W油田C6低滲透油藏水驅(qū)后儲(chǔ)層特征變化規(guī)律

邵曉巖，楊學(xué)武，孟令為，岳文成，莫 磊，蔡 濤，劉 安

(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司,寧夏 銀川 750006)

0 引 言

W油田C6低滲透油藏位于靖邊和志丹縣交界，屬于鄂爾多斯盆地陜北斜坡單元東部中段，地層平緩西傾，地層傾角不足1 °。油藏主力油層為三疊系C6儲(chǔ)層，主要發(fā)育三角洲前緣水下分流河道、河口壩等微相沉積[1-2]，砂體呈北東—南西向條帶狀展布。整體構(gòu)成大面積復(fù)合連片的巖性油藏，油層平均有效厚度為12.2 m，平均有效孔隙度為12.69%，空氣滲透率為2.29 mD，平均滲透率為1.81 mD，原始地層壓力為9.13 MPa，為典型的低孔、低滲、低壓油藏。1996年投入開發(fā)試驗(yàn)，目前已進(jìn)入中高含水開發(fā)階段。經(jīng)過二十多年的注水開發(fā)，儲(chǔ)層物性發(fā)生了明顯的變化。受平面、剖面非均質(zhì)性及裂縫影響，油藏水驅(qū)不均矛盾突出。因水驅(qū)影響，水驅(qū)前緣突破油井后，剩余油零散分布；剩余油層段以分米甚至厘米級(jí)的薄層存在。優(yōu)化注采調(diào)控，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)剩余油空間分布，是油藏下一步調(diào)整挖潛的關(guān)鍵。因此，亟需運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)方法，綜合分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步剖析油藏儲(chǔ)層、滲流特征的變化規(guī)律及影響原因，為油藏精細(xì)開發(fā)效果評(píng)價(jià)及開發(fā)方案調(diào)整提供可靠依據(jù)[3-13]。

1 低滲透巖心長(zhǎng)期水驅(qū)后礦物組成變化

對(duì)L檢77-33、L加88-443、L加90-444井的35塊巖心進(jìn)行了水驅(qū)前后X衍射礦物組成對(duì)比分析(表1)。由表1可知，水驅(qū)前后黏土礦物含量平均值分別為9.71%和6.15%，方解石含量平均值分別為2.23%和7.09%。水驅(qū)后，黏土礦物總量整體呈減少趨勢(shì)，方解石含量增加(有新生礦物方解石產(chǎn)生)。在黏土礦物中，水驅(qū)前后伊利石平均含量分別為9.68%和6.54%，綠泥石含量平均值分別為70.91%和74.86%(表2)。水驅(qū)后，伊利石、高嶺石含量減小，綠泥石相對(duì)含量稍有增加，伊/蒙間層增加。其原因在于：①巖石中伊利石、高嶺石在長(zhǎng)期注水沖刷作用下，易被水解帶出；②長(zhǎng)期注水沖刷過程中，長(zhǎng)石被淋濾的現(xiàn)象比較普遍，為伊蒙間層黏土礦物的增加提供了K+等。

表1 W油田C6儲(chǔ)層水驅(qū)前后X衍射礦物組成對(duì)比Table 1 The comparison of mineral composition by X-ray diffraction before and after water flooding in C6 reservoir of W Oilfield

表2 W油田C6儲(chǔ)層水驅(qū)前后X衍射黏土礦物組成對(duì)比Table 2 The comparison of clay mineral composition by X-ray diffraction before and after water flooding in C6 reservoir of W Oilfield

電鏡掃描結(jié)果表明：長(zhǎng)期水驅(qū)后，覆蓋在孔道表面的黏土礦物減少，特別在大孔道表面處黏土被水洗的程度更強(qiáng)。薄片分析結(jié)果表明：水驅(qū)后，黏土礦物總量減少、含量變化。伊利石相對(duì)、絕對(duì)含量減少；伊蒙混層相對(duì)、絕對(duì)含量增加；綠泥石相對(duì)含量稍有增加、絕對(duì)含量減少。粒間孔隙、總面孔率和平均孔隙孔徑均有較明顯的減少，長(zhǎng)石溶孔稍有增加。其原因是綠泥石等在長(zhǎng)期注水沖刷作用下，易被水解帶出，伊/蒙間層黏土礦物的增加堵塞部分孔隙(圖1)。

2 低滲透巖心長(zhǎng)期水驅(qū)后物性變化

測(cè)試了L83-35、L85-45井水驅(qū)前后孔隙度、滲透率及高壓壓汞參數(shù)的變化(表3、圖2)。水驅(qū)前后：物性較好的L83-35井孔隙度由13.62%上升至14.35%，增加5.36%(圖2)。滲透率由4.071 mD上升至4.998 mD，增加22.77%。孔喉中值由0.550 μm增加至1.386 μm；物性較差的L85-45井孔隙度由10.54%上升至11.07%(圖2)，增加5.03%。滲透率由0.523 mD降至0.225 mD，下降56.98%；孔喉中值半徑由0.301 μm降至0.109 μm。綜合來看，低滲透巖樣長(zhǎng)期水驅(qū)后孔隙度均變大，物性好的巖樣孔喉中值半徑變大，非均質(zhì)性變?nèi)?。物性較差的巖樣孔喉中值半徑變小，非均質(zhì)性變得更強(qiáng)。因此，物性好的樣品其物性變得更好，物性差的樣品則反之。

圖1 15號(hào)樣品水驅(qū)前后掃描電鏡和薄片分析Fig.1 The SEM and sheet analysis of No.15 sample before and after water flooding

表3 W油田C6儲(chǔ)層水驅(qū)前后高壓壓汞參數(shù)變化Table 3 The variation of high pressure mercury injection parameters before and after water flooding in C6 reservoir of W Oilfield

圖2 L83-35、L85-45水驅(qū)前后毛管壓力曲線Fig.2 The capillary pressure curves before and after water flooding of L83-35 and L85-45

3 低滲透巖心長(zhǎng)期水驅(qū)后滲流特征變化

3.1 水驅(qū)前后相滲曲線對(duì)比分析

對(duì)W油田C6油藏水驅(qū)后的檢查井進(jìn)行取樣，測(cè)試了水驅(qū)后的相滲曲線，并同水驅(qū)前相滲曲線對(duì)比(圖3)。由圖3可以看出，水驅(qū)后的相滲曲線整體向左偏移，巖石的親水性減弱，殘余油飽和度增大，見水時(shí)間更早，含水上升更快[14-19]。與水驅(qū)前的歸一化無因次采油、采液曲線相比(圖4)，水驅(qū)后在高含水階段的采液能力降低，驅(qū)油效率由水驅(qū)前相滲曲線計(jì)算的53%下降為水驅(qū)后的43%。分析表明：油藏經(jīng)長(zhǎng)期注水開發(fā)，在儲(chǔ)層中形成了局部注水連通通道，儲(chǔ)層滲透率上升，開采過程中含水率上升更快，容易形成水淹。

圖3 水驅(qū)前后相滲曲線Fig.3 The phase permeability curves before and after water flooding

圖4 水驅(qū)前后歸一化無因次采油、采液指數(shù)曲線Fig.4 The normalized dimensionless oil/liquid recovery index curves before and after water flooding

3.2 微觀滲流機(jī)理分析

采用真實(shí)砂巖微觀可視模型裝置對(duì)長(zhǎng)期沖刷巖心的油水兩相滲流特征進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)裝置保留了儲(chǔ)層巖石本身的孔隙結(jié)構(gòu)特征、巖石表面物理性質(zhì)及部分填隙物，增加了研究結(jié)果的可信度。分別對(duì)同一樣品(相同孔隙結(jié)構(gòu)樣品)及同組樣品(相似孔隙結(jié)構(gòu)樣品)開展微觀可視化驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，對(duì)比沖刷與不沖刷狀態(tài)下的滲流特征與驅(qū)替效果(圖5)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相同孔隙結(jié)構(gòu)的同一樣品沖刷后水驅(qū)油的驅(qū)替效果變差，樣品7號(hào)最終驅(qū)油效率由59.4%降為41.6%，樣品23號(hào)最終驅(qū)油效率由45.3%降為39.5%，由于長(zhǎng)期沖刷后儲(chǔ)層孔隙非均質(zhì)性增強(qiáng)。相似孔隙結(jié)構(gòu)的同組樣品，在水驅(qū)初期前緣均成指狀分布，隨著水驅(qū)的進(jìn)行，指狀突進(jìn)帶逐漸變寬，相互之間逐漸連成一片，沒有連片的地方形成了殘余油。相似孔隙結(jié)構(gòu)的樣品沖刷前后比較：第1組最終驅(qū)油效率由樣品7號(hào)沖刷前59.4%降為樣品19號(hào)的沖刷后39.7%；第2組由樣品23號(hào)沖刷前45.3%降為樣品11號(hào)的沖刷后39.4%?？傮w來看，注入水長(zhǎng)期沖刷對(duì)儲(chǔ)層造成一定傷害，沖刷后驅(qū)油效率較沖刷前明顯降低。

圖5 不同樣品沖刷前后滲流與驅(qū)替效果Fig.5 The seepage and displacement effects of different samples before and after scouring

不同驅(qū)替壓力下的驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明(圖6)：同一壓力下，沖刷前的驅(qū)油效率高于沖刷后的驅(qū)油效率。長(zhǎng)期注水沖刷后，再次對(duì)油藏進(jìn)行注水，其驅(qū)油效率會(huì)明顯小于之前的水驅(qū)效率。在一定壓力范圍內(nèi)，提高注水壓力可明顯提高驅(qū)油效率。但達(dá)到一定壓力后，對(duì)驅(qū)油效率的影響很小(圖6)。

不同注入倍數(shù)下的驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：水驅(qū)油過程中，對(duì)于沖刷前和沖刷后的巖心，隨著注入水倍數(shù)的增加，水驅(qū)油效率會(huì)逐漸提高，但其增加的幅度越來越小。當(dāng)注入倍數(shù)在1～2倍孔隙體積時(shí)，驅(qū)油效率上升較為明顯。例如，7號(hào)的沖刷前樣品(0.6 kPa壓力)和19號(hào)的沖刷前樣品(10.0 kPa壓力)注入1、2、3倍孔隙體積時(shí)，對(duì)應(yīng)的驅(qū)油效率分別為26.3%、29.1%、30.5%，17.2%、19.7%、20.6%。

4 低滲透巖心長(zhǎng)期水驅(qū)后儲(chǔ)層特征變化

統(tǒng)計(jì)分析了W油田C6油藏不同水淹程度巖心的孔隙度和含油飽和度。其中，純油層含油飽和度為54.39%，弱水淹層含油飽和度為53.74%，中水淹層含油飽和度為43.23%，強(qiáng)水淹層含油飽和度為36.10%。水驅(qū)后，含油飽和度隨著水淹程度的增加而下降，含水孔隙度(孔隙中水的體積與巖樣體積的比值)及含水飽和度上升，水淹程度越高，上升越多。相應(yīng)的流體性質(zhì)隨之變化，研究區(qū)原油密度、黏度都隨水淹程度的增加而略有增加。地層水總礦化度隨水淹程度的增加而有所降低。水淹后含水飽和度增大，平均含水飽和度由47.20%增至53.20%，并隨著注水開發(fā)的進(jìn)行而持續(xù)升高。另一方面，水淹后油層電阻率降低，平均電阻率由水淹前的25.10 Ω·m降低為水淹后的19.20 Ω·m。聲波時(shí)差由水淹前的229.30 μs/m上升為水淹后的236.30 μs/m，表明油層水淹后，聲波時(shí)差升高，孔隙度增大，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

圖6 樣品不同驅(qū)替壓力下的驅(qū)油效率Fig.6 The oil displacement efficiency of samples under different displacement pressures

5 結(jié) 論

(1) W油田C6油藏X衍射、電鏡掃描和薄片分析結(jié)果表明：水驅(qū)后，黏土礦物總量整體呈減少趨勢(shì)，方解石含量增加。在黏土礦物中，伊利石含量減小，綠泥石含量稍有增加。粒間孔隙、總面孔率和平均孔隙孔徑均有較明顯的減少，長(zhǎng)石溶孔稍有增加。

(2) 低滲透巖樣長(zhǎng)期水驅(qū)前后，孔隙度都有所變大。物性好的巖樣孔喉中值半徑變大，滲透率增大，非均質(zhì)性變?nèi)?；物性較差的巖樣孔喉中值半徑變小，滲透率降低，非均質(zhì)性變的更強(qiáng)。總體來看，物性好的樣品物性變得更好，物性差的樣品物性變得更差。

(3) 水驅(qū)后的相滲曲線整體向左偏移，巖石的親水性減弱，殘余油飽和度增大，見水時(shí)間更早，含水上升更快。油藏經(jīng)長(zhǎng)期注水開發(fā)，在儲(chǔ)層中形成了局部注水連通通道，儲(chǔ)層滲透率上升，開采過程中含水率上升更快，容易形成水淹；注入水長(zhǎng)期沖刷對(duì)儲(chǔ)層造成一定傷害，儲(chǔ)層孔隙非均質(zhì)性增強(qiáng)，水驅(qū)油的驅(qū)替效果變差。