低滲透巖性油藏長(zhǎng)期水驅(qū)儲(chǔ)層特征變化規(guī)律

張洪軍，李二黨，牛海洋，高月剛，黃 煒

(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710200)

0 引 言

鄂爾多斯盆地中生界三疊系油藏以大型低滲透巖性油藏為主，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，物性差，天然能量匱乏，單井產(chǎn)能低[1-3]。目前這類油藏開發(fā)主要以早期注水為主[4-5]，由于其低孔低滲的儲(chǔ)層特征，長(zhǎng)期注水開發(fā)對(duì)其儲(chǔ)層物性及滲流特征可能會(huì)帶來一定的影響，進(jìn)而影響后期的開發(fā)調(diào)整[6-7]。油藏注水開發(fā)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，由于注入水和儲(chǔ)層巖石長(zhǎng)時(shí)間接觸，會(huì)發(fā)生各種浸泡、溶蝕、沖刷、堵塞等機(jī)理，引起儲(chǔ)層巖石礦物組成、儲(chǔ)層物性以及滲流特征的改變[8-9]。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)中高滲油藏開展了大量的實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出了注水會(huì)引起巖石的親油性逐漸減弱、親水性增強(qiáng)[10-14]，使儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率增大的變化規(guī)律[15]。然而，對(duì)于低滲透油藏，由于孔隙結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，非均質(zhì)性更強(qiáng)，水驅(qū)對(duì)儲(chǔ)層特征的影響更復(fù)雜[16]，很少有學(xué)者從微觀驅(qū)替機(jī)理出發(fā)，研究總結(jié)長(zhǎng)期水驅(qū)對(duì)低滲儲(chǔ)層物性及滲流特征的影響規(guī)律。因此，以長(zhǎng)6段低滲砂巖油藏巖心為研究對(duì)象，模擬油藏長(zhǎng)期高壓注水過程，測(cè)試分析注水前后儲(chǔ)層巖石礦物組成、孔隙結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層物性以及滲流特征的變化差異，總結(jié)長(zhǎng)期注水后不同滲透率級(jí)別儲(chǔ)層的物性和滲流特征變化規(guī)律，可以為低滲透油藏后期驅(qū)替方式的優(yōu)化調(diào)整提供重要的理論依據(jù)。

1 巖石礦物組成變化

利用X射線衍射技術(shù)對(duì)長(zhǎng)6段5組巖心分別開展了水驅(qū)前后巖石礦物組成和黏土礦物組成的測(cè)試分析，以評(píng)價(jià)水驅(qū)過程中，注入水沖刷作用對(duì)巖石礦物組成的影響(表1)。結(jié)果表明：與水驅(qū)前相比，水驅(qū)后巖心中的黏土礦物含量減少0.98%～

表1 水驅(qū)前后巖石礦物組成變化對(duì)比表

3.39%，伊蒙混層含量減少5.00%～40.92%，伊利石含量減少18.18%～41.67%。且孔隙度和滲透率越高，巖石礦物組成和伊蒙混層含量降低幅度越大。說明在長(zhǎng)期水驅(qū)過程中，由于注入水在孔隙中存在較高的壓力梯度，會(huì)將膠結(jié)程度較弱的黏土礦物微粒沖刷，導(dǎo)致儲(chǔ)集空間擴(kuò)大，部分孔隙喉道得到疏通，滲流條件得到改善，但在物性較差的巖心中，由于顆粒間膠結(jié)程度較強(qiáng)，流動(dòng)通道更加迂曲復(fù)雜，注入水的沖刷能力有限，巖石礦物組成和黏土礦物組成的變化相對(duì)較小。

2 儲(chǔ)層物性變化

利用巖心核磁共振技術(shù)對(duì)2塊不同滲透率級(jí)別的巖心進(jìn)行水驅(qū)前后T2譜測(cè)試分析(圖1、2)，其中，26號(hào)巖心孔隙度為11.90%，空氣滲透率為0.473 mD； 14號(hào)巖心孔隙度為3.49%，滲透率為0.041 mD。由圖1、2可知，滲透率相對(duì)較高的26號(hào)巖心在水驅(qū)后孔隙度增加了1.08%，而滲透率相對(duì)較低的14號(hào)巖心在水驅(qū)后孔隙度只增加了0.06%。

利用Coates模型對(duì)核磁共振T2譜進(jìn)行了換算，得到不同孔隙半徑下的孔隙度分量(表2)，無論是在26號(hào)巖心還是在14號(hào)巖心中，孔喉半徑大于0.01 μm后所對(duì)應(yīng)的孔隙度增加幅度為21.72%和8.75%。由于14號(hào)巖心的主要孔喉半徑分布在0.04 μm以下，其中66%的孔徑分布在0.01 μm以下，導(dǎo)致整個(gè)巖心水驅(qū)后的孔隙度增加僅3.52%。主要原因?yàn)橐环矫孀⑷胨诳紫吨辛鲃?dòng)的阻力大，滲流速度小，沖刷力較小，難以使黏土礦物剝離出巖石表面；另一方面，由于喉道小，剝離掉的黏土礦物易被二次捕獲，很難被沖刷進(jìn)入到大孔道中流出。

圖1 水驅(qū)前后26號(hào)巖心核磁共振T2譜對(duì)比

圖2 水驅(qū)前后14號(hào)巖心核磁共振T2譜對(duì)比

表2 水驅(qū)前后巖心孔徑分布對(duì)比

為了更加真實(shí)地反映水驅(qū)前后儲(chǔ)層物性的變化，利用實(shí)際地層水代替氮?dú)庠诘貙訙囟群蛪毫ο逻M(jìn)行了10組巖心水驅(qū)前后液測(cè)孔隙度和滲透率測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表3。水驅(qū)后液測(cè)孔隙度比水驅(qū)前增加了0.94%，增加幅度較小，水驅(qū)后液測(cè)滲透率比水驅(qū)前增加了17.67%，增加幅度較大，尤其是在滲透率高于0.060 mD時(shí)，增加幅度更大?？傮w趨勢(shì)來看，長(zhǎng)期水驅(qū)后低滲透巖心孔隙度和滲透率均有所增加，在物性越好的儲(chǔ)層中孔隙度和滲透率增加幅度越大，因此，在非均質(zhì)較強(qiáng)的低滲透儲(chǔ)層中，長(zhǎng)期水驅(qū)會(huì)導(dǎo)致油藏非均質(zhì)性進(jìn)一步加劇。

3 滲流特征變化

低滲透油藏注水過程中，儲(chǔ)層巖石的啟動(dòng)壓力梯度會(huì)發(fā)生不同程度的改變[17]，而在長(zhǎng)期注水后，部分儲(chǔ)層區(qū)域內(nèi)會(huì)形成滲透率相對(duì)較高的優(yōu)勢(shì)通道，發(fā)生局部水竄，從而影響油藏的整體注水效果。為了評(píng)價(jià)啟動(dòng)壓力梯度的變化大小，在地層溫度和壓力下，在巖心夾持器中利用地層水對(duì)5組巖心水驅(qū)前后的啟動(dòng)壓力梯度進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表4。水驅(qū)前巖心的啟動(dòng)壓力梯度為0.279～2.805 MPa/m，水驅(qū)后為0.207～1.715 MPa/m，巖心啟動(dòng)壓力梯度明顯降低，降幅為25.81%～38.86%，說明水驅(qū)后，黏土礦物含量降低、大孔道增多、滲透率增大，導(dǎo)致啟動(dòng)壓力梯度降低。巖心滲透率越低，啟動(dòng)壓力梯度越高，在水驅(qū)后的降幅也越大。

水驅(qū)前后巖心的相滲曲線對(duì)比見圖3。水驅(qū)后相滲曲線等滲點(diǎn)飽和度右移，從54.10%提高到56.90%，說明長(zhǎng)期水驅(qū)導(dǎo)致巖心親水性質(zhì)加強(qiáng)；等滲點(diǎn)相對(duì)滲透率從7.48%提高到9.86%。長(zhǎng)期注水對(duì)低滲巖心的潤(rùn)濕性和相對(duì)滲透率影響較大，這與注入水和低滲透巖心孔壁之間的沖刷力大，巖石和黏土礦物組成改變較大有直接的關(guān)系。

表3 水驅(qū)過程中液測(cè)孔隙度和滲透率變化

表4 啟動(dòng)壓力梯度測(cè)試結(jié)果表

圖3 水驅(qū)前后巖心相對(duì)滲透率曲線對(duì)比

4 結(jié) 論

(1) 長(zhǎng)期水驅(qū)后儲(chǔ)層巖石黏土礦物總量下降、伊蒙混層含量下降；滲透率變大，孔隙度增加；注水啟動(dòng)壓力梯度降低；巖石親水性加強(qiáng)，油水兩相滲透率提高。

(2) 長(zhǎng)期水驅(qū)對(duì)低滲透油藏儲(chǔ)層物性相對(duì)較好的巖心影響更為明顯，總體來看，低滲透巖心在長(zhǎng)期水驅(qū)后會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層的各項(xiàng)非均質(zhì)性增強(qiáng)。