張亦楠，孫 衛(wèi)

(大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質(zhì)學系，陜西 西安 710069)

任大忠，張一果

(西北大學地質(zhì)學系，陜西 西安 710069)

特低滲透砂巖儲層中賈敏效應(yīng)探討
——以華慶地區(qū)長81儲層為例

張亦楠，孫 衛(wèi)

(大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質(zhì)學系，陜西 西安 710069)

任大忠，張一果

(西北大學地質(zhì)學系，陜西 西安 710069)

以華慶地區(qū)長81儲層為例，采用真實砂巖微觀水驅(qū)油試驗(包括單一模型和組合模型)對水驅(qū)油現(xiàn)象及水驅(qū)油效率影響因素等進行分析，對賈敏效應(yīng)進行直觀的表征性探討。研究結(jié)果表明，儲層非均質(zhì)性越強賈敏效應(yīng)越嚴重；在一定程度上賈敏效應(yīng)影響水驅(qū)油效率，使水驅(qū)中油相滲透率下降而水相滲透率上升；通過注采系統(tǒng)提高注水壓力無法消除賈敏效應(yīng)，因此該類儲層在注水開發(fā)中應(yīng)以預防賈敏效應(yīng)為主。

水驅(qū)油實驗；特低滲透砂巖；油田開發(fā)；賈敏效應(yīng)；相對滲透率

華慶地區(qū)位于甘肅省華池縣-慶陽縣境內(nèi)，構(gòu)造位置隸屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中西部，為一西傾單斜,地層傾角小于1°,構(gòu)造比較穩(wěn)定,局部可能有小幅度的鼻狀隆起。沉積體系以三角洲前緣沉積為主，主要目的層為長81儲層，油藏類型主要為低滲透巖性油氣藏。目前許多學者對該類儲層的微觀水驅(qū)油效率進行了研究，認為該類儲層的微觀非均質(zhì)性強，賈敏效應(yīng)突出，對水驅(qū)油效率具有制約性的影響[1-4]。隨著華慶地區(qū)勘探開發(fā)工作的不斷深入，低孔、特低滲儲層面臨的諸多問題越來越突出，為此，筆者對該研究區(qū)特低滲透砂巖儲層中賈敏效應(yīng)進行探討，以期為油田開發(fā)生產(chǎn)提供參考。

1 微觀模型水驅(qū)油試驗

1.1樣品制作

試驗樣品的巖心均取自華慶地區(qū)長81儲層的17口井，在保持原巖心的各類性質(zhì)和孔隙結(jié)構(gòu)不變的條件下，先將巖心洗油、烘干，然后切片、磨平，將磨平的巖石薄片粘結(jié)在2個玻璃片之間，注意不要將孔隙污染或者堵死，待膠粘劑完全干后就得到砂巖微觀模型。

1.2試驗方法

1)單一模型試驗 單一模型試驗?zāi)M油藏條件下的孔喉微觀非均質(zhì)性[5]。①飽和水。將模型抽真空后飽和水，然后進行全視域和局部視域掃描、照相，最后計算模型的孔隙體積和原始含水飽和度。②測液體滲透率。對每一模型測定多個滲透率值，然后取其平均值作為該模型的滲透率。③油驅(qū)水至殘余水狀態(tài)。首先對模型進行油驅(qū)水至不出水后的一倍孔隙體積為止，然后掃描、照相，最后統(tǒng)計模型的束縛水飽和度和原始含油飽和度。④水驅(qū)油至殘余油狀態(tài)。 首先確定模型的水驅(qū)油啟動壓力，然后繼續(xù)加壓，最后統(tǒng)計模型在每一次壓力下不同注入倍數(shù)的含油飽和度和殘余油飽和度，并且照相、錄相。

2)組合模型試驗 進行組合模型試驗時，將不同沉積相帶、不同層位、同一沉積微相帶不同位置和同一小層不同韻律部位的砂巖組合起來，從而模擬油田注水開發(fā)過程。具體過程如下：①測定各模型的水驅(qū)油啟動壓力。關(guān)閉組合模型中的2個模型，在較低壓力下，將未關(guān)閉模型的入口引槽的油驅(qū)凈，使入口引槽全部為水。用同樣的方法處理其余2個模型。關(guān)閉壓力源，同時開啟3個模型，逐漸加壓至滲透率最大模型開始進水，記錄該模型的入口壓力，再逐漸提高壓力，尋找下一模型進水時的入口壓力，記錄該壓力值，直至滲透率最小模型開始進水，記錄其入口壓力值。②確定不同注入壓力下各模型的含油飽和度和殘余油飽和度。在確定各模型的水驅(qū)油入口壓力時，因壓力值不斷變化，無法考察同一注水壓力下層間非均質(zhì)性的影響，因而將3個模型清洗后，重新飽和水、油，在固定壓力下進行水驅(qū)油試驗，記錄不同模型的進水量、驅(qū)油效率和滲流速度。

1.3試驗結(jié)果

表1為真實砂巖微觀模型水驅(qū)油試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表。從表1可以看出，驅(qū)替類型依次為網(wǎng)狀驅(qū)替、均勻驅(qū)替、網(wǎng)狀-均勻驅(qū)替、指狀-網(wǎng)狀驅(qū)替和指狀驅(qū)替，且隨著注入倍數(shù)的增加，殘余油飽和度逐漸減小。

表1 華慶地區(qū)長81儲層真實砂巖微觀模型水驅(qū)油試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

圖1 模型飽和油照片

1)原始含油狀態(tài)下的油水分布特征 模型油驅(qū)水至束縛水狀態(tài)，即為原始飽和含油狀態(tài)下的油水分布。因潤濕性的影響，束縛水多位于孔隙四周，油膜被水包圍，形成水包油滴?？紫吨羞€有油、水同存的束縛水，油水界面有些凹向水，有些凹向油，界面彎曲度不大。油大多吸附在巖石顆粒的表面，呈浸染狀，油-巖界線模糊(見圖1(a))。

2)水驅(qū)油無水期油水分布特征 在該階段,水首先沿低阻力通道突進，平面上表現(xiàn)為1個或幾個“水道”，水道前緣之間互不相連，前緣之后在較小范圍內(nèi)連通。水的滲流通道在出口端突破較快，水驅(qū)油無水期短，無水期水驅(qū)油效率低(見圖1(b))。

3)油水兩相流動期油水分布特征 當注入水突破后,油、水路徑在平面上相互交織。隨著水的注入，水道之間相互交叉，波及面積增大。水在孔隙中以活塞式和非活塞式2種方式驅(qū)替。因巖石表面的弱親油性，水流過的孔道大多有油膜留下，隨著水的不斷流過，油膜逐漸變薄，有些油膜被剝掉。水優(yōu)先通過大孔道，常將小孔、喉包圍起來，形成殘余油(見圖1(c))。

4)殘余油飽和狀態(tài)下油水分布特征 殘余油主要以油膜、微觀繞流和卡斷的形式存在，其中繞流和卡斷是殘余油形成的主要形式。繞流主要源于巖石表面的潤濕性、驅(qū)替壓力與毛管壓力的差異，卡斷主要源于低滲砂巖儲層較強的賈敏效應(yīng)(見圖1(d ))。

2 賈敏效應(yīng)分析

2.1賈敏效應(yīng)對驅(qū)油效率的影響

圖2 水驅(qū)油局部視域圖(B451井)

1)對注入壓力的影響 試驗結(jié)果表明，在一定注入壓力下注水逐漸停止后必須提高注入壓力才能重新恢復注水，此時水相通道大體形成，油滴受力變形通過孔隙吼道時會產(chǎn)生附加阻力，阻止油滴運移。隨著壓力的升高，注入水能夠克服附加阻力將油不斷驅(qū)出(見圖2)。

2)對滲透率的影響 特低滲透砂巖儲層油水相對滲透率曲線如圖3所示。從圖3可以看出，隨著注水開發(fā)的深入，含油飽和度逐漸減小，油相的連續(xù)性逐漸遭到破壞，由賈敏效應(yīng)產(chǎn)生的阻力凸顯出來，主要表現(xiàn)為油水在地下的滲流更加困難，儲層總的滲透率降低，油相相對滲透率下降，水相相對滲透率上升。賈敏效應(yīng)不僅使大量油滴被捕集成殘余油，而且可能會“鎖死”已形成的水驅(qū)通道。因此，一般儲層滲透率越低，賈敏效應(yīng)的影響就越明顯。

2.2賈敏效應(yīng)的循環(huán)作用

注：Kro為油相滲透率；Krw為水相滲透率。圖3 特低滲透砂巖儲層油水相對滲透率曲線

注入壓力升高后,已形成的滲流通道又重新被堵塞，這屬于典型的賈敏效應(yīng)[6]。在微觀水驅(qū)油試驗中，壓力升高后，水克服原有的附加阻力進入更小的孔隙驅(qū)油，形成新的滲流通道。經(jīng)過一段時間后，通道中形成的油滴(柱)在運移過程中又產(chǎn)生了更大的附加阻力(因通道尺寸級別更小)，使得水無法通過這一通道滲流，此時只有加大注入壓力，水才能繼續(xù)驅(qū)替。這樣循環(huán)下去，最終將發(fā)生壓力源無法達到所需的注入壓力或巖石破裂而發(fā)生水竄。在油田實際生產(chǎn)中，注入壓力通常恒定，注入水在油層中的流動表現(xiàn)為水流通道不斷減小，波及面積和水驅(qū)范圍不斷降低。

3 結(jié)論和建議

1) 在特低滲透儲層開發(fā)中，賈敏效應(yīng)強烈，孔喉網(wǎng)絡(luò)中細微孔喉比例高，開發(fā)過程中能耗大，賈敏效應(yīng)成為孔隙介質(zhì)中不可忽視的滲流阻力，大大增加了水驅(qū)油壓力。儲層非均質(zhì)性越強賈敏效應(yīng)越嚴重。

2) 在試驗中賈敏效應(yīng)在一定程度上制約著水驅(qū)油效率，使水驅(qū)中油相滲透率下降，水相滲透率上升。

3) 在油田的實際生產(chǎn)中,提高注采系統(tǒng)的注水壓力無法消除賈敏效應(yīng),因而在該類儲層注水開發(fā)中應(yīng)以預防賈敏效應(yīng)為主。

[1]任曉娟,曲志浩,史承恩,等.西峰油田特低滲弱親油儲層微觀水驅(qū)油特征[J].西北大學學報(自然科學版)，2005,35(6)：766-770.

[2]高輝，宋廣壽，高靜樂，等.西峰油田微觀孔隙結(jié)構(gòu)對注水開發(fā)效果的影響[J].西北大學學報(自然科學版)，2008,38(1)：121-126.

[3]王瑞飛,孫衛(wèi).特低滲透砂巖微觀模型水驅(qū)油實驗影響驅(qū)油效率因素[J].石油實驗地質(zhì)，2010，32(1)：93-97.

[4]付曉燕,孫衛(wèi).低滲透儲集層微觀水驅(qū)油機理研究——以西峰油田莊19井區(qū)長82儲集層為例[J].新疆石油地質(zhì)，2005,26(6)：681-683.

[5]何文祥，楊億前，馬超亞.特低滲透率儲層水驅(qū)油規(guī)律實驗研究[J].巖性油氣藏，2010，22(4):109-115.

[6]邵創(chuàng)國,高永利,林光榮,等.特低滲透儲層提高水驅(qū)油效率實驗研究[J].西安石油大學學報(自然科學版),2004,19(3):23-28.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.021

TE122.23

A

1673-1409(2012)12-N066-03