延長油田低滲致密儲層分類研究

田 坤，謝銳杰，王果壽，秦 剛，田東恩

（長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北武漢430100）

位于鄂爾多斯盆地中東部的延長油田，年產(chǎn)原油連續(xù)11年穩(wěn)產(chǎn)在1000×104t以上，目前已探明并投入開發(fā)的延長組低滲及致密油石油地質(zhì)儲量超過20×108t，其中8.5×108t儲量因儲層類型多樣、物性差、注水困難等原因仍然無法開發(fā)或靠天然能量開發(fā)，單井產(chǎn)量低、采收率低，經(jīng)濟效益差，且目前以致密油為主的延長組長6-長10段仍然是延長油田勘探開發(fā)的主要層位，這些問題制約了勘探成功率和開發(fā)效益的提高。關(guān)于國內(nèi)低滲致密儲層研究，國家能源局、國土資源部等機構(gòu)和羅蟄潭、趙靖舟、賈承造、李道品、張鐘宏、賈培鋒等專家學(xué)者在不同時期對低滲、特低滲、超低滲或致密儲層有了不同的分類評價方法[1-8]，但應(yīng)用靜態(tài)和動態(tài)指標(biāo)相結(jié)合開展特低滲致密儲層綜合評價分類研究未見論述，針對延長油田特低滲致密儲層的綜合評價分類研究未見論述。

1 低滲致密儲層靜態(tài)特征

1.1 巖性物性特征

延長油田延長組儲層均為長石砂巖或巖屑長石砂巖，其中長8-10段砂巖碎屑占總比為67%～95%，平均73.2%，碎屑成分以長石為主，占42.8%，其次為石英占26%，見千枚巖、噴發(fā)巖、云母等，填隙物平均含量26.8%，方解石、鐵白云石、水云母、綠泥石含量均大于2.5%，見鐵方解石、菱鐵礦等。長6砂巖碎屑占總比例為82%～91%，平均87.2%，碎屑成分以長石為主，占65.3%，其次為石英占25.4%，見變質(zhì)巖屑、云母、噴發(fā)巖等，填隙物平均12.8%，以綠泥石、水云母為主，見鐵方解石、黃鐵礦等。長2為長石砂巖或巖屑長石砂巖，碎屑含量在76%～97%之間，長石含量55.5%，石英含量23.4%，填隙物含量9.1%，以綠泥石和方解石為主，含量均在3.6%以上，見石英加大、濁沸石、菱鐵礦等[9]。從長10段向上至長2段，儲層填隙物含量逐漸減少，儲層孔隙度由1.4%逐漸上升到16.7%，滲透率由0.03×10-3μm2上升到11.86×10-3μm2。

1.2 啟動壓力梯度及孔喉中值半徑

應(yīng)用延長油田56塊密閉取芯樣品，對長2、長6、長8-10低滲致密儲層進行壓汞分析：隨著滲透率的降低啟動壓力梯度逐漸增高，隨著滲透率的降低孔喉中值半徑逐漸變小，并且有明顯的突變關(guān)系（圖1）。

滲透率大于等于4.6×10-3μm2時啟動壓力梯度小于0.01MPa/m，孔候中值半徑處于5.96～32.82μm之間，平均19.63μm；滲透率在0.51×10-3μm2（含）～4.6×10-3μm2時啟動壓力梯度處于0.01～1.59MPa/m之間，平均0.57MPa/m，孔候中值半徑處于0.11～9.95μm之間，平均0.71μm；滲透率在0.1×10-3μm2（含）～0.51×10-3μm2時啟動壓力梯度處于0.31～6.37MPa/m之間，平均1.65MPa/m，孔候中值半徑處于0.08～2.51μm之間，平均0.32μm；滲透率小于0.1×10-3μm2時啟動壓力梯度突然上升為4.5～17.5MPa/m，平均8.01MPa/m，孔候中值半徑快速降到0.2μm之下[10]。

圖1 低滲致密儲層滲透率與啟動壓力梯度和孔喉中值半徑的關(guān)系

1.3 壓力敏感性

應(yīng)用延長油田31塊密閉取芯樣品，在覆壓10MPa和20MPa下對長2、長6、長8-10低滲致密儲層開展覆壓滲透率、孔隙度損失實驗研究：滲透率、孔隙度平均損失率呈現(xiàn)明顯的臺階式變化（圖2）。

圖2 覆壓對低滲致密儲層滲透率孔隙度的影響

在覆壓10MPa下，當(dāng)滲透率大于等于2.25MPa時，滲透率損失幅度14.01%，滲透率損失程度低，當(dāng)滲透率在2.25MPa～0.5MPa（含）區(qū)間時，滲透率損失程度52.41%，當(dāng)滲透率在0.5MPa～0.18MPa（含）區(qū)間時，滲透率損失程度43.51%，當(dāng)滲透率小于0.18MPa時滲透率損失程度69.33%。當(dāng)孔隙度大于14.5%時，孔隙度損失幅度7.18%，孔隙度損失程度低，當(dāng)孔隙度在14.5%～8.0%（含）區(qū)間時，孔隙度損失程度9.94%，當(dāng)孔隙度小于8.0%時孔隙度損失程度20.36%；同樣覆壓條件下滲透率損失程度是孔隙度的2～5倍；覆壓20MPa下滲透率和孔隙度損失具有相似的規(guī)律。當(dāng)滲透率在2.25×10-3μm2（含）～0.18×10-3μm2和孔隙度在14.5%～8.0%（含）區(qū)間時，滲透率和孔隙度損失率上下波動，這主要原因是長6儲層廣泛發(fā)育天然微裂縫所致，由于儲層多樣性和天然裂縫的影響，低滲致密儲層滲透率和孔隙度間相關(guān)系數(shù)只有0.31。

2 低滲致密儲層動態(tài)特征

2.1 可動流體飽和度

應(yīng)用延長油田61塊密閉取芯樣品，對長2、長6、長8-10低滲致密儲層實驗研究，滲透率與可動流體飽和度間有明顯的四段式關(guān)系（圖3）。

圖3 低滲致密儲層滲透率與孔隙可動流體飽和度的關(guān)系

滲透率大于等于2.1×10-3μm2的低滲儲層可動流體飽和度隨著滲透率的降低而降低，這部分儲層以長2段為主，平均可動流體飽和度35.20%；滲透率在（2.1～0.25）×10-3μm2（含）時儲層平均可動流體飽和度值達38.47%，且上下有50%的振幅，這部分儲層以長6為主，分析原因是部分樣品有天然微裂縫所致；滲透率在（0.25～0.07）×10-3μm2（含）間時儲層可動流體飽和度值較小，平均可動流體飽和度32.02%，這部分儲層以長8長10儲層為主；滲透率小于0.07mD時儲層可動流體飽和度值小，平均值為30.01%。

2.2 水驅(qū)效率

應(yīng)用延長油田50塊密閉取芯樣品，對長2、長6、長8-10低滲致密儲層做水驅(qū)實驗研究，滲透率與水驅(qū)效率間有明顯的三段式關(guān)系（圖4）。

低滲致密儲層隨著滲透率降低，無水期驅(qū)油效率逐漸降低，滲透率大于等于1×10-3μm2時平均無水期驅(qū)油效率為32.73%，滲透率在1.0×10-3μm2～0.2×10-3μm2（含）時，其平均無水期水驅(qū)效率為28.49%，致密儲層滲透率小于0.2×10-3μm2時，其平均無水期水驅(qū)效率為21.63%。低滲致密儲層無水期水驅(qū)效率和最終水驅(qū)效率間沒有明顯的規(guī)律性變化關(guān)系，無水期水驅(qū)效率平均值29.06%，占其最終水驅(qū)效率的54.70%。與中高滲儲層水驅(qū)效率對比，低滲致密儲層最終水驅(qū)效率平均值較本區(qū)延安組中高滲儲層最終水驅(qū)效率平均值低8.79%，比大慶油田高滲儲層最終水驅(qū)效率平均值低20%。

圖4 低滲致密儲層滲透率與水驅(qū)效率的關(guān)系

3 延長油田低滲致密儲層分類

3.1 低滲致密儲層分類

依據(jù)低滲致密儲層的靜態(tài)和動態(tài)特征對其進行分類，共分為4類儲層和非儲層，見表1。

3.2 低滲致密儲層分類評價應(yīng)用

表1 延長油田低滲致密儲層分類評價標(biāo)準

延長組4類儲層脆性指數(shù)在69%～90.7%之間，可壓性較好，其中長6儲層的可壓性好于長2儲層，長2儲層的可壓性好于長7-長10儲層；四類儲層無水期水驅(qū)效率平均值29.06%，最終水驅(qū)效率53.15%，無水期采出程度超過最終采收率一半。

一類儲層以長2三角洲平原分流河道細砂巖沉積為主，本類砂巖填隙物比例小，啟動壓力梯度低，地層能量下降后滲透率損失率低，注水開發(fā)不用考慮啟動壓力梯度對井網(wǎng)的影響，注入水懸浮物粒徑小于5μm對注水開發(fā)影響不大。二類儲層以長6三角洲前緣、三角洲平原分流河道和長2決口扇沉積為主，本類儲層夾層和裂縫發(fā)育，啟動壓力梯度變化較大，地層能量下降后滲透率損失較大，超前注水開發(fā)可防止?jié)B透率損失；在分流河道側(cè)翼靠近分流間灣和決口扇扇端物性變差的區(qū)域啟動壓力梯度0.5MPa/m，1000m井深，注采井距50m需要注水井口壓力15MPa才能建立起有效的驅(qū)動系統(tǒng)，此類儲層平均喉道中值半徑0.71μm，懸浮物粒徑小于0.5μm才能有效注水。三類儲層以下組合長7-長10段前三角洲、三角洲前緣、三角洲平原致密粉砂巖沉積為主，見重力流形成的濁積巖和崩塌巖，本類儲層平均喉道中值半徑小于0.32μm，平均啟動壓力梯度大于1.5MPa/m，1000m井深，注采井距50m需要注水井口壓力大于65MPa才能建立起有效的驅(qū)動系統(tǒng)，可見此類儲層常規(guī)注采井網(wǎng)注水開發(fā)不可行；四類儲層常規(guī)壓裂垂直人工裂縫方向有效泄油半徑僅有5.3m，所以此類儲層只能采取水平井分段體積壓裂天然能量開發(fā)，最終采收率6.4%。

4 結(jié)論

（1）以特低滲致密儲層滲透率為主線，開展其巖性物性、啟動壓力梯度、覆壓敏感性、孔喉中值半徑等靜態(tài)和可動流體飽和度、水驅(qū)油效率等動態(tài)指標(biāo)研究，進而把延長油田特低滲致密儲層劃分為四類和非儲層，符合延長油田異常低壓中淺層油藏實際。

（2）建立了延長油田中淺層油藏低滲致密儲層分類新方法。

（3）延長油田致密油儲層滲透率小于0.1×10-3μm2，啟動壓力梯度高于1.5MPa/m，無法實現(xiàn)有效注水開發(fā)，水平井分段體積壓裂天然能量開發(fā)是實現(xiàn)此類油藏有效開發(fā)的科學(xué)手段，最終采收率能得到6.4%。

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