蘇北盆地金湖凹陷A6斷塊中低孔滲巖心水驅(qū)油巖電實(shí)驗(yàn)研究

劉曉璐,趙 毅,王先榮,丁 圣

(1.中國(guó)石化江蘇石油工程有限公司地質(zhì)測(cè)井處，江蘇 揚(yáng)州 225000；2.中國(guó)石化江蘇油田分公司采油二廠，江蘇 淮安 211600)

蘇北盆地金湖凹陷A6斷塊中低孔滲巖心水驅(qū)油巖電實(shí)驗(yàn)研究

劉曉璐1,趙 毅1,王先榮1,丁 圣2

(1.中國(guó)石化江蘇石油工程有限公司地質(zhì)測(cè)井處，江蘇 揚(yáng)州 225000；2.中國(guó)石化江蘇油田分公司采油二廠，江蘇 淮安 211600)

通過(guò)37塊中低孔滲砂巖樣品的水驅(qū)油巖電實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，當(dāng)注入水礦化度與原始地層水礦化度相差越大時(shí)，電阻率與含水飽和度呈“U”型變化特征越明顯；反之，電阻率與含水飽和度的“U”型變化幅度越小，電阻率隨含水飽和度增加而單調(diào)遞減的趨勢(shì)越明顯。另外溫度、壓力以及孔隙結(jié)構(gòu)都對(duì)電阻率隨含水飽和度變化有很大的影響。根據(jù)研究地區(qū)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別確定了地層條件下不同注入水礦化度下的含水飽和度模型以及相應(yīng)“U”型變化中拐點(diǎn)含水飽和度的模型。通過(guò)實(shí)際處理的井和產(chǎn)液剖面資料對(duì)比分析，得出水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)建立的飽和度模型相比傳統(tǒng)阿爾奇公式計(jì)算的結(jié)果更接近實(shí)際情況。該方法可以有效地提高定量評(píng)價(jià)的精度，為實(shí)現(xiàn)油田開發(fā)中后期水淹層定量分級(jí)和精細(xì)評(píng)價(jià)提供可靠的技術(shù)支持。

巖電實(shí)驗(yàn) 水驅(qū)油 含水飽和度 中低孔滲儲(chǔ)層

水驅(qū)油過(guò)程中地層電阻率隨含水飽和度的變化規(guī)律對(duì)認(rèn)識(shí)油田水淹規(guī)律、評(píng)價(jià)水淹級(jí)別和剩余油飽和度具有十分重要的意義。注水開發(fā)過(guò)程中，由于注入水礦化度與原始地層水礦化度的不同，導(dǎo)致地層水淹后混合液電阻率發(fā)生變化，另外注入水引起含水飽和度上升，地層含水量增大，導(dǎo)致地層電阻率復(fù)雜變化[1-6]。因此，本文系統(tǒng)地開展巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，通過(guò)模擬地層水驅(qū)過(guò)程，分析巖心電阻率與含水飽和度之間的關(guān)系，為A6斷塊砂巖儲(chǔ)層含水飽和度計(jì)算模型的確定奠定了基礎(chǔ)。

本文選取蘇北盆地金湖凹陷西斜坡帶中段的A6斷塊砂巖儲(chǔ)層為研究對(duì)象，其中A6斷塊古近系阜寧組砂巖儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖和含粉砂細(xì)砂巖為主，孔隙度變化范圍10.70%～24.30%，平均16.10%，滲透率變化區(qū)間(2.90～251.80)×10-3μm2，平均40.80×10-3μm2，屬中低孔中低滲儲(chǔ)層。

1 水驅(qū)油巖電實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法

本次實(shí)驗(yàn)利用CMM150/70-A型高溫高壓三軸巖心多參數(shù)測(cè)量?jī)x對(duì)巖樣進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)測(cè)量分以下4個(gè)步驟[7-9]：

(1)清洗巖樣，并測(cè)量一定圍壓條件下的孔隙度和滲透率；

(2)將巖樣放在模擬地層水8 000 mg/L中抽真空飽和，加壓至一定壓力(常壓取3MPa，地層壓力取20MPa)、一定溫度(常溫取25℃，地層溫度取80℃)，分別測(cè)量出相應(yīng)飽和狀態(tài)下的巖心電阻率；

(3)逐步驅(qū)替巖心中的水，開始第一輪油驅(qū)水的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，測(cè)量不同含水飽和度時(shí)巖石的電阻率，直至巖心只出油不出水為止(即相當(dāng)于束縛水時(shí)情形)，第一輪驅(qū)替完成；

(4)驅(qū)替以上巖石樣品中的油，進(jìn)行第二輪水驅(qū)油的過(guò)程，用DZB-1微量泵注入適量的各種地層水(礦化度分別為1 000,4 000,8 000 mg/L)，封閉巖心，測(cè)量不同含水飽和度時(shí)巖石的電阻率，直至巖心只出水不出油為止(即相當(dāng)于殘余油時(shí)情形)，第二輪驅(qū)替完成。

一般認(rèn)為在油藏形成之前，地層巖石孔隙中是飽和水的，生油巖生成的原油經(jīng)過(guò)運(yùn)移進(jìn)入巖石將孔隙空間的水驅(qū)替而形成油藏。因此，第一輪油驅(qū)水過(guò)程模擬的是油藏的形成過(guò)程，第二輪水驅(qū)油過(guò)程模擬的是注水開發(fā)或二次開采過(guò)程。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

2.1巖樣的選取

選取A6-2井、A6-5井和A6-104井阜寧組不同孔隙結(jié)構(gòu)的37塊砂巖樣品進(jìn)行室內(nèi)水驅(qū)油巖電實(shí)驗(yàn)測(cè)試(表1)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

表1 實(shí)驗(yàn)樣品清單

圖1 4號(hào)樣品巖心電阻率與含水飽和度的關(guān)系

圖2 巖心電阻率與含水飽和度的實(shí)驗(yàn)關(guān)系

2.2巖心電阻率隨含水飽和度變化特征

(1)在低礦化度地層水、相同孔隙結(jié)構(gòu)的地層中，不管是常溫常壓或高溫高壓測(cè)量條件下，注入水礦化度越低，電阻率與含水飽和度呈“U”型越明顯，當(dāng)注入水礦化度越接近地層水礦化度(8 000 mg/L)，電阻率與含水飽和度的“U”型變化幅度越小，電阻率隨含水飽和度增加而單調(diào)遞減的趨勢(shì)越明顯。另外，圖中電阻率測(cè)量結(jié)果表明，在高溫高壓條件下測(cè)量的電阻率結(jié)果比在常溫常壓下測(cè)量的結(jié)果低，整體規(guī)律性較強(qiáng)(如圖1)。因此直接利用在常溫常壓下的水驅(qū)油巖電測(cè)量結(jié)果計(jì)算的地層含水飽和度往往偏大，需要校正到實(shí)際油藏條件下方可計(jì)算含水飽和度。

(2)通過(guò)考慮注入水礦化度變化影響可得到這樣的認(rèn)識(shí)，在一個(gè)區(qū)域某段時(shí)間內(nèi)，當(dāng)注入水礦化度一定的情況下，電阻率測(cè)井資料具有可對(duì)比性，而當(dāng)注入礦化度不同時(shí)，電阻率測(cè)井資料不具備可對(duì)比性，因此水淹層解釋模型和電阻率標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)注入水礦化度分類建立。

2.3拐點(diǎn)飽和度與“U”特征的關(guān)系及確定方法

對(duì)于研究地區(qū)的注入水情況來(lái)說(shuō)，開發(fā)初期一直注清水，注入水礦化度在1 000 mg/L左右，從2008年以后改為為清污混注，注入水礦化度在4 000 mg/L左右，因此從實(shí)驗(yàn)?zāi)M的情況來(lái)看，當(dāng)注入水礦化度為1 000 mg/L和4 000 mg/L時(shí)，本地區(qū)的電性與含水飽和度的關(guān)系為“U”型變化特征。

圖3 巖心電阻率與含水飽和度的“U”關(guān)系

在“U”型變化特征中存在一個(gè)拐點(diǎn)B[10](如圖3)，根據(jù)前人的認(rèn)識(shí)，拐點(diǎn)的左邊A點(diǎn)到B點(diǎn)的位置屬于弱水淹區(qū)和中水淹區(qū)，拐點(diǎn)的右邊B點(diǎn)到C點(diǎn)的位置屬于高水淹區(qū)。對(duì)于同一個(gè)電阻率，“U”型曲線上對(duì)應(yīng)兩個(gè)含水飽和度Sw1和Sw2，這樣拐點(diǎn)處的含水飽和度就是弱-中水淹和強(qiáng)水淹的邊界值?；谝陨系恼J(rèn)識(shí)可以得出這樣一個(gè)結(jié)論，對(duì)于電阻率隨含水飽和度變化的“U”型特征，水淹層飽和度的定量化只需要識(shí)別出弱-中水淹和強(qiáng)水淹兩類即可。因此水驅(qū)過(guò)程中拐點(diǎn)的變化對(duì)于認(rèn)識(shí)水淹特征及水淹級(jí)別劃分具有重要意義。

從水驅(qū)油的過(guò)程上來(lái)看，注入水首先沿著大孔隙驅(qū)油，在孔隙結(jié)構(gòu)好的地層，大孔隙較多，在達(dá)到強(qiáng)水淹時(shí)，含水飽和度的升高需要有一個(gè)過(guò)程。而在孔隙結(jié)構(gòu)差的地層，小孔隙、微孔隙占得比例大，大孔隙占得比例較小，注入水需要克服毛細(xì)管力才能進(jìn)入小孔隙、微孔隙。在同等驅(qū)替條件下，注入水在孔隙結(jié)構(gòu)差的地層中很快驅(qū)替掉大孔隙中的油，而后很難驅(qū)替進(jìn)入小孔隙、微孔隙中，在達(dá)到強(qiáng)水淹時(shí)，含水飽和度的升高很快。因此從水驅(qū)油的過(guò)程中可以得出拐點(diǎn)處的飽和度與孔隙結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。

考慮拐點(diǎn)處的含水飽和度可以分解成束縛水飽和度和可動(dòng)水飽和度，而束縛水飽和度與孔隙結(jié)構(gòu)有很好的關(guān)系，因此拐點(diǎn)處的含水飽和度的求取可以轉(zhuǎn)化成先利用孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算拐點(diǎn)處的可動(dòng)水飽和度，再與束縛水飽和度相加得出拐點(diǎn)處的含水飽和度。圖4是在高溫高壓下注入水礦化度為1 000 mg/L和4 000 mg/L時(shí)拐點(diǎn)處的可動(dòng)水飽和度與綜合物性指數(shù)的關(guān)系，兩者的單相關(guān)都0.89以上，由此得出拐點(diǎn)處的含水飽和度模型(如表2)。

圖4 拐點(diǎn)處的可動(dòng)水飽和度與綜合物性指數(shù)的關(guān)系

2.4實(shí)驗(yàn)下含水飽和度解釋模型

根據(jù)上面對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，筆者建立了研究地區(qū)地層水淹后的含水飽和度解釋模型。圖5是37塊樣品高溫高壓下在不同注入水礦化度下按滲透率分類的含水飽和度與巖心電阻率的關(guān)系。從圖上可以看出，當(dāng)注入水礦化度(1 000 mg/L和4 000 mg/L)與原始地層水礦化度相差很大時(shí)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下巖心電阻率與含水飽和度呈二次函數(shù)關(guān)系；當(dāng)注入水礦化度與原始地層水礦化度(8 000 mg/L)相同或相近時(shí)，巖心電阻率與含水飽和度呈冪函數(shù)關(guān)系，分類建立的模型如表3。

圖5 按滲透率分類的含水飽和度與巖心電阻率的關(guān)系

圖6 A6-105井1875～1905m處理成果

3 效果檢驗(yàn)

為了驗(yàn)證利用水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)得到的含水飽和度模型計(jì)算結(jié)果的合理性，本文處理了2011年1月完鉆的A6-105井，并且將此次新建立飽和度模型和以往使用的阿爾奇公式計(jì)算的含水飽和度分別做了比較。圖6是A6-105井處理的成果圖，其中左邊四道分別是自然伽馬測(cè)井值(GR)、聲波時(shí)差(AC)、雙感應(yīng)電阻率(RILD，RILM)、八側(cè)向電阻率(RXO)、微電位和微梯度電阻率(RNML，RLML)，右邊五道分別為井徑(CAL)、計(jì)算的孔隙度、滲透率(POR，PERM)、束縛水飽和度(SWI)、阿爾奇公式計(jì)算的含水飽和度(Sw-Archie)、巖性剖面、水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)建立飽和度模型計(jì)算的含水飽和度(Sw-水驅(qū)油)。阿爾奇公式中巖電參數(shù)a，b，m，n分別取1.990 0，0.940 4，1.196 8和1.569 4。根據(jù)A6塊實(shí)際注水采用清污混注的方式，飽和度模型根據(jù)區(qū)塊實(shí)際注水情況選擇注入水4 000 mg/L時(shí)。

從圖6中可以看出，第12層利用阿爾奇公式計(jì)算的含水飽和度略大于束縛水飽和度，兩者差值在9%左右，反映可動(dòng)水較少，水淹較弱，而利用水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)建立飽和度模型計(jì)算的含水飽和度在85%左右，明顯大于束縛水飽和度，兩者差值在40%左右，反映可動(dòng)水較多，水淹較強(qiáng)。根據(jù)這口井的產(chǎn)液剖面資料證實(shí)12號(hào)層含水率92.84%，屬于強(qiáng)水淹，說(shuō)明本次實(shí)驗(yàn)建立的飽和度模型計(jì)算的含水飽和度更接近實(shí)際情況。

4 結(jié)論

(1)從地層條件下水驅(qū)油巖電實(shí)驗(yàn)及其資料分析入手，總結(jié)出不同水淹類型下的含水飽和度計(jì)算模型。當(dāng)注入水礦化度小于原始地層水礦化度時(shí)，地層電阻率與含水飽和度呈“U”型，其礦化度差異越大，“U”型越明顯。

(2)對(duì)于地層電阻率與含水飽和度的“U”型關(guān)系中，拐點(diǎn)控制著弱-中水淹和強(qiáng)水淹時(shí)飽和度取值的邊界，而拐點(diǎn)處含水飽和度與孔隙結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。

(3)依據(jù)淡水水淹下電阻率與含水飽和度的“U”型特征，得出直接依靠電阻率劃分水淹等級(jí)的方法是行不通的，必須借助其它手段先識(shí)別出弱-中水淹和強(qiáng)水淹兩類，再通過(guò)飽和度的定量化細(xì)化水淹等級(jí)。

(4)根據(jù)A6塊實(shí)際注水采用清污混注的方式，選用注入水4 000 mg/L時(shí)的飽和度模型相比阿爾奇公式計(jì)算的結(jié)果更接近實(shí)際情況，該方法可以有效地提高定量評(píng)價(jià)的精度，為流體識(shí)別提供保障。

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(編輯 王建年)

Rock-resistivity experiment of medium-low porosity and permeability coreflooding for A6 fault-block of Jinhu Sag of Subei Basin

Liu Xiaolu1,Zhao Yi1,Wang Xianrong1,Ding Sheng2

(1.GeologicalLoggingDepartmentofJiangsuPetroleumEngineeringCorporation,SINOPEC,Yangzhou225000,China；2.No.2OilProductionPlantofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Huai’an211600,China)

It is concluded by the rock-resistivity experiments of water flooding of 37 sandstone cores with medium-low porosity and permeability that the greater difference between the salinities of the injected and original formation water is,the more obvious the “U” type characteristic of resistivity and water saturation is.But conversely,the smaller the variation in “U” type characteristic is ,the more obvious the decreasing trend of resistivity with the increasing resistivity is.In addition,temperature,pressure and pore structure have great influences on the resistivity changes with water saturation.Based on experimental results,the water saturation model of different injected water salinities under formation conditions and the corresponding water saturation model of inflection point in “U” type were separately identified.Through comparison and analysis between the data from several processed wells and data of producing liquid section,it is concluded that the model established from water displacing oil experiment was more practical than the results from Archie equation.

rock- resistivity experiment;water displacing oil;water saturation;medium-low porosity and permeability reservoir

TE135

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.01.014

2014-07-10；改回日期2014-09-12。

收稿日期：劉曉璐(1990—)，女，現(xiàn)從事巖石物理機(jī)理分析和測(cè)井解釋方法研究工作,電話：13511757788，E-mail:179223298@qq.com。