利用相滲曲線表征致密油藏流體特征

韓 進(jìn),楊 波

(1.延安大學(xué)，陜西 延安 716000；2.清能艾科(深圳)能源技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518000)

相對(duì)滲透率曲線是巖石性質(zhì)、潤濕性、流體飽和順序、流體性質(zhì)及巖石孔隙結(jié)構(gòu)等多因素綜合作用的結(jié)果，與中、高滲儲(chǔ)層相比，致密儲(chǔ)層中油氣流動(dòng)通道細(xì)小，流體既要破除微細(xì)喉道毛管阻力，又要克服固、液界面及液、液界面的相互作用力的影響，導(dǎo)致流體流動(dòng)阻力較大，滲流困難。為了保證致密儲(chǔ)層高效、穩(wěn)定持續(xù)平穩(wěn)的生產(chǎn)，有必要通過對(duì)油水相滲特征進(jìn)一步清晰認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)及滲流規(guī)律，豐富油水分布規(guī)律、油水驅(qū)替滲流機(jī)制，為油田的高效開發(fā)提供技術(shù)支撐。

1 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

選取具有典型致密儲(chǔ)層特征的姬塬油田長4+5、長6層巖心樣品16塊，利用“非穩(wěn)態(tài)”法開展油水兩相滲透率曲線測(cè)定相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，獲取相滲曲線“五點(diǎn)三區(qū)二線”等關(guān)鍵特征參數(shù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)所測(cè)相滲曲線形態(tài)對(duì)研究區(qū)致密儲(chǔ)層巖心樣品滲流特征進(jìn)行表述(表1)。

表1 油水相滲實(shí)驗(yàn)樣品信息表

研究區(qū)油水相滲實(shí)驗(yàn)測(cè)試具體參數(shù)信息見表1。長4+5儲(chǔ)層樣品孔隙度平均值為7.63%，低于長6儲(chǔ)層樣品孔隙度平均值9.05%；束縛水狀態(tài)下長4+5儲(chǔ)層含水飽和度平值高于長6儲(chǔ)層含水飽和度，此狀態(tài)下油有效滲透率差異較??；油水相滲曲線交點(diǎn)處，長4+5儲(chǔ)層含水飽和度稍大于長6儲(chǔ)層含水飽和度。整體而言，由于儲(chǔ)層束縛水飽和度高，非濕相油失去連續(xù)性大量分散成油滴分布于水中或滯留在孔隙內(nèi)，難以驅(qū)替，造成殘余油飽和度高。

2 相滲曲線特征研究

綜合考慮樣品物性、相滲曲線的“二線、三區(qū)、五點(diǎn)”曲線特征及曲線形態(tài)變化特征，揭示相滲曲線變化規(guī)律，最終將研究區(qū)儲(chǔ)層的滲流特性分為4類(圖1、表2)。

圖1 長4+5、長6致密儲(chǔ)層樣品油水相對(duì)滲透率曲線圖

從分類結(jié)果來看，長4+5儲(chǔ)層主要集中在III類、IV類，長6儲(chǔ)層主要集中在Ι類、П類，反映了長4+5小層整體儲(chǔ)層特征確實(shí)較長6小層要差。

表2 長4+5、長6致密儲(chǔ)層樣品油水相滲曲線分類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

Ⅰ類：該類樣品相滲曲線表現(xiàn)為下凹形態(tài)(圖2a)，孔隙度、滲透率平均值分別為10.33%和1.48×10-3μm2，物性在四類樣品中最好；依據(jù)測(cè)試信息最終得到無水期驅(qū)油效率和最終期驅(qū)油效率為4.55%、37.75%。該類型樣品儲(chǔ)層兩相流具有阻力小、干擾弱、滲流強(qiáng)及驅(qū)油效率高等特征，儲(chǔ)層品質(zhì)較好。II類：該類樣品相滲曲線表現(xiàn)為油相曲線斜率較Ⅰ類增大，水相曲線斜率較Ⅰ類減小(圖2b)，物性較Ⅰ類變差；最終得到無水期驅(qū)油效率和最終期驅(qū)油效率為5.58%、30.00%，最終期驅(qū)油效率較Ⅰ類下降。該類型樣品儲(chǔ)層兩相流具有油線緩慢下降、水線均勻上升、共滲區(qū)間縮小及等滲點(diǎn)右移等特征，儲(chǔ)層品質(zhì)較好。III類：該類樣品相滲曲線表現(xiàn)為油相曲線快速下降，水相曲線緩慢上升(圖2c)，物性較差；最終得到無水期驅(qū)油效率和最終期驅(qū)油效率為5.30%、28.20%，最終期驅(qū)油效率較低。該類型樣品儲(chǔ)層兩相流具有干擾度強(qiáng)、滲流阻力增大及共滲區(qū)面積小減小等特征。Ⅳ類樣品物性最差；最終得到無水期驅(qū)油效率和最終期驅(qū)油效率最低。該類型樣品儲(chǔ)層具有孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連續(xù)流動(dòng)困難及產(chǎn)能快速下降等特征。

圖2 長4+5、長6致密儲(chǔ)層樣品典型油水相滲曲線圖

根據(jù)油水相滲實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，研究區(qū)長6儲(chǔ)層相滲曲線類型主要為I類、II類、III類，而長4+5儲(chǔ)層相滲曲線類型主要為III類和IV類。研究區(qū)長6儲(chǔ)層總體束縛水飽和度較低，油水兩相共滲區(qū)范圍較大，有利于流體在其孔隙空間中的滲流，長6儲(chǔ)層的滲流性能優(yōu)于長4+5儲(chǔ)層，而不同層位滲流特征的的差異性受其孔喉發(fā)育特征的重要控制作用。

3 油水相滲特征影響因素分析

相滲曲線形態(tài)是油水在儲(chǔ)層中滲流的直觀表現(xiàn)，橫坐標(biāo)孔隙度的大小在一定程度上反映儲(chǔ)層孔隙的體積量，縱坐標(biāo)滲透率的高低與儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征相關(guān)聯(lián)，因此文中從物性、孔隙結(jié)構(gòu)方面開展影響油水相滲曲線因素的研究工作。

3.1 物性影響

一般而言，物性越好的儲(chǔ)層滲流能力也較強(qiáng)。通過圖3a、3b可知束縛水處油有效滲透率與孔隙度、滲透率相關(guān)性較好，分別為R2=0.566 5、R2=0.839 6，這充分說明了在水驅(qū)條件下巖石自身物性的優(yōu)劣對(duì)油初始流動(dòng)的影響至關(guān)重要，巖石物性較好，油的有效滲透率就高，而孔隙度的增高對(duì)油的有效流動(dòng)也有積極的作用，但其貢獻(xiàn)沒有滲透率大；束縛水含水飽和度與物性的相關(guān)性較差，這是因?yàn)槭`水本來就滯留在角隅、死孔隙、極微細(xì)孔喉之中難以流通，即便孔隙度、滲透率增大，束縛水仍難以進(jìn)行有效驅(qū)替流動(dòng)。

由圖3c、圖3d看出,無水期驅(qū)油效率與孔隙度的相關(guān)性優(yōu)于其與滲透率的相關(guān)性，此類特征是因?yàn)樵缙谒M(jìn)入巖心時(shí)首先注入大孔隙，沿著大喉道進(jìn)入下一級(jí)別的孔隙流動(dòng)，此時(shí)孔隙度對(duì)流體流通的貢獻(xiàn)能力較大。隨著水驅(qū)油過程的不斷驅(qū)替進(jìn)行，驅(qū)油量的增加，較小半徑的喉道連通了小孔隙，孔隙相互聯(lián)通性增強(qiáng)，流體在快速流動(dòng)過程中攜帶出填充在孔隙里的膠結(jié)物，流動(dòng)阻力減小，油相流動(dòng)能力增強(qiáng)，平面水驅(qū)驅(qū)替面積不斷擴(kuò)大，縱向水驅(qū)不斷深入，最終驅(qū)油效率高，這是最終時(shí)期的驅(qū)油效率與孔隙度的相關(guān)性弱于滲透率的主要因素。

圖3 長4+5、長6致密儲(chǔ)層樣品物性與油水相滲曲線特征參數(shù)相關(guān)性圖

根據(jù)上述研究內(nèi)容可知，樣品在無水期驅(qū)油時(shí)其驅(qū)油效率隨著孔隙度的增加而增大，這一情況說明在開發(fā)早期，儲(chǔ)集、滲透性能好的儲(chǔ)層驅(qū)油效率增速較快，隨著水驅(qū)的不斷深入及油藏見水后，油水相滲與孔隙度的關(guān)聯(lián)性減弱，而滲透率對(duì)驅(qū)油效率的影響程度逐漸增強(qiáng)。

3.2 孔隙結(jié)構(gòu)的影響

上述研究發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層物性與油水相滲曲線特征參數(shù)關(guān)聯(lián)程度不是很高，這是因?yàn)橹旅軆?chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，影響因素多元易變，即便儲(chǔ)層巖石滲透率相近或者差異較大，加上微觀非均質(zhì)程度各異，造成儲(chǔ)層最終水驅(qū)效率及其開發(fā)程度差異明顯。因此，文章從孔喉發(fā)育程度、孔喉半徑比與孔喉個(gè)數(shù)等方面開展油水相滲影響因素研究。

研究區(qū)儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)與油水相滲曲線特征參數(shù)相關(guān)性分析結(jié)果顯示孔隙半徑、喉道半徑與樣品無水期驅(qū)油效率和最終驅(qū)油效率均呈正相關(guān)性(圖4a-b)，無水期時(shí)孔隙半徑與驅(qū)油效率的相關(guān)性(R2=0.231 2)較喉道半徑的相關(guān)性(R2=0.0.069 8)要好，表明了在水驅(qū)油初期，流體首先進(jìn)入大孔隙，隨著水驅(qū)的不斷推進(jìn)，流體在穩(wěn)定壓差能量下克服毛細(xì)管阻力進(jìn)入小孔隙，喉道的貢獻(xiàn)作用增強(qiáng)，若喉道個(gè)數(shù)越多，其喉道孔徑越大(圖4d)，喉道發(fā)育程度高，則流體在巖樣孔喉中的的流動(dòng)能力就會(huì)越強(qiáng)?？缀戆霃奖确从沉藘?chǔ)層中孔隙喉道的配置關(guān)系，孔喉半徑比大，說明儲(chǔ)層具有大孔細(xì)喉特征，物性差，油水兩相滲流滲流阻力大，流體流動(dòng)過程中易發(fā)生卡斷現(xiàn)象，水驅(qū)進(jìn)程難以有效推進(jìn)，殘余油飽和度高；孔喉半徑比小，說明孔隙、喉道粗細(xì)程度均勻，連通性好，物性較好，油流流動(dòng)能力強(qiáng)，水驅(qū)能夠活塞式均勻流動(dòng)，孔隙中的油大都能被驅(qū)替采出，殘余油少，最終期驅(qū)油效率高(圖4c)。

圖4 長4+5、長6致密儲(chǔ)層樣品孔喉結(jié)構(gòu)與油水相滲曲線特征參數(shù)相關(guān)性圖

綜上所述，儲(chǔ)層微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征參數(shù)對(duì)油水相滲控制作用明顯，單位有效孔隙個(gè)數(shù)及喉道個(gè)數(shù)、孔喉半徑比、喉道半徑與相滲相關(guān)性依次由強(qiáng)至弱，通常儲(chǔ)層具有孔喉發(fā)育程度好、配位數(shù)較高和分選程度優(yōu)等特征，開發(fā)效果相對(duì)要好。

3 結(jié)論

1)長4+5、長6致密儲(chǔ)層的滲流特性分為4類。Ⅰ類樣品儲(chǔ)層兩相流具有阻力小、滲流強(qiáng)及驅(qū)油效率高等特征，儲(chǔ)層品質(zhì)好；Ⅱ類型樣品儲(chǔ)層兩相流具有油線緩慢下降、水線均勻上升、共滲區(qū)間縮小及等特征，儲(chǔ)層品質(zhì)較好；III類樣品儲(chǔ)層兩相流具有干擾度強(qiáng)、滲流阻力增大及共滲區(qū)面積小減小等特征；Ⅳ類樣品儲(chǔ)層具有孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連續(xù)流動(dòng)困難及產(chǎn)能快速下降等特征。

2)長6儲(chǔ)層束縛水飽和度、殘余油飽和度較長4+5儲(chǔ)層要小，長4+5儲(chǔ)層整體具有非均質(zhì)性強(qiáng)、油水驅(qū)替效率低的特征。

3)樣品在無水期驅(qū)油時(shí)驅(qū)油效率隨著孔隙度的增加而增大，隨著含水增加，油水相滲與孔隙度的關(guān)聯(lián)性減弱，與滲透率關(guān)聯(lián)程度逐漸增強(qiáng)，且單位有效孔隙個(gè)數(shù)及喉道個(gè)數(shù)、孔喉半徑比、喉道半徑及孔隙半徑與相滲相關(guān)性依次由強(qiáng)至弱。