黃國麗，強 騰，薛 輝，吳小斌，王泉波

(1.延安大學石油工程與環(huán)境工程學院；2.延長石油(集團)油氣勘探公司天然氣勘探開發(fā)部，陜西延安716000；3.中國石油長慶油田勘探開發(fā)研究院，陜西西安710065；4.陜西延長石油油氣勘探公司采氣一廠，陜西延安716000)

致密砂巖油氣藏在所有非常規(guī)油氣藏中資源潛力最大[1]，研究區(qū)盒8儲層主要為巖屑質石英砂巖和石英砂巖，巖屑含量較低，幾乎不發(fā)育長石，填隙物平均含量高達14.81%，孔隙度為6.22%，滲透率為0.93×10-3μm2，為典型的致密砂巖儲層。盒8儲層面孔率0.7%～2.1%，以晶間溶孔和溶蝕粒間孔為主，平均孔徑為10～30 μm。該類儲層孔喉細小，含水情況對氣相相對滲透率的影響會直接影響采氣能力。因此針對該類儲層展開氣水驅替實驗分析氣水驅替特征及其形成機理既為研究成藏提供支撐，也是決定致密氣藏開發(fā)的關鍵，能為確定氣藏合理的開采模式提供依據(jù)[2，3]。

1 盒8儲層流體滲流特征

盒8儲層非穩(wěn)態(tài)法氣水相對滲透率曲線呈現(xiàn)兩種基本形態(tài)(如圖1)，氣水兩相滲流特征均反映出束縛水飽和度高，束縛水飽和度在34.2%～70.5%之間，平均為54.82%；兩相流動范圍窄；大部分樣品隨著儲層含水飽和度的增加，水相相對滲透率急劇增大，氣相相對滲透率急劇減?。粌拥南酀B曲線中等滲點處含水飽和度高，分布在71.2%～87.6%之間，平均為73.26%，交叉點處含水飽和度值均大于70%，普遍較高，說明該儲層總體上呈強的親水性。盒8儲層13個樣品最大含水飽和度較大，在81.90%～97.70%之間，平均值高達88.52%，盒8儲層含水飽和度普遍較高。在兩相區(qū)內(nèi)氣相和水相的有效滲透率均較低，共滲點也很低，等滲點處兩相相對滲透率為0.095×10-3μm2。

圖1A中當?shù)貙雍柡投刃∮?2.8%時，儲層產(chǎn)純氣；含水飽和度為52.8.0%～91.2%時，氣水同出；含水飽和度大于91.2%時，基本只產(chǎn)水?？偟膩碚f，隨著含水飽和度增加，水相滲透率急劇增大，氣相滲透率快速下降。圖1B中，當?shù)貙雍柡投刃∮?1.2%時，儲層產(chǎn)純氣；含水飽和度為61.2%～95.1%時，氣水同出；含水飽和度大于95.1%時，基本只產(chǎn)水。隨著含水飽和度增加，氣相滲透率下降很快，而水相滲透率增加很慢。表現(xiàn)在生產(chǎn)上，含水采氣時，產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量均較低，采氣效率不高。

(Krg—氣相相對滲透率，Krw—水相相對滲透率)

2 薄片氣水驅替實驗分析

盒8儲層砂巖巖心模型經(jīng)抽提、烘干、切片、磨平、制樣等工序之后，在室溫下，首先抽真空，利用氮氣加壓，使巖樣飽和黏度為1.00 MPa·s的蒸餾水(加少量甲基藍，呈藍色)，同時液測巖樣滲透率，再逐漸加壓(低于0.2 MPa)驅替至只出氣時，統(tǒng)計原始含氣飽和度Sgi(根據(jù)注入體積和和出液體積計算)，并利用顯微鏡和圖象采集系統(tǒng)直接觀察流體在實際巖石孔隙空間的分布特征(如圖2)，最后計算驅水效率，并分析驅替特征。

C39-1驅替前后對比 C56驅替前后對比

圖2樣品驅替前后對比照片

Ed=(Swi-Swr)/Swi×100%

Swi：原始含水飽和度，Swr：殘余含水飽和度

本次實驗所用C39-1樣品巖性為粗粒巖屑質石英砂巖，孔隙度和滲透率分別為9.4%和0.74×10-3μm2；C56樣品巖性為中粒巖屑質石英砂巖，孔隙度和滲透率分別為5.1%和0.21×10-3μm2。樣品C39-1的物性及水波及面積都大于樣品C56(如圖2)。因樣品都屬于致密砂巖儲層，顯示為非活塞式驅替過程，實驗結果如表1所示，同一流程下，樣品C39-1驅替過程中樣品上部有明顯流動路徑，僅角隅帶殘留，由于非均質性強，中部區(qū)域波及程度最低，最終氣驅效率為68.6%，氣驅波及面積大。樣品C56整體致密，最終氣驅效率為46.3%。最終C39-1的束縛水飽和度為31.4%，C56的束縛水飽和度為53.7%。結合流體滲流特征，當含水飽和度大于32%時，就會出現(xiàn)產(chǎn)水情況，要避免產(chǎn)水影響采氣。

表1 薄片氣驅水實驗結果

3 形成機理分析

盒8儲層以淺灰色、灰色中砂巖和灰色粗砂巖為主，砂巖大多數(shù)為粗粒結構，碎屑接觸方式為線接觸，碎屑分選性表現(xiàn)中等—較好，整體結構成熟度比較好，顆粒磨圓度中等。砂巖的碎屑顆粒成分在78.00%～90.00%之間，平均占84.19%，成分主要為巖屑質石英砂巖和石英砂巖，石英含量高，巖屑含量較低，碎屑粒度總體偏粗，粒間主要被填隙物充填，填隙物約占10.00%～25.00%之間，主要有高嶺石、伊利石、綠泥石、方解石和硅質膠結物，局部能見石英鑲嵌式膠結。另有少量菱鐵礦及鐵方解石，呈它形晶形式充填孔隙。樣品C39-1和C56中普遍存在的親水性礦物，最高達到90%的石英，還有在顆粒邊緣及孔隙內(nèi)充填的高嶺石、伊利石、綠泥石等親水性的粘土礦物，造成樣品普遍強親水性。

樣品C39-1和C56巖性、顆粒分選性，雜基、膠結物含量大致相當，石英含量都較高，C39-1樣品以粗粒為主，C56樣品以中粒為主，顆粒間孔隙充填情況也存在差異，C56樣品中可見明顯的方解石連晶式膠結(圖3-A)，方解石膠結物達到5%，而C39-1樣品中方解石膠結物明顯較少，僅0.5%，這些鈣質膠結物使C56樣品滲透率低于C39-1樣品，造成其流體波及面積小。雖然其中的粘土膠結物較C56樣品多，但是孔隙中薄膜式充填的粘土礦物能促進溶蝕作用，粘土膠結物沒有完全堵塞孔喉，其間分布的微孔提供了流體滲流的殘余孔喉，可以為有機酸的注入提供通道，在兩個樣品中形成了規(guī)模相當(面孔率0.7%)的各種類型的溶孔(圖3-B及圖3-C)。

A.C56方解石連晶式膠結—5(+) B.C56溶蝕粒間孔和晶間溶孔—5(-) C.C39-1微裂縫孔和溶蝕粒間孔—5(-)

圖3C56及C39-1樣品顆粒間填充情況

孔隙大小和類型影響著孔隙度，喉道大小和孔喉的連通情況影響著滲透率和儲層的有效性[6，7]。C56樣品和C39-1樣品孔隙類型見圖4。排驅壓力對應的孔喉半徑為最大連通孔喉半徑。該參數(shù)既反映了儲集巖孔隙喉道的集中程度，又反映了孔隙喉道的大小。

一般來說，排驅壓力越小、最大連通孔喉半徑越大，儲層物性就越好，流體驅替效率更高。樣品C39-1最大連通孔喉半徑為1.564 μm，樣品C56最大連通孔喉半徑為0.49 μm(表2)。通過表2的對比可以得出C39-1樣品物性更好，主流孔喉半徑比樣品C56要大，相對應的C39-1樣品的排驅壓力和中值壓力更小，由圖5A也可以看出C39-1樣品孔喉半徑分布更集中，分選性更好，這都有利于流體在其中的滲流。C56樣品顆粒粒徑較C39-1樣品小，方解石膠結物明顯多，達到5%，并可見明顯的方解石連晶式膠結，由此造成C39-1樣品的物性優(yōu)于樣品C56，主要孔喉半徑相對較大，分布相對均勻，排驅壓力低，氣驅替潤濕相水時所受阻力小，氣相波及面積也相對較大，所以樣品C39-1最終的氣驅效率較高。石英、粘土礦物等親水礦物的大量富集，且普遍小孔細喉的特征造成這兩個樣品的束縛水飽和度都較高，在含水飽和度較高時，氣相滲透率下降很快，對該類儲層產(chǎn)氣影響大。

表2 盒8儲層樣品壓汞參數(shù)

4 結論

盒8段儲層樣品石英含量高，粘土富集，造成普遍強親水性，束縛水飽和度普遍超過50%，巖石親水，原始含氣飽和度低，兩相區(qū)內(nèi)氣相和水相的有效滲透率均較低；當盒8氣層含水飽和度高于32%的時候，部分儲層中就開始出現(xiàn)可動水。大量的鈣質膠結物，特別是連晶式膠結的方解石造成C56樣品滲透率低于C39-1樣品，薄膜式充填的粘土礦物促進溶蝕作用，造成樣品溶孔發(fā)育，但樣品間孔喉大小差異明顯，C39-1樣品主流孔喉半徑相對較大，排驅壓力和中值壓力小，物性更好，孔喉半徑分布集中，分選性好，氣驅替潤濕相水時所受阻力小，氣相波及面積也相對較大，所以樣品C39-1最終的氣驅效率較高。由于多方解石膠結物且對流體滲流影響明顯，該類氣層通過酸化處理能達到增加采氣效果的目的。