基于核磁共振的復(fù)雜斷塊油藏微觀動用均衡程度實驗

馬康，姜漢橋，李俊鍵，方文超，張振濤，郭亮

（中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點實驗室，北京 102249）

基于核磁共振的復(fù)雜斷塊油藏微觀動用均衡程度實驗

馬康，姜漢橋，李俊鍵，方文超，張振濤，郭亮

（中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點實驗室，北京 102249）

目前勝利油田復(fù)雜斷塊油藏已進入高含水開發(fā)階段，由于斷塊油藏特殊的地質(zhì)構(gòu)造特征，在不同構(gòu)造部位的剩余油動用難度差異較大。為探究高含水期復(fù)雜斷塊油藏微觀不均衡動用規(guī)律，利用三維膠結(jié)物理模型，結(jié)合核磁共振技術(shù)，研究斷塊油藏不同構(gòu)造部位微觀孔隙剩余油分布特征。結(jié)果表明：不同構(gòu)造部位大中孔隙驅(qū)替程度高，動用程度差異較小，小孔隙中驅(qū)替程度較低且分布差異性大；在同一構(gòu)造部位大、中、小孔隙的原油動用程度差別較大，頂部的差別最大，從微觀孔隙的角度來看，頂部的動用不均衡程度最明顯。從不同構(gòu)造部位以及不同孔隙級別2個角度，綜合評價斷塊油藏的開發(fā)潛力，為斷塊油藏剩余油的進一步挖潛提供方向。

斷塊油藏；微觀動用均衡程度；核磁共振

0 引言

復(fù)雜斷塊油藏在勝利油田分布范圍廣，產(chǎn)量貢獻大，具有重要地位。目前復(fù)雜斷塊油藏整體已進入特高含水期，但整體采收率僅為30.3%。室內(nèi)實驗、礦場密閉取心及國內(nèi)外開發(fā)實踐研究表明，斷塊油藏仍有較大幅度提高油藏采收率的潛力。但特高含水期復(fù)雜斷塊油藏剩余油分布差異大，穩(wěn)產(chǎn)難度越來越大。斷塊油藏一般具有斷層構(gòu)造復(fù)雜、地層傾角大的特點，在高含水期，由于地質(zhì)和開發(fā)因素的共同影響，斷塊油藏不同構(gòu)造部位動用程度差異較大，剩余油分布關(guān)系復(fù)雜，平面上被多因素復(fù)雜化的剩余油動用難度大，盡管已采取多種增儲上產(chǎn)措施，但目前提高采收率面臨的困難越來越大［1-9］。

本文對驅(qū)替至高含水期的三維物理模型進行鉆孔取心，利用核磁共振技術(shù)，分析不同構(gòu)造部位、不同大小級別的孔隙動用程度的差異。從微觀孔隙的角度研究不同構(gòu)造部位動用程度的差異性，以及同一構(gòu)造部位不同大小級別的孔隙動用程度的差異，明確剩余油的富集區(qū)域，為油田的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)提出合理化的建議。

1 實驗設(shè)計

1.1 人造三維膠結(jié)物理模型

在模型設(shè)計中考慮勝利油田典型的斷塊油藏地質(zhì)及開發(fā)特征，利用平板模型模擬斷塊油藏的開發(fā)情況，根據(jù)平板模型的實驗設(shè)計準則，設(shè)計封閉條件下的三維膠結(jié)物理模型，主要的相似參數(shù)可分為幾何參數(shù)、流體參數(shù)、生產(chǎn)動態(tài)參數(shù)等［10-13］。物理模型參數(shù)及實驗條件如表1所示。

表1 利用相似準則設(shè)計的實驗?zāi)Ｐ蛥?shù)

模型設(shè)計如圖1所示。該模型采用沙礫充填，滲透率為650×10-3μm2，模型厚度為4.5cm，四周通過環(huán)氧樹脂膠結(jié)，模型中包含中間1口注入井和6口生產(chǎn)井，模擬七點井網(wǎng)的部署特征。

圖1 三維物理模型設(shè)計

1.2 實驗方案

1）對模型飽和水，由于后期需要進行核磁共振測試，采用質(zhì)量濃度為30 g/L的MnCl2溶液進行飽和，直到模型壓力達到0.5 MPa，記錄飽和的水量作為模型的孔隙體積。利用交替注水耦合的方式進行油驅(qū)水操作，使模型中的水達到束縛水條件，且保證模型中油水分布的均衡性，飽和完成的模型含油飽和度為73%。模型飽和油完成后，將模型傾斜10°，靜置2 d。

2）按照七點井網(wǎng)部署進行水驅(qū)油實驗，驅(qū)替至模型含水率達到98%。由于核磁共振測試需要，驅(qū)替過程中也采用MnCl2溶液進行驅(qū)替，保持注采比為1.0∶1.1。

3）在高含水條件下，在模型的不同構(gòu)造部位鉆孔取心。

4）對不同構(gòu)造部位鉆取的巖心進行核磁共振測試，得到不同大小級別的孔隙動用情況。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 模型生產(chǎn)動態(tài)

利用注采動態(tài)數(shù)據(jù)分析模型的綜合含水率隨注入體積的變化情況，從圖2中可以看出，在實驗過程中模型見水時間較快，見水后含水率快速上升，含水率達到95%時采出程度為63.7%。實驗中可以觀察到，不同構(gòu)造部位的井，見水時間差異較大，位于構(gòu)造底部的井點⑤率先見水，其次是腰部的井點④，處于構(gòu)造高部位的井點③最后見水。見水時間的差異性是導(dǎo)致平面不均衡驅(qū)替的因素之一。

圖2 模型生產(chǎn)動態(tài)

2.2 微觀孔隙不均衡動用規(guī)律

2.2.1 核磁共振孔隙動用程度測試原理

核磁共振T2弛豫時間能夠反映巖心中的孔喉半徑的分布，其原理是巖心中賦存于較大孔隙中的可動流體受巖石孔隙固體表面的作用力弱，流動性好，弛豫時間長，在小孔隙中的流體的性質(zhì)則與之相反，利用這一性質(zhì)可以區(qū)分巖心中的孔隙結(jié)構(gòu)分布［14-18］。

在某一區(qū)間內(nèi)的T2值與橫坐標所形成的包絡(luò)面積與總包絡(luò)面積的比值，即為巖心中對應(yīng)此T2值區(qū)間內(nèi)的孔隙所占總孔隙的比例。對泥質(zhì)砂巖巖樣來說，T2譜線所反映的孔喉類別主要有束縛水孔隙（包括黏土束縛水孔隙、毛細管束縛水孔隙）和可動流體孔隙2類。因此在核磁共振測量中，可通過設(shè)定T2截止時間來劃分孔隙類型，小于該值的T2分布累加為束縛水孔隙體積，大于該值的T2分布累加為可動流體孔隙體積。國內(nèi)普遍采用將1 ms作為小孔隙/中孔隙的截斷值，而將10 ms作為中孔隙/大孔隙的截斷值。

2.2.2 不同構(gòu)造部位核磁共振曲線分析

七點井網(wǎng)條件下驅(qū)替至含水率達到98%后，在平板模型不同區(qū)域（頂部、腰部、底部）鉆取巖心，如圖3所示。對不同區(qū)域內(nèi)鉆取的巖心測核磁共振曲線，明確孔隙中的動用情況，不同部位的巖心核磁共振曲線如圖4所示。

圖3 模型鉆孔位置

圖4 不同部位的核磁共振T2譜

從實驗測得T2譜可以看出，原油在小孔隙中的信號幅度遠遠大于大孔隙中的信號幅度，說明大孔隙中的油比小孔隙中的油少。即經(jīng)過驅(qū)替后平板的各部位大孔隙中的油首先得到動用，小孔隙中還存在較大潛力，且不同構(gòu)造部位大孔隙中的剩余油數(shù)量基本接近。

從圖5中得到不同構(gòu)造部位的孔隙動用情況為從構(gòu)造頂部到底部（頂部1、腰部3、底部6）小孔隙中油的含量逐漸減少。主要是因為平板底部的水驅(qū)程度較高，頂部的水驅(qū)程度較低。由于中、大孔隙中的油較容易動用，因此不同構(gòu)造部位大孔隙中的油數(shù)量接近，中、大孔隙中原油的動用程度差別不大。

底部構(gòu)造區(qū)域不同位置的孔隙動用情況：在邊部夾角位置（底部5、底部8），小孔隙中的動用程度相對較低，在井網(wǎng)控制區(qū)域內(nèi)（底部7）動用程度最大，底部構(gòu)造區(qū)域內(nèi)，中、大孔隙中的動用水平相當(dāng)。

圖5 不同部位核磁共振曲線對比

2.2.3 不同大小級別孔隙中動用程度分析

根據(jù)核磁共振曲線中孔隙大小級別的劃分規(guī)律，將每一條核磁共振曲線的T2值劃分為大、中、小3個級別所占比例，利用插值的方法可以間接得到模型中各個孔隙級別中的剩余油飽和度分布，進而分析高含水后期孔隙內(nèi)的潛力構(gòu)成情況。

注入水在重力的作用下，容易波及到模型的底部，不同孔隙級別的剩余油分布中底部的動用程度高，頂部的動用程度低。從圖6中可以得到：小孔隙中含油飽和度0.100～0.180，驅(qū)替程度較低，分布差異性大；中孔隙中含油飽和度0.090～0.110，驅(qū)替程度較大，分布差異性較?。淮罂紫吨泻惋柡投?.045～0.047，驅(qū)替程度大，分布差異性小。

圖6 不同大小級別孔隙中含油飽和度分布

按照核磁共振孔隙的孔隙級別以及模型的構(gòu)造部位對模型進行劃分，分別研究不同構(gòu)造部位大、中、小孔隙中的含油飽和度分布情況，如圖7所示。

圖7 不同部位不同級別孔隙中含油飽和度對比

高含水期剩余油潛力主要集中在小孔隙中，其中構(gòu)造頂部的潛力較大。不同構(gòu)造部位，大、中、小孔隙的原油動用程度差別較大。頂部的差別最大，腰部次之，底部差別較小。因此從微觀孔隙動用的角度，頂部的不均衡最明顯。

需要說明的是，利用核磁共振得出大、中、小孔隙度中的含油飽和度不代表實際的儲層中的含油飽和度。本文的含油飽和度分布范圍值僅反映了不同大小級別的孔隙飽和度的相對關(guān)系，實際儲層剩余油飽和度要比實驗所得的值大得多，仍存在較高的可采價值。

3 結(jié)論

1）原油在小孔隙中的信號幅度遠遠大于大孔隙中的信號幅度，驅(qū)替達到高含水期平板不同構(gòu)造部位大孔隙中的油首先得到動用，小孔隙中還存在較大潛力。

2）不同構(gòu)造部位小孔隙動用程度差異較大，從構(gòu)造頂部到底部小孔隙中油的含量逐漸減少；不同構(gòu)造部位中、大孔隙中油的含量接近，原油的動用程度差別不大。

3）利用核磁共振曲線得到不同大小級別的孔隙中飽和度的分布情況，高含水期剩余油潛力主要集中在小孔隙中，其中構(gòu)造頂部的潛力較大。從微觀孔隙動用的角度，頂部的大、中、小孔隙的原油動用程度差別較大，頂部的不均衡最明顯。

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（編輯 孫薇）

Experimental study on micro balanced development of complex fault-block reservoirs based on nuclear magnetic resonance

MA Kang,JIANG Hanqiao,LI Junjian,FANG Wenchao,ZHANG Zhentao,GUO Liang
(MOE Key Laboratory of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,China)

Nowadays,the complex fault-block reservoir in Shengli Oilfield is at high water cut development stage.With the special characteristics of geological structure for fault-block oil reservoir,the difficulty of the development of remaining oil is various for different structural positions.In order to explore the regulation of imbalanced development from micro view for fault-block reservoirs at high water-cut stage,the remaining oil distribution in the micro-pore for different structural positions of fault-block reservoir with a combination of 3D artificial consolidated physical models and nuclear magnetic resonance is studied in this paper.The results show that,for different structural positions,large and medium pores have good displacement and little difference in development while displacement of small pores is bad and development of them shows large deviation;for the same structural position,there is a great difference on the development of oil among large,medium and small pores,and the difference at the top is the greatest.The development of oil at the top is the most imbalanced from the micro-pore view.Comprehensive evaluation of development potential for fault-block reservoirs from different structure positions and different pore levels are analyzed,which provides a further reference for the following development of remaining oil for fault-block reservoirs.

fault-block reservoir;micro balanced development;nuclear magnetic resonance

國家重大科技專項專題“氣驅(qū)輔助水驅(qū)機理及技術(shù)政策界限研究”（2016ZX05011002-002）

TE347

A

10.6056/dkyqt201606012

2016-04-11；改回日期：2016-09-02。

馬康，男，1991年生，在讀博士研究生，從事油氣田開發(fā)理論與提高采收率方面的研究。E-mail：makangchina@hotmail. com。

馬康，姜漢橋，李俊鍵，等.基于核磁共振的復(fù)雜斷塊油藏微觀動用均衡程度實驗［J］.斷塊油氣田，2016，23（6）：745-748.

MA Kang，JIANG Hanqiao，LI Junjian，et al.Experimental study on micro development equilibrium of complex fault block reservoirs based on nuclear magnetic resonance［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（6）：745-748.