張曉霞，王彥利 （中海石油 （中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524057）

李強(qiáng) （中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江524057）

洪楚僑，李浩 （中海石油 （中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524057）

注水開發(fā)油田采收率是驅(qū)油效率和注水波及系數(shù)的乘積，驅(qū)油效率的高低直接影響著采收率的大小。關(guān)于驅(qū)油效率的影響因素前人做過較多的工作，其結(jié)論也各有異同［1，2］，這是因?yàn)楦鱾€(gè)油田因儲(chǔ)層物性特征和流體特性的不同，影響驅(qū)油效率的因素也不盡相同。筆者以潿西南油田大量巖心相滲試驗(yàn)、壓汞試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果為基礎(chǔ)，從儲(chǔ)層物性、潤濕性、微觀孔隙結(jié)構(gòu)3方面，對(duì)潿西南砂巖儲(chǔ)層水驅(qū)油效率的主控因素進(jìn)行分析，以期為區(qū)域油田注水開發(fā)工作、提高注水開發(fā)效益提供依據(jù)。

1 研究方法

南海西部潿西南凹陷是北部灣盆地內(nèi)的富生烴凹陷，同時(shí)也是北部灣盆地勘探程度最高、發(fā)現(xiàn)油田最多的一個(gè)凹陷。區(qū)域經(jīng)過30多年的油氣勘探、開發(fā)，積累了豐富的基礎(chǔ)資料，具有較強(qiáng)的代表性。研究充分利用了區(qū)域20多個(gè)油田上百口井大量巖心相滲及壓汞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從儲(chǔ)層巖心的物性、潤濕性及微觀孔隙結(jié)構(gòu)3方面，采用相關(guān)分析法對(duì)區(qū)域含油儲(chǔ)層水驅(qū)油效率的影響因素進(jìn)行深入剖析。

1.1 驅(qū)油效率

采用水驅(qū)采油的方式，研究巖樣水驅(qū)油效率。由巖樣相滲試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)參數(shù)計(jì)算得出：

式中：ED為水驅(qū)油效率，1；Sor為殘余油飽和度，1；Swc為束縛水飽和度，1。

1.2 潤濕性

儲(chǔ)層巖石的潤濕性是巖石與流體之間的綜合特性，指液體在巖石表面自動(dòng)流散的特性。分析巖心樣品的潤濕性依據(jù)克雷格法則［3］。親水巖心Swc較大 （大于20%～50%），殘余油飽和度下的水相相對(duì)滲透率 （Kwor）≤52%，當(dāng)油相相對(duì)滲透率 （Krw）／水相相對(duì)滲透率 （Kro）＝1時(shí)，交點(diǎn)含水飽和度Sw≥50%；親油巖心Swc較小 （大于10%～15%），Kwor≥52%，當(dāng)Krw／Kro＝1時(shí)，Sw≤50%。

1.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)

該次研究巖樣微觀孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)分為以下3方面：①反映孔喉大小的參數(shù) （孔隙喉道半徑均值、最大連通孔喉半徑、最大汞飽和度）；②反映孔喉分選特征的參數(shù) （變異系數(shù)、巖性系數(shù)、均質(zhì)系數(shù)）；③反映孔喉連通性及控制流體運(yùn)動(dòng)特征的參數(shù) （退汞效率、平均孔喉體積比）。

2 儲(chǔ)層物性對(duì)驅(qū)油效率的影響

關(guān)于儲(chǔ)層物性對(duì)驅(qū)油效率的影響，前人做過大量研究，有些研究認(rèn)為驅(qū)油效率與滲透率之間不存在密切關(guān)系，有些則認(rèn)為與滲透率成正相關(guān)關(guān)系，另外有些區(qū)域研究者發(fā)現(xiàn)驅(qū)油效率與滲透率呈反比［4］。因此對(duì)于北部灣潿西南區(qū)域含油儲(chǔ)層物性對(duì)水驅(qū)油效率的影響規(guī)律，要從多方面、多角度進(jìn)行分析。

2.1 孔隙度與驅(qū)油效率的關(guān)系

由孔隙度與驅(qū)油效率關(guān)系圖 （圖1）可以看出，當(dāng)孔隙度小于15%，孔隙度與驅(qū)油效率成正相關(guān)趨勢(shì)；當(dāng)孔隙度大于15%，孔隙度與驅(qū)油效率相關(guān)性不明顯，沒有明顯的規(guī)律。

圖1 孔隙度與驅(qū)油效率關(guān)系圖

2.2 滲透率與驅(qū)油效率的關(guān)系

由滲透率與驅(qū)油效率的關(guān)系圖 （圖2）可以看出，整體上驅(qū)油效率與滲透率關(guān)系不明顯，但在不同的滲透率級(jí)別內(nèi)，滲透率對(duì)驅(qū)油效率的影響呈不同的規(guī)律。在低滲區(qū) （即滲透率K＜50mD），驅(qū)油效率與滲透率呈較好的正相關(guān)趨勢(shì)，滲透率越高，驅(qū)油效率越高；在中高滲區(qū) （即滲透率K＞50mD），驅(qū)油效率與滲透率沒有明顯相關(guān)性，有的驅(qū)油效率高，有的驅(qū)油效率低。結(jié)合樣品巖性及孔隙結(jié)構(gòu)特征分析，在中高滲區(qū)域，驅(qū)油效率高的樣品巖性主要為細(xì)砂巖，驅(qū)油效率低的樣品巖性主要為砂礫巖、含礫粗砂巖。由圖3可以看出在中高滲范圍內(nèi)，巖樣的驅(qū)油效率受微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響較大。以細(xì)砂巖為主的樣品，分選系數(shù)小，當(dāng)分選系數(shù)為3左右，孔喉分選好，驅(qū)油效率高；以砂礫巖、含礫粗砂巖為主的樣品，分選系數(shù)較大，范圍為2.5～4.7，孔喉分選差，驅(qū)油效率低。

圖2 驅(qū)油效率與滲透率關(guān)系圖

圖3 驅(qū)油效率與分選系數(shù)關(guān)系圖

通過分析，驅(qū)油效率受物性的影響規(guī)律為低孔低滲時(shí)，驅(qū)油效率主要受滲透率、孔隙度的影響，與其成正相關(guān)趨勢(shì)，即隨孔隙度、滲透率的增大，巖石樣品的驅(qū)油效率變大；中、高孔，中、高滲時(shí)，巖石樣品的驅(qū)油效率主要受微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響，樣品的分選系數(shù)小，孔喉分選性好，驅(qū)油效率高，反之驅(qū)油效率低。

3 潤濕性對(duì)驅(qū)油效率的影響

油藏巖石的潤濕性影響流體在孔隙介質(zhì)中分布位置、流動(dòng)狀態(tài)和分布狀況，是影響水驅(qū)油效率的一個(gè)主要因素。研究以相滲數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用克雷格法則，對(duì)巖石樣品的潤濕性進(jìn)行判斷。

由驅(qū)油效率與相對(duì)滲透率相等處對(duì)應(yīng)的含水飽和度Sw的關(guān)系圖 （圖4）得出，整體上潿西南油田儲(chǔ)層以親水為主；親水樣品的驅(qū)油效率普遍高于親油樣品，此規(guī)律和目前多數(shù)學(xué)者研究認(rèn)識(shí)一致［5］，主要因?yàn)閮?chǔ)層巖石為親水時(shí)，毛細(xì)管力是水驅(qū)油的動(dòng)力，有利于提高水的自吸速率，水能很好地潤濕孔壁，易于驅(qū)凈親水油層內(nèi)的油，因此驅(qū)油效率高；儲(chǔ)層巖石為親油時(shí)，油優(yōu)先潤濕巖石顆粒表面，油與固體顆粒間存在著較強(qiáng)的附著力。當(dāng)注入水進(jìn)入親油孔道時(shí)，由于油與巖石表面的附著力，水很難與巖石表面接觸和在巖石表面流動(dòng)，毛細(xì)管力表現(xiàn)為驅(qū)油阻力，驅(qū)油效率低。

圖4 驅(qū)油效率與相滲相等處的含水飽和度關(guān)系圖

4 孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)驅(qū)油效率的影響

儲(chǔ)層空間孔喉的大小及其分布特征對(duì)水驅(qū)油效率起著決定性的作用。在不同孔隙結(jié)構(gòu)中，油水具有不同的滲流特征，導(dǎo)致水驅(qū)油效果的不同［6，7］。

4.1 孔喉大小對(duì)驅(qū)油效率的影響

喉道中值半徑是指非潤濕相汞的飽和度為50%時(shí)對(duì)應(yīng)的孔喉半徑值，可近似地代表樣品平均孔喉半徑的大小。最大孔喉半徑是指非潤濕相驅(qū)替濕相時(shí)所經(jīng)過的最大連通喉道半徑。由圖5、6得知驅(qū)油效率與喉道中值半徑、最大孔喉半徑相關(guān)性較差，沒有明顯規(guī)律；但是滲透率與最大孔喉半徑（圖7）、中值半徑 （圖8）具有很強(qiáng)的相關(guān)性。

圖5 驅(qū)油效率與喉道中值半徑關(guān)系圖

圖6 驅(qū)油效率與最大孔喉半徑關(guān)系圖

4.2 孔喉分選性對(duì)驅(qū)油效率的影響

孔喉歪度系數(shù)表示孔喉頻率分布的對(duì)稱參數(shù)，反映眾數(shù)相對(duì)的位置，眾數(shù)偏粗喉道一端稱粗歪度，偏細(xì)孔喉端稱為細(xì)歪度。由圖9可知孔喉歪度系數(shù)與驅(qū)油效率的相關(guān)性很差，沒有明顯的規(guī)律。均值系數(shù)表征儲(chǔ)層孔隙系統(tǒng)每個(gè)孔喉半徑與最大孔喉半徑的偏離程度的總和。由圖10可知均值系數(shù)與驅(qū)油效率的相關(guān)性很差，沒有明顯的規(guī)律。

分選系數(shù)是反映喉道大小分布集中程度的參數(shù)，分選系數(shù)越小，表明儲(chǔ)層孔喉分布越均勻。整體上驅(qū)油效率與分選系數(shù)沒有明顯的相關(guān)性（圖11）。但在孔喉分選系數(shù)相等的情況下，驅(qū)油效率有高有低，深入分析，主要是受儲(chǔ)層物性的影響，由圖12可知，同一分選條件下，即儲(chǔ)層孔喉大小分布均勻程度一致的條件下，驅(qū)油效率與孔隙度、滲透率呈較好的正相關(guān)性，即物性越好，驅(qū)油效率越高。

圖7 滲透率與最大孔喉半徑關(guān)系圖

圖8 滲透率與喉道中值半徑關(guān)系圖

圖9 驅(qū)油效率與歪度系數(shù)關(guān)系

圖10 驅(qū)油效率與均值系數(shù)關(guān)系

4.3 孔喉連通性對(duì)驅(qū)油效率的影響

平均孔喉體積比是度量孔隙體積和喉道體積的數(shù)值，根據(jù)沃德洛 （Wardiaw）試驗(yàn)［8］，認(rèn)為汞的退出主要視為從喉道中退出，而孔隙中仍保持充滿汞。平均孔喉體積比可用下式求出：

圖11 驅(qū)油效率與分選系數(shù)關(guān)系

式中：VR為平均孔喉體積比，1；SR為殘余汞飽和度，%；Smax為最大汞飽和度，%。

平均孔喉體積比越小，表明微觀孔隙中，孔的體積相對(duì)少，喉道的體積相對(duì)較多，該情況下，儲(chǔ)層的連通性好。由區(qū)域孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，平均孔喉體積比與驅(qū)油效率成負(fù)相關(guān)趨勢(shì)（圖13），孔喉體積比大，孔多，喉少，驅(qū)油效率低；反之，驅(qū)油效率高。該規(guī)律在中高孔－中高滲、低孔－低滲樣品中尤為明顯 （圖14）。

圖12 分選系數(shù)相等條件下驅(qū)油效率與滲透率 （a）、孔隙度 （b）關(guān)系圖

5 結(jié)論

1）潿西南砂巖儲(chǔ)層驅(qū)油效率受微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律：平均孔喉體積比大，即孔隙體積相對(duì)較多，喉道體積相對(duì)較少，孔隙連通程度差，驅(qū)油效率低；反之，平均孔喉體積比小，孔隙連通程度好，驅(qū)油效率高。

2）潿西南砂巖儲(chǔ)層驅(qū)油效率受物性的影響規(guī)律：在不同物性范圍，驅(qū)油效率的影響因素不同，低孔－低滲樣品 （φ＜15%、K＜50mD），驅(qū)油效率隨滲透率、孔隙度的變大而增加；中高孔－中高滲樣品 （φ＞15%、K＞50mD），驅(qū)油效率受微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響較大，孔喉分選好，分選系數(shù)小，驅(qū)油效率高，反之，驅(qū)油效率低。

3）潿西南砂巖儲(chǔ)層驅(qū)油效率受巖樣潤濕性的影響規(guī)律：水濕樣品驅(qū)油效率高于油濕樣品。

圖13 驅(qū)油效率與孔喉體積比關(guān)系

圖14 不同物性范圍驅(qū)油效率與孔喉體積比關(guān)系圖

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