周 迅，孫 衛(wèi)

(1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710069；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系)

馬嶺油田延10油層組水淹層水驅(qū)滲流特征實(shí)驗(yàn)研究

周 迅1,2，孫 衛(wèi)1,2

(1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710069；2.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系)

應(yīng)用真實(shí)砂巖微觀模型對(duì)馬嶺油田延10低滲透儲(chǔ)層進(jìn)行微觀水驅(qū)油滲流實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合常規(guī)物性、鑄體薄片、掃描電鏡、毛管壓力等多項(xiàng)測試方法，對(duì)不同含水率水淹層的巖石學(xué)、孔隙發(fā)育、滲流特征綜合對(duì)比分析。結(jié)果表明，該區(qū)以溶孔-粒間孔、粒間孔、微孔三種孔隙類型做為主要的滲流通道，不同的孔隙滲流通道類型具有不同的滲流特征；高水淹層溶蝕孔發(fā)育，物性是其驅(qū)油效率主要影響因素；中水淹層以粒間孔為主，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性導(dǎo)致其水驅(qū)過程中出現(xiàn)優(yōu)勢滲流通道；低水淹層以殘余孔、晶間孔為主，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性、潤濕性對(duì)其滲流特征起著重要的作用。

水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)；滲流特征；孔隙結(jié)構(gòu)；馬嶺油田

1 儲(chǔ)層特征

馬嶺油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的南西部一個(gè)向西傾斜的平緩鼻狀隆起帶上[1]，主要含油層位侏羅紀(jì)延10油層組細(xì)分為為Y1011、Y1012-1、Y1012-2、Y102四個(gè)小層，各小層頂面構(gòu)造具有良好的繼承性，平面上砂體厚度較大，屬于典型的構(gòu)造-巖性油氣藏。延10油層組埋深1 520～1 770 m，平均孔隙度13.30%，滲透率(0.25～127.32)×10-3μm2，整體上相關(guān)性不好，連通性較差，非均質(zhì)性強(qiáng)，屬低孔、中-低滲透儲(chǔ)層[2-3]。

根據(jù)薄片鑒定和鑄體薄片分析，馬嶺油田延10儲(chǔ)層深灰色、灰色長石質(zhì)石英砂巖碎屑成分以石英為主(75.6%)，長石(15.3%)、巖屑(9.3%)含量相對(duì)較少，云母含量很少，成分成熟度較高。填隙物含量為5.0%～10.5%，平均為7.6%；雜基含量很低；膠結(jié)物(4.3%～11%)以自生黏土礦物、硅質(zhì)含量為主，其次為少量水云母和鐵方解石等。砂巖顆粒分選為好，顆粒接觸方式以點(diǎn)-線接觸、點(diǎn)接觸、線接觸為主；黏土礦物主要有伊利石、高嶺石、伊/蒙混層，結(jié)構(gòu)成熟度中等；平均面孔率7.97%，平均孔徑169.82 μm。儲(chǔ)層孔隙類型主要為粒間孔、長石溶孔、巖屑溶孔，其次為晶間孔[4]。

2 生產(chǎn)特征

研究區(qū)1998年開始注水開發(fā)，油井見水早，2002年含水上升率達(dá)到最大，到2005年以后綜合含水率趨于穩(wěn)定上升階段，一直到2009年含水率開始略有下降，但只是產(chǎn)水量速度下降才導(dǎo)致含水率降低，實(shí)際地層能量已經(jīng)開始下降，因此產(chǎn)油量和產(chǎn)液量也開始下降，油井水淹現(xiàn)象明顯(圖1)。隨著注水開發(fā)的不斷進(jìn)行，目前研究區(qū)出現(xiàn)了很多新的問題，主要表現(xiàn)在注采關(guān)系不平衡，產(chǎn)量波動(dòng)較大，綜合含水率明顯上升。從整體來看，油田盡管初期產(chǎn)量高，但產(chǎn)量遞減快，水驅(qū)動(dòng)用程度低(圖2)，研究區(qū)69口井初期平均日產(chǎn)油6.95 t，平均含水率41.25%，后期平均日產(chǎn)油0.25 t，平均含水率88%。

圖1 含水率與含水上升率曲線

3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皩?shí)驗(yàn)方法

本次研究利用真實(shí)砂巖微觀模型進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，利用全信息掃描錄像進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

圖2 吸水厚度與水驅(qū)動(dòng)用程度曲線

該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是能夠逼真、直觀地再現(xiàn)油水兩相驅(qū)替過程中流體的運(yùn)動(dòng)狀況及殘余油分布規(guī)律，能夠直接觀察流體在巖石孔隙空間中的驅(qū)替特征，實(shí)驗(yàn)過程主要有4步：①對(duì)模型抽真空后飽和地層水，液測滲透率；②進(jìn)行油驅(qū)水實(shí)驗(yàn)至束縛水飽和度，觀察微觀滲流特征，用網(wǎng)格面積統(tǒng)計(jì)原始含油飽和度；③進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)至殘余油飽和度，計(jì)算驅(qū)油效率，觀察前后滲流特征變化；④統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)水驅(qū)參數(shù)，進(jìn)行解釋分析。

為了更好地模擬水淹層水驅(qū)油滲流過程，基本思路是在飽和油的基礎(chǔ)上先充分水驅(qū)模型3～6個(gè)PV，然后通過控制后續(xù)水驅(qū)注入PV量，來區(qū)別觀察不同水淹階段的水驅(qū)油滲流特征。

4 孔隙類型及相應(yīng)的水驅(qū)油滲流特征

根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡研究，將本次微觀模型實(shí)驗(yàn)樣品的滲流通道分為三種類型：粒間孔型、溶孔-粒間孔型、微孔型。各孔隙組合類型含油飽和度統(tǒng)計(jì)和驅(qū)油效率統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 各孔隙類型模型水驅(qū)油滲流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.1 溶孔-粒間孔為主要的滲流通道

由于研究區(qū)長石含量較高，整體上長石溶孔很發(fā)育，其孔徑在30～180 μm?？紫缎螒B(tài)不規(guī)則，部分長石溶孔和粒間孔相連，形成以溶孔-粒間孔為主的滲流通道。巖屑溶孔主要發(fā)生在少量易溶礦物中，孔徑一般較小，局部具有肉眼可見的大溶孔，當(dāng)巖屑顆粒完全被溶時(shí)，多有絲縷狀殘余物顯示出顆粒輪廓，與周圍粒間孔一起構(gòu)成明顯超過鄰近顆粒尺寸的大孔隙，提高孔喉的連通性[5-9]。

實(shí)驗(yàn)樣品中木18-9、木103、木檢H5-3井以溶孔-粒間孔作為主要的滲流通道(粒間孔比例平均值38.25%，溶蝕孔比例平均值32.74%)，該類型水驅(qū)過程中，水首先沿著連通性較好的粒間孔迅速前行，將孔隙中的油驅(qū)走，并較快形成主要的滲流通道。逐漸增大驅(qū)替壓力，注入水開始進(jìn)入與粒間孔連通較好的溶蝕孔發(fā)育區(qū)，如果再次增大驅(qū)替壓力，注入水則進(jìn)入較小的溶孔中，但范圍不大，最終形成兩種區(qū)域：油水共存區(qū)和殘余油較多區(qū)。水驅(qū)油的效果主要取決于粒間孔、溶蝕孔的發(fā)育和連通程度。另一方面，盡管孔隙較為發(fā)育，喉道卻很細(xì)小，呈點(diǎn)、線狀，驅(qū)油線路單一，部分黏土礦物由于水洗發(fā)生遷移，極易在孔吼縮小處堆積，進(jìn)而堵塞喉道，這也是水淹層驅(qū)油效率不高的原因之一。該類型樣品驅(qū)油效率最大值為58.53%，最小值為43.26%，平均值為49.51%(表1)。

4.2 粒間孔為主要的滲流通道

粒間孔是研究區(qū)的主要儲(chǔ)集空間，存在于骨架顆粒之間，受壓實(shí)作用的影響，平面上大小不一，形態(tài)較規(guī)則，多呈近三角形、四角形和不規(guī)則形狀[10]，其孔徑多在50～250 μm之間，具有良好的油氣儲(chǔ)滲能力。木檢103和木檢13-8井以粒間孔作為主要的滲流通道(粒間孔比例平均值51.43%)，水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)過程中水沿著粒間孔較大、喉道較粗、連通性好的通道快速推進(jìn)，小區(qū)域內(nèi)以繞流的形式出現(xiàn)。隨著注入水壓力不斷增加，注入水仍沿著原通道前進(jìn)并迅速突破至出口，形成“優(yōu)勢通道”，很少進(jìn)入其它區(qū)域，最終注入水進(jìn)入整個(gè)模型的區(qū)域不大，殘余油區(qū)的范圍仍很大。最后模型出現(xiàn)三種不同的區(qū)域：粒間孔發(fā)育的水驅(qū)油較徹底區(qū)、殘余油較多區(qū)、油和水均未進(jìn)入?yún)^(qū)。該類型樣品驅(qū)油效率最大值45.20%，最小值39.77%，平均值42.49%(表1)。

4.3 微孔為主要滲流通道

研究區(qū)常見石英次生加大、高嶺石以及伊利石充填于粒間孔體系中，使孔隙體積減小并產(chǎn)生大量的微孔隙，孔徑較小，對(duì)儲(chǔ)集能力貢獻(xiàn)不大，但其分選較好，對(duì)儲(chǔ)層滲流能力有一定的貢獻(xiàn)。

對(duì)于低滲透儲(chǔ)層而言，其孔喉本身就很細(xì)小，如果水驅(qū)過程中微孔成為驅(qū)替的主要通道，那么首先水進(jìn)入微孔就需要較大的驅(qū)替壓力，水進(jìn)入微孔后又很難通過非常細(xì)小的喉道進(jìn)入下一個(gè)孔隙，如果再增大驅(qū)替壓差，則有可能超過實(shí)際生產(chǎn)壓差，因此驅(qū)替效果較差[10-13]，最終形成兩種區(qū)域：水驅(qū)程度較差區(qū)和殘余油區(qū)。該類型樣品驅(qū)油效率最大值40.93%，最小值40.08%，平均值40.51%(表1)。

5 不同水淹程度水淹層的水驅(qū)影響因素分析

高水淹區(qū)(以木18-9、木103、木檢H5-3井為代表，平均含水率93%)主要位于研究區(qū)北部的河道微相，構(gòu)造整體較低，物性最好，平均孔隙度13.95%，平均滲透率1.7745×10-3μm2。由于該區(qū)溶蝕孔發(fā)育，產(chǎn)生大量的大孔粗喉，而且分選好，排驅(qū)壓力也較低，從微觀水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)可以看到，模擬注水時(shí)，注入水優(yōu)先選擇大溶蝕孔發(fā)育、連通性較好的部位突進(jìn)，驅(qū)替類型以指-網(wǎng)狀為主，造成水淹程度高，含水率很高。水驅(qū)4～5個(gè)PV以后，由于水洗充分，平均驅(qū)油效率達(dá)到49.51%，剩余油較少，呈滴狀、薄膜狀吸附于顆粒表面。對(duì)于該區(qū)而言，河流相沉積的河道砂體，下切帶物性較好，滲透率較高，注入水總是沿高滲透條帶突進(jìn)，造成這一地帶的油井具有產(chǎn)油量高、水洗充分、儲(chǔ)量動(dòng)用程度高、剩余油分布低的特點(diǎn)。所以物性和沉積因素是該區(qū)驅(qū)油效率的主要影響因素[14-16]。

中水淹區(qū)(以木檢103和木檢13-8井為代表，平均含水率86%)主要位于研究區(qū)南部與東部的構(gòu)造高處，處于河道較邊緣處，物性變差，平均孔隙度13.71%，平均滲透率1.0585×10-3μm2，不發(fā)育溶蝕孔，以粒間孔、晶間孔為主，喉道主要為中-細(xì)喉，分選較差，排驅(qū)壓力變高。水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中，注入水極易沿著殘余粒間孔發(fā)育、喉道較粗的通道快速推進(jìn)，形成優(yōu)勢通道，無論壓力再如何變化，注入水很少進(jìn)入其他區(qū)域，水驅(qū)5個(gè)PV以后平均驅(qū)油效率達(dá)到42.49%，剩余油多呈簇狀分布于孔喉極不均勻的區(qū)域。隨著注水強(qiáng)度的增加，儲(chǔ)層喉道增大或大喉道數(shù)量增加，儲(chǔ)層喉道分選性降低，導(dǎo)致巖石滲透率進(jìn)一步提高，出現(xiàn)“好者更好，壞者更壞”的分異特征，孔隙結(jié)構(gòu)的差異將更加明顯，加深了層間或平面上的非均質(zhì)性，從而直接影響了該區(qū)油水分布不均的現(xiàn)狀。研究認(rèn)為孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性是影響該區(qū)驅(qū)油效率的關(guān)鍵因素。

低水淹區(qū)(以木檢15-10、新木10-8井為代表，平均含水率43%)主要位于河道邊緣兩側(cè)的砂體上，物性最差，平均孔隙度13.89%，平均滲透率0.2273×10-3μm2，以殘余粒間孔、晶間孔為主，分選差，點(diǎn)狀細(xì)喉道發(fā)育，孔喉形態(tài)比較復(fù)雜，注水進(jìn)入的較少。在水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中，水相以低速非活塞式推進(jìn)，驅(qū)替壓力很高，1個(gè)PV的驅(qū)替周期也較前兩種水淹區(qū)樣品長，水驅(qū)油波及程度不高，水淹程度相對(duì)較低，各沉積微相的差異造成平面上滲透率級(jí)差大而易形成“死油區(qū)”。 水驅(qū)5個(gè)PV以后平均驅(qū)油效率僅為40.93%，仍有剩余油比較富集的地區(qū)，尤其是位于研究區(qū)東部的的構(gòu)造高處剩余油飽和度大于40%。該區(qū)驅(qū)油類型以繞流為主，這種現(xiàn)象的影響因素復(fù)雜，可能與油水黏度比、注入通道不規(guī)則及孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性有關(guān)。

6 結(jié)論

(1)馬嶺油田延10油層組黏土礦物發(fā)育程度及微觀孔隙結(jié)構(gòu)類型是影響其微觀水驅(qū)油滲流的重要影響因素，不同的孔隙滲流通道類型具有不同的滲流特征。

(2)孔隙滲流通道類型與不同程度水淹的水淹層具有良好的匹配關(guān)系。馬嶺油田延10油層組高水淹層溶蝕孔普遍發(fā)育，大孔粗喉物性是其驅(qū)油效率的主要影響因素；中水淹層以粒間孔為主，中-細(xì)喉道，分選較差，驅(qū)油效率較高，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性導(dǎo)致其水驅(qū)過程中出現(xiàn)優(yōu)勢滲流通道；低水淹層以殘余孔、晶間孔為主，點(diǎn)狀細(xì)喉道，水驅(qū)注入通道極不規(guī)則，驅(qū)油效率最低，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性、潤濕性對(duì)其滲流特征起著重要的作用。

[1] 張吉來,朱廣社,陳德平,等.馬嶺油田北三區(qū)延安組Y8-Y10油層沉積微相研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào), 2006,28(3):185-186.

[2] 段毅,張勝斌, 鄭朝陽,等.鄂爾多斯盆地馬嶺油田延安組原油成因研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)2007,81(10):1407-1415.

[3] 龐軍剛,陳全紅,李文厚，等.鄂爾多斯盆地延安組標(biāo)志層特征及形成機(jī)理[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,42(5):806-812．

[4] 朱曉燕,李建霆,趙永剛,等.鄂爾多斯盆地馬嶺油田三疊系地質(zhì)特征探析[J].中國西部科技,2013,12(2):1-3.

[5] 黃海.西峰特低滲油藏流體滲流特征影響因素實(shí)驗(yàn)研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,25(6):35 -37.

[6] 楊曉萍,趙文智.低滲透儲(chǔ)層成因機(jī)理及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成與分布[J].石油學(xué)報(bào),2007,28(4):57-61.

[7] 崔建,李海東,馮建松，等.辮狀河儲(chǔ)層隔夾層特征及其對(duì)剩余油分布的影響[J]．特種油氣藏,2013,20(4):26-30.

[8] 歐陽畹町,劉寶平,張章，等.不同物性儲(chǔ)層微觀滲流特征差異研究[J].中外能源,2009,14(4):57 -60.

[9] 戴亞權(quán),文志剛.馬嶺油田侏羅系Y10油組油氣富集規(guī)律探討[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2007,29(1):39-41.

[10] 曲志浩,孔令榮.低滲透油層微觀水驅(qū)油特征[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,32(4):329-334.

[11] 黃進(jìn)臘,孫衛(wèi).基于灰色定權(quán)聚類的微觀水驅(qū)油模型實(shí)驗(yàn)特低滲透儲(chǔ)層流動(dòng)單元?jiǎng)澐旨霸u(píng)價(jià)[J].地質(zhì)科技情報(bào),2011,30(3):77-81.

[12] 朱玉雙,曲志浩,藺方曉,等.油層受水敏傷害時(shí)水驅(qū)油滲流特征[J].石油學(xué)報(bào),2004,25(2):59-63.

[13] 孫衛(wèi),曲志浩,李勁峰.安塞特低滲透油田見水后的水驅(qū)油機(jī)理及開發(fā)效果分析[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),1999,31(3):257 -259.

[14] 賴南君,葉仲斌,陳洪,等.低張力體系改善低滲透油藏水驅(qū)滲流特征實(shí)驗(yàn)[J].石油與天然氣地質(zhì),2007,28(4):520 -522.

[15] 朱新宇,朱玉雙,王平平,等.胡151區(qū)延9儲(chǔ)層流體微觀滲流特征研究[J].石油地質(zhì)與工程,2010,24(5):124 -127.

[16] 朱華銀,付大其,卓興家,等.低滲氣藏特殊滲流機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究[J].天然氣勘探與開發(fā),2009,32(3):39 -41.

編輯：李金華

1673-8217(2015)02-0107-04

2014-09-23

周迅，1988年生，2012年畢業(yè)于西北大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，西北大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)在讀碩士研究生。

TE348

A