靖安油田長6低滲透儲層潤濕性及其影響因素

何望雪，王新星，王洪君

(1.西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安 710000；2.長慶油田分公司 第五采油廠，陜西 西安 710200)

潤濕性的強弱不單單會對油水滲流特性產(chǎn)生較為深刻的影響，也會直接關(guān)系到油田采收率的高低。在儲層油氣勘探開采方面，大量實踐證實，潤濕性的強弱既能夠影響含水飽和度指數(shù)的變化，也會對毛管壓力曲線的變化趨勢產(chǎn)生不容小覷的影響[1-7]，不僅如此，還和兩相流體相對滲透率、驅(qū)油效率等之間具有一定關(guān)聯(lián)[8-14]。所以，有必要對油藏潤濕性展開深入細致地研究，其研究結(jié)果能夠為油田擇優(yōu)開發(fā)提供有益借鑒。

關(guān)于潤濕性的強弱，目前，人們主要通過兩種方法進行測定分析：一種是定性測定法，主要包括染色吸附法、測井曲線法[15-19]等。另一種是定量方法，其常用方法主要包括下述幾種[20,21]：①接觸角法，其優(yōu)勢在于操作便捷、效率高，其不足主要表現(xiàn)為對儀器設(shè)備的精準性提出了較高標準，最大的問題在于存在著較強的不確定性[22]；②毛管壓力曲線比面積法，此方法非常適用于中性潤濕特性的評價；③自吸法，其適用范圍廣泛，能夠?qū)Σ煌愋偷臐櫇裥赃M行準確合理地測定。本實驗在綜合考慮各方面因素之后選取了自吸法，通過此方法對不同巖心的潤濕指數(shù)進行科學合理、規(guī)范嚴謹?shù)販y量，為實現(xiàn)對其客觀全面評價并明確主要影響因素提供重要依據(jù)。

1 潤濕性實驗

1.1 實驗材料

靖安油田長6層為低滲類型油藏。實驗過程中，選取的是地層原油。地層水則采用的是按各井地層水分析資料配置的的模擬地層水(見表1)。實驗室選取18塊巖心，通過自吸法展開規(guī)范合理地潤濕性實驗，關(guān)于巖心的具體參數(shù)詳見表2。

表1 模擬地層水的配比

表2 實驗用巖心基本參數(shù)

1.2 實驗原理及步驟

巖石、水、油間存在著不同的界面能，某液體相對而言能夠更快速地潤濕巖石表面，同時，可以從巖石表面自動驅(qū)替其他液體，正是基于此特性，本文展開了規(guī)范合理地自吸驅(qū)替實驗。

實驗流程主要由以下四步組成[23]：(1)將束縛水狀態(tài)下的巖心浸入水中，測量自吸水排油量V01；(2)巖心在水中驅(qū)替達到殘余油狀態(tài)，測量水驅(qū)排油量V02；(3)將殘余油狀態(tài)下的巖心浸入油中，測量自吸油排水量Vw1；(4)巖心在油中驅(qū)替達到束縛水狀態(tài)，測量油驅(qū)排水量Vw2。

1.3 實驗數(shù)據(jù)計算及評價

通過下式高效便捷地求解出潤濕指數(shù)的具體值：

I=Ww-W0。

式中：Ww-水潤濕指數(shù)；W0-油潤濕指數(shù)；V01-自吸水排油量(mL)；Vw1—自吸油排水量(mL)；V02—水驅(qū)排油量(mL)；VW2-油驅(qū)排水量(mL)；I—相對潤濕指數(shù)。

結(jié)合實驗過程中獲取的各種數(shù)據(jù)信息，并通過上式準確高效地推導出所有巖樣潤濕指數(shù)，按照表3提供的數(shù)據(jù)對巖樣潤濕性進行科學合理地評定。

表3 潤濕性評價標準

2 實驗結(jié)果與分析

在油藏溫度環(huán)境下，實驗過程中使用到的流體為地層原油和模擬地層水，利用當前備受業(yè)內(nèi)人士認可的自吸法規(guī)范合理地測量了18塊巖心，并按照相關(guān)公式求解出所有巖心的潤濕指數(shù)具體值。根據(jù)結(jié)果(見表4)可知，長6油層的巖石潤濕性呈現(xiàn)出較強的復雜性，不僅存在親油樣品，也存在親水樣品。

表4 長6油層巖心潤濕性評價結(jié)果

圖1為長6油層潤濕性分布情況，由圖可知，共有6塊樣品表現(xiàn)出了強親水性的特征，弱親油的樣品共有5塊，親油的樣品共有4塊，中性樣品1塊。大部分樣品表現(xiàn)出了強親水的特性，某些樣品弱親油，不過中性樣品相對比較少。因此靖安油田長6油層整體為強親水-弱親油的潤濕性。

圖1 長6油層潤濕性分布

3 影響因素分析

巖石自身的一些特性和地層流體相互影響，共同鑄就了巖石潤濕性，它并不具有固定性，能夠伴流體成分演變等相關(guān)因素的改變而呈現(xiàn)出相應(yīng)地變化。本文以靖安油田長6油層為研究對象，根據(jù)實驗過程中獲取到的各種數(shù)據(jù)信息對長6油層潤濕性影響因素展開了分析。

3.1 礦物成分的影響

大量數(shù)據(jù)證實，粘土礦物能夠吸附原油，一般來講，如果粘土礦物含量非常多，勢必會對巖石潤濕性產(chǎn)生較為顯著的影響，最突出的影響是增強巖石的親油性。對于靖安油田長6油層，其礦物質(zhì)主要為長石，其比例大約在44.87%～52.88%之間，均值為47.97%；石英含量也非常大，占比在24.85%～42.27%之間，均值為34.29%；碳酸鹽礦物成分占比為1.67%～4.80%，均值大約為2.69%；粘土礦物成分占比一般在4.49%～7.69%之間，均值為6.88%(見表5)，在各種物質(zhì)構(gòu)成中，綠泥石含量最多，占比高達76.38%(見表6)。

一般來講，礦物潤濕性的強弱多由其內(nèi)部的結(jié)晶構(gòu)造所決定，對于容易被水潤濕的礦物，業(yè)內(nèi)人士將其形象地稱作為親水物，比如石英等物質(zhì)，對于容易被油潤濕的礦物，業(yè)內(nèi)人士將其稱作為親油物，比如綠泥石。在區(qū)LJ79-33井中，長6油層親水物石英成分較多，占比高達42.27%(見表5)，明顯超過其他井的含量，所以其親水性明顯較強。

表5 靖安油田長6油層巖石主要礦物成分表

在長6段砂巖中，自生礦物主要包括粘土、碳酸鹽等物質(zhì)。根據(jù)表6可知，LJ38-365井3塊巖樣中，粘土礦物大部分為綠泥石。通過實驗認識到，油在巖石表面浸染，或許會由于綠泥石強烈吸附原油，尤其是原油中的非烴和瀝青質(zhì)等活性物質(zhì)，從而可以形成吸附膜，造成長6油層的親水性明顯減弱，并產(chǎn)生了弱親油的特征。

表6 靖安油田長6油層巖石粘土礦物成分表

3.2 地層水成分的影響

關(guān)于研究區(qū)6段地層水的性質(zhì)見表7，離子濃度大小依次為：Cl->(Na++K+)>Ca2+>SO42->HCO3->Mg2+。陽離子多以(Na++K+)為主，其濃度大約在6153～17985 mg·L-1之間，均值是12069 mg·L-1，而后是Ca2+、Mg2+。地層水pH值一般在6.3～8.3之間，均值為7.3，呈弱酸-弱堿性特征。本文通過蘇林分類法研究后發(fā)現(xiàn)[24]，長6層多為CaCl2型的地層水。一般來講，CaCl2型地層水分布區(qū)是水動力停滯區(qū)，為油氣匯聚提供了良好的環(huán)境，在一般過渡性構(gòu)造條件下，或許會產(chǎn)生NaHCO3或MgCl2型地層水[25]?；陂L6層地層水的水型特征能夠初步判定，該區(qū)存儲著大量的油氣。

表7 靖安油田長6油層地層水性質(zhì)參數(shù)表

根據(jù)表7可知，不管地層水的pH值是多少，均會對油藏的潤濕性產(chǎn)生不容忽視的重大影響。Kim等人[26]在進行廣泛深入地調(diào)查分析后表示，pH值愈高，水濕性愈突出；礦化度愈小，水濕性愈突出，譬如，LJ46-17井長6層的地層水礦化度是107.89 g·L-1，而LJ38-365井礦化度則比較小，只有33.69 g·L-1。根據(jù)實驗結(jié)果了解到，LJ46-17井長6層呈現(xiàn)出弱親油的特性，和理論分析結(jié)果相一致，而這即從側(cè)面反映了潤濕性的不同。另外，靖安油田LJ46-17井長6油層中Mg2+、Ca2+離子均非常多，受Mg2+、Ca2+離子的水解的影響，pH值變小，由此造成巖樣的親油性特征較為突出，親水性則有所減弱。

3.3 滲透率的影響

根據(jù)表8可知，當滲透率低于0.3×10-3μm2時，強親水的樣品有6塊，弱親水1塊；當滲透率介于0.3×10-3～0.6×10-3μm2時，親水樣品1塊，弱親油的樣品2塊；當滲透率介于0.6×10-3～0.9×10-3μm2時，弱親油樣品2塊，親油樣品3塊；當滲透率大于0.9×10-3μm2時，親油樣品1塊，弱親油樣品1塊，中性樣品1塊。伴隨著滲透率的提高，親油樣品逐漸增多，而親水樣品變少，也就是說當滲透率升高的時候，油層的親油性也隨之增強，親水性隨之減弱。

表8 靖安油田長6油層滲透率與潤濕性的關(guān)系

4 結(jié)論

(1)靖安油田長6油層的潤濕性呈現(xiàn)出較強的復雜性，不僅存在親油樣品，也存在親水樣品，大部分樣品表現(xiàn)出了強親水的特性，某些樣品弱親油，中性樣品相對比較少。

(2)靖安油田長6油層潤濕性的影響因素是多方面的，其中，影響程度最大的主要包括地層水pH值、礦化度、綠泥石成分以及滲透率等。