū)后變異系數(shù)增大，低滲、中低滲類型樣品隨滲透率的增大而變異系數(shù)減小。整體看，水驅(qū)前后巖樣變異系數(shù)均具有隨巖石滲透率的增大而減小的特征，這是與鑄體薄片分析資料明顯不同之處。

5 結(jié) 論

1)根據(jù)鑄體圖像資料，整體看，對特低滲類型的巖石而言，水驅(qū)后可在一定程度上提高巖石孔隙的均質(zhì)程度；而對物性較好的低滲、中低滲類型的巖石，水驅(qū)可進(jìn)一步加重巖石孔隙的非均質(zhì)程度。

2)壓汞資料反映出水驅(qū)后巖石喉道變得更加非均質(zhì)化，水驅(qū)前后巖樣的喉道變異系數(shù)均具有隨巖石滲透率的增大而減小的特征，說明注水改變了巖石原有的微觀非均質(zhì)性。

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[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.018

TE122.23

A

1673-1409(2012)04-N055-03

2012-02-14

劉會峰(1984-)，男，2008年大學(xué)業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事儲層地質(zhì)學(xué)方面的研究工作。

李建明(1962-)，男，1982年大學(xué)畢業(yè)，教授，現(xiàn)主要從事沉積學(xué)方面的教學(xué)與研究工作;E-mail:ljm@yangtzeu.eud.cn。