真X-6斷塊長(zhǎng)期注水引起儲(chǔ)層物性變化實(shí)驗(yàn)研究

朱秋秋，徐建軍

（江蘇油田地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚(yáng)州 225009）

真X-6斷塊長(zhǎng)期注水引起儲(chǔ)層物性變化實(shí)驗(yàn)研究

朱秋秋，徐建軍

（江蘇油田地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚(yáng)州 225009）

油田的注入水會(huì)引起儲(chǔ)層巖石特性的變化，從而導(dǎo)致油氣水的滲流特征發(fā)生改變。以前的報(bào)道往往是通過(guò)檢查井對(duì)應(yīng)層位物性的變化來(lái)推斷由注水引起的儲(chǔ)層改變，其不足之處，一是巖石對(duì)應(yīng)性差，二是把開(kāi)發(fā)過(guò)程中所有措施的影響混雜在一起。本次研究以真X-6斷塊天然巖心為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究了解該儲(chǔ)層長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)對(duì)儲(chǔ)層物性變化。

注水；體積流量；滲透率；儲(chǔ)層傷害；實(shí)驗(yàn)

儲(chǔ)層的物性是巖石性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征的綜合反映。一般地，儲(chǔ)層物性主要是指孔隙度、滲透率這兩個(gè)表征油田勘探與開(kāi)發(fā)最基本的巖石的宏觀物理性質(zhì)參數(shù)。孔隙度和滲透率是反映儲(chǔ)層傳導(dǎo)和儲(chǔ)集能力的物理量，一般在開(kāi)發(fā)過(guò)程中被視為不變的參數(shù)，有文獻(xiàn)資料表明：這與油田實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程是不相符合的。因此，對(duì)高含水油田經(jīng)長(zhǎng)期水沖刷后其孔、滲的變化規(guī)律進(jìn)行研究很有必要[1-4]。本次研究以真X-6斷塊天然巖心為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究了解該儲(chǔ)層長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)對(duì)儲(chǔ)層物性變化。為制定相應(yīng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 儲(chǔ)層巖石基本特征

真X-6井戴二段取心段巖性主要為淺灰、褐色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、褐色油斑油浸中細(xì)砂巖、褐色油斑油浸中細(xì)礫巖等，局部含泥礫。層理發(fā)育，具平行紋層、沙紋層理、波狀交錯(cuò)層理、生物潛穴、蟲(chóng)孔構(gòu)造等，局部見(jiàn)網(wǎng)狀縫。儲(chǔ)層非均質(zhì)嚴(yán)重。

巖心物性分析表明，真X-6井儲(chǔ)層灰質(zhì)含量較高，孔隙度與滲透率在分布上表現(xiàn)出比較強(qiáng)的非均質(zhì)特征。礦物種類主要有石英、其次為長(zhǎng)石，再次為方解石，白云石含量最少；粘土礦物組合為伊蒙混層（I/S）—高嶺石（K）—伊利石（Ⅰ）—綠泥石（C）型，其含量分別為41.3%～58.0%、19.8%～38.0%、15.0%～19.0%、5.3%～7.3%。伊蒙混層（I/S）含量較高，貧綠泥石（I/S）。伊盟混層引起儲(chǔ)層的主要問(wèn)題是：破裂分散成塊狀和橋狀通過(guò)孔隙，引起滲透率下降。

2 儲(chǔ)層敏感性特征

敏感性是指儲(chǔ)層環(huán)境發(fā)生變化時(shí)儲(chǔ)層滲透率相應(yīng)發(fā)生變化的敏感程度。儲(chǔ)層敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的目的在于認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層滲透特性在一定環(huán)境條件下，與外來(lái)介質(zhì)接觸作用而可能發(fā)生改變的情況，研究改變的原因，進(jìn)而尋求維持儲(chǔ)層原始滲透率或改善儲(chǔ)層滲濾性質(zhì)的方法和途徑。

本次實(shí)驗(yàn)研究主要進(jìn)行了速敏、水敏，速敏是為了認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層滲透率變化與儲(chǔ)層流體流動(dòng)速度的關(guān)系，并評(píng)價(jià)速敏程度；水敏是為了認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層黏土礦物在外來(lái)流體侵入時(shí)水化膨脹、分散運(yùn)移的過(guò)程及對(duì)儲(chǔ)集層滲透率的影響程度。

在做速敏、水敏之前進(jìn)行了鹽敏實(shí)驗(yàn)，保證了實(shí)驗(yàn)時(shí)注入水不會(huì)發(fā)生鹽敏，對(duì)注入水進(jìn)行了過(guò)濾，防止機(jī)械雜質(zhì)對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，并進(jìn)行殺菌，保證了注入水的水質(zhì)。

2.1 巖心速敏實(shí)驗(yàn)

按照《儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T 5358—2002），進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[5]。由圖 1 可知，敏感性表現(xiàn)為無(wú)-弱速敏。

2.2 巖心水敏實(shí)驗(yàn)

按照《儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T 5358—2002），進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由圖2可知，表現(xiàn)為中等偏強(qiáng)到強(qiáng)水敏。

3 體積流量實(shí)驗(yàn)

體積流量實(shí)驗(yàn)的目的在于了解地層滲透率的變化與流過(guò)地層液體量之間的關(guān)系。它可在低于臨界流速的條件下，用大量工作液流過(guò)巖心，考察巖心膠結(jié)的穩(wěn)定性。

實(shí)驗(yàn)方法是選取真X-6取心井的若干樣品，按照下列步驟進(jìn)行：

（1）樣品洗油，測(cè)定每一塊巖樣的空氣滲透率；（2）根據(jù)歷史資料以及研究的需要選擇兩種流速（2.5 mL/min、6.0 mL/min），用恒速法分別對(duì)每塊滲透率相近的巖心進(jìn)行注水沖刷試驗(yàn)，同時(shí)記錄累積液量、測(cè)定水測(cè)滲透率，累積驅(qū)替孔隙體積倍數(shù)不小于300倍；（3）對(duì)上述沖刷實(shí)驗(yàn)后樣品再分別進(jìn)行空氣滲透率測(cè)定。

所選目標(biāo)區(qū)塊的巖心經(jīng)長(zhǎng)期沖刷后，驅(qū)替孔隙體積倍數(shù)與水測(cè)滲透率比值有下列幾種典型的曲線形態(tài)（見(jiàn)圖 3、圖 4）。

將真X-6井所選巖心長(zhǎng)期沖刷實(shí)驗(yàn)前后測(cè)定的滲透率結(jié)果列于表1，同時(shí)計(jì)算出滲透率的相對(duì)變化，一同列于表1中。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)速敏、水敏和體積流量試驗(yàn)可知：

表1 水沖刷前后巖心滲透率變化數(shù)據(jù)表

（1）注入速度的大小對(duì)水測(cè)滲透率的變化趨勢(shì)沒(méi)有決定性的影響，即儲(chǔ)層沒(méi)有明顯的速敏現(xiàn)象，這與該區(qū)塊的敏感性分析資料是一致的。

（2）對(duì)于中滲儲(chǔ)層（50×10-3μm2＜Ka＜500×10-3μm2），隨著驅(qū)替孔隙體積倍數(shù)的增加，水測(cè)滲透率比值有一個(gè)明顯的下降階段，然后逐漸平衡（圖3）。

（3）對(duì)于低滲儲(chǔ)層（Ka＜50×10-3μm2），隨著驅(qū)替孔隙體積倍數(shù)的增加，水測(cè)滲透率比值逐步下降，且很難平衡（圖 4）。

（4）對(duì)于中滲儲(chǔ)層，在驅(qū)替70倍孔隙體積之前，滲透率下降較快；繼續(xù)驅(qū)替，滲透率下降幅度明顯減小。造成這種現(xiàn)象的主要原因是注入水與巖心發(fā)生水敏，引起伊蒙混層、伊利石、綠泥石水化膨脹和巖石膠結(jié)程度差，加上儲(chǔ)層物性差，注入水很快就使膠結(jié)不實(shí)的非粘土顆粒發(fā)生運(yùn)移，堵塞喉道。

（5）驅(qū)替后對(duì)巖樣進(jìn)行烘干，重測(cè)空氣滲透率，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層滲透率變大，說(shuō)明粘土水化膨脹時(shí)影響滲透率下降的主要因素，巖樣隨著本分粘土礦物的排出，滲透率提高。

4 結(jié)論與建議

注入水與地層發(fā)生水敏后，在經(jīng)大體積流量沖刷一般會(huì)出現(xiàn)顆粒運(yùn)移現(xiàn)象，在較小的喉道處形成堵塞，導(dǎo)致滲透率下降。對(duì)于中低滲儲(chǔ)層，體積流量與滲透率變化的曲線不同，造成這種差異的主要是巖石膠結(jié)程度和儲(chǔ)層物性的差異，導(dǎo)致注入水過(guò)程中微粒運(yùn)移和排出量不同。

為了進(jìn)一步了解儲(chǔ)層顆粒運(yùn)移和儲(chǔ)層喉道變化情況建議在做沖刷實(shí)驗(yàn)的同時(shí)做：（1）正、反向流動(dòng)實(shí)驗(yàn)；（2）掃描電鏡和 X 衍射；（3）鑄體薄片孔隙結(jié)構(gòu)；（4）壓力敏感實(shí)驗(yàn)。以比較全面的認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層的物性變化。

油田在注水開(kāi)發(fā)末期由于水驅(qū)效率降低，經(jīng)濟(jì)效益差，可以采用化學(xué)驅(qū)，注氣等三次采油技術(shù)提高原油采收率。

[1] 夏位榮，張占峰，程時(shí)清，等.油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)學(xué)[M] .北京:石油工業(yè)出版社，1999.

[2] 鄧瑞健.蹼城油田注入水體積流量實(shí)驗(yàn)特征[J] .江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25（3）:111-112.

[3] 朱健.孤南131注水傷害因素研究[J] .中國(guó)科技信息，2008，（9）:26-27.

[4] 張紹槐，羅平亞.保護(hù)儲(chǔ)集層技術(shù)[M] .北京:石油工業(yè)出版社，1996:21-48.

[5] SY/T5358-2002中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法[S] .北京:石油工業(yè)出版社，2002.

Experiment research on nature change of reservoir caused by long-term water flooding in Zhen X-6 Oilfield

ZHU Qiuqiu，XU Jianjun
（Geological Scientific Research Institute of Jiangsu Oilfield，Yangzhou Jiangsu 225009 ，China）

Water flooding can cause changes of rock characteristics in reservoir，and then make oil、gas and water seepage characteristics change.In previously report,it often by checking the physical changes of the well's corresponding layer to infer changes in reservoir properties caused by the water flooding.It has two inadequacies,one is the rock's correspondence difference,another is it mix all the impacts of the development process.This study we use natural rock core of Zhen35-6 as the research object,through indoor experimental we study and understand reservoir nature change caused by long-term water flooding in Zhen X-6 Oilfield.

water flooding；volume flow；permeability；reservoir damage；experiment

TE357.6

A

1673-5285（2012）04-0041-04

2012－02-08

朱秋秋，女（1984-），助理工程師，2008年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)方面的研究工作，郵箱：zhuqq.jsyt@sinopec.com。