趙靖康，劉建華，王 剛，李廷禮，劉彥成

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452)

1 地質(zhì)油藏概況

L油田主力含油層發(fā)育于新近系明化鎮(zhèn)組下段和館陶組，含油層段地層厚度100～600 m，單井鉆遇油層厚度30～160 m，砂泥巖互層。主要含油目的層劃分為13個(gè)油組，其中明化鎮(zhèn)組下段發(fā)育5個(gè)油組(L00～L40油組)，館陶組8個(gè)油組(L50～L120油組)。儲(chǔ)層均具有中高孔、高滲的特征，孔隙度21%～35%，滲透率(50～2 500)×10-3μm2。地面原油平均密度為0.937 g/cm3，地下原油黏度變化較大，分布范圍9.1～142.0 mPa·s。

油田目前主要開發(fā)館陶組，采用350 m井距反九點(diǎn)法注采井網(wǎng)，平均生產(chǎn)井段長度約380 m。2003年1月開始投產(chǎn)，2003年9月開始注水。采用一套層系多層合采合注，歷經(jīng)十多年的注水開發(fā)，油田進(jìn)入中高含水期，開發(fā)矛盾突出，特別是縱向上主力砂體存在嚴(yán)重超壓、欠壓問題，圖1為原井眼附近側(cè)鉆調(diào)整井C06ST01井2017年9月隨鉆測壓超欠值對(duì)比圖，由于該井存在漏失，導(dǎo)致增產(chǎn)措施如酸化無法實(shí)施，另外部分區(qū)域由于縱向上各主力小層超欠壓嚴(yán)重，導(dǎo)致調(diào)整井無法鉆穿所有設(shè)計(jì)層位而提前完鉆，對(duì)油田開發(fā)有很大影響。本文通過對(duì)油田評(píng)價(jià)井的儲(chǔ)層粒度分選性統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為儲(chǔ)層分選性差和不合理生產(chǎn)壓差制度是造成油田主力砂體超欠壓的主要原因，為海上多層砂巖油藏改善開發(fā)效果提供了可借鑒的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

圖1 C06ST01井剖面和隨鉆測壓超欠值對(duì)比

2 粒度分析

為了分析C06ST01井縱向上各小層粒度分布，選取距離該井400 m的最近評(píng)價(jià)井2井的粒度資料進(jìn)行分析。該井完成36顆巖心粒度分析實(shí)驗(yàn)，巖心粒度曲線按照形態(tài)可劃分四種類型(見圖2)，第一種類型為單峰狀，第二種類型為蝌蚪狀，第三類型為雙峰狀，第四種類型為凸起狀，其對(duì)應(yīng)的鑄體薄片如圖3所示，碎屑的原始棱角只受到輕微磨蝕，其顆粒原始形狀明顯可見，其圓度為次棱角狀-棱角狀，膠結(jié)類型為基地膠結(jié)-孔隙膠結(jié)，顯示分選差的沉積特征(見圖3)。

圖2 油田2井四種類型粒度曲線對(duì)比

圖3 油田2井四種類型巖心鑄體薄片對(duì)比

按照?qǐng)D2的幾何級(jí)數(shù)制所劃分的粒度級(jí)別，做各小層顆粒分級(jí)粒度對(duì)比圖(見圖4)，從圖中可以看出，儲(chǔ)層含有7～10個(gè)粒級(jí)的成分，沒有一種粒級(jí)成分大于50%，沒有或最多有一種粒級(jí)含量介于25%～50%，而含量在10%～25%的粒級(jí)有1～7種，顆粒大小相差很懸殊，總體上館陶組8個(gè)油組(L50～L120油組)以砂巖顆粒為主，明化鎮(zhèn)組下段5個(gè)油組(L00～L40油組)以粉砂巖顆粒為主。

圖4 油田2井各小層碎屑顆粒粒度分級(jí)對(duì)比

圖5 油田2井各小層粒度參數(shù)對(duì)比

利用?？撕臀值?Folk和Ward)公式來計(jì)算相關(guān)粒度參數(shù)(見圖5)。各小層平均粒徑φ值在1.15～5.86之間，館陶組8個(gè)油組(L50～L120油組)以φ值小于3為主，明化鎮(zhèn)組下段5個(gè)油組(L00～L40油組)以φ值大于4為主；粒徑中值φ值在0.79～6.31之間，館陶組以φ值小于2為主，明化鎮(zhèn)組下段以φ值大于4為主；標(biāo)準(zhǔn)偏差值在2.0～4.0之間，表明所有儲(chǔ)層均分選性差；偏度值在0～0.8之間，館陶組偏度值大于0.4為主，明化鎮(zhèn)組下段偏度值在零值附近為主，結(jié)合粒級(jí)分類對(duì)比，館陶組以細(xì)砂、中砂和粗砂沉積為主，造成偏度值較大，明化鎮(zhèn)組下段以細(xì)砂、極細(xì)砂、粗粉砂、中粉砂、細(xì)粉砂、極細(xì)粉砂和黏土沉積為主，且組分含量呈馬鞍形雙峰曲線，導(dǎo)致偏度值趨于零，實(shí)則分選最差；峰度值在0.5～2.2之間，以0.67～0.90之間為主，表示平坦。以上粒度參數(shù)均表明油田儲(chǔ)層粒度差異大，分選性差[1-9]。

3 超欠壓形成機(jī)理

在油氣層內(nèi)，總是不同程度地存在著一些非常細(xì)小的固體微粒，膠結(jié)在骨架顆粒上或松散地吸附在孔隙網(wǎng)絡(luò)之間，除粘土礦物外，也包括石英、長石等其他非粘土礦物微粒。當(dāng)儲(chǔ)層巖石膠結(jié)不穩(wěn)或松散吸附易脫落微粒，在外來因素如流體進(jìn)入、壓力激動(dòng)等作用下，發(fā)生微粒的釋放、運(yùn)移，當(dāng)微粒運(yùn)移至孔喉狹窄處堆砌而造成滲流通道堵塞，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層損害，降低油氣井生產(chǎn)能力。速敏性實(shí)驗(yàn)是判斷儲(chǔ)層巖心微粒運(yùn)移狀況的基本方法，通過正反向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)可定性判斷儲(chǔ)層是否存在微粒運(yùn)移，而結(jié)合驅(qū)出物粒度分析實(shí)驗(yàn)可直觀判斷微粒運(yùn)移程度及粒徑大小。

利用庫爾特儀分析水速敏實(shí)驗(yàn)不同驅(qū)替速度下驅(qū)出流體中顆粒大小，分別對(duì)L50、L70、L120層的3塊巖心實(shí)驗(yàn)，存在明顯的微粒運(yùn)移現(xiàn)象，其中L50油組巖心滲透率為2 930.70 ×10-3μm2，粒度曲線為第一種類型，不同驅(qū)替速度下驅(qū)出的顆粒粒徑中值普遍在0.005～0.02 mm，最大粒徑值小于0.03 mm(見圖6)；L70油組巖心滲透率為1 117.80×10-3μm2，粒度曲線為第一種類型，不同驅(qū)替速度下驅(qū)出的顆粒粒徑中值普遍在0.005 mm以下，最大粒徑值小于0.02 mm(見圖7)；L120油組巖心滲透率為3 081.60×10-3μm2，粒度曲線為第二種類型，不同驅(qū)替速度下驅(qū)出的顆粒粒徑中值普遍在0.005～0.015 mm，最大粒徑值小于0.03 mm(見圖8)。

圖6 L50層巖心速敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖7 L70層巖心速敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖8 L120層巖心速敏性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

注:d50累計(jì)體積粒度分布數(shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑代表顆粒組成的平均粒徑。D90累計(jì)體積粒度分布數(shù)達(dá)到90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑代表顆粒組成粗端粒徑值。

實(shí)驗(yàn)說明油田儲(chǔ)層均易發(fā)生微粒運(yùn)移，且不同驅(qū)替速度下驅(qū)出顆粒的粒徑中值不同，表現(xiàn)為微粒運(yùn)移程度不同。

油田生產(chǎn)過程中，注水井注水壓力為6.0～8.0 MPa，在注水井附近儲(chǔ)層形成高壓區(qū)，油井生產(chǎn)壓差為4.05～6.99 MPa，平均5.98 MPa，在油井附近形成負(fù)壓區(qū)，注水井和采油井之間形成注水驅(qū)替(見圖9)。對(duì)于注水井端分選性好而油井端分選性差的儲(chǔ)層，易發(fā)生微粒由注水井端到油井端方向運(yùn)移，由于油井普遍采取防砂措施，部分直徑較大的微粒不能通過防砂篩管或者由于油井端儲(chǔ)層分選性差，大壓差生產(chǎn)導(dǎo)致地層垮塌而堆積在井筒附近堵塞，降低了油井端產(chǎn)出，同時(shí)注水井端仍然持續(xù)注水，易造成油井端超壓現(xiàn)象。另一方面，對(duì)于注水井端分選性差而油井端分選性好的儲(chǔ)層，注水井端由于高壓注水加速微粒運(yùn)移，造成井筒周邊儲(chǔ)層堵塞，降低注水能力而導(dǎo)致儲(chǔ)層注水不足或無對(duì)應(yīng)注水儲(chǔ)層砂體，使油井端地層能量得不到補(bǔ)充，造成欠壓現(xiàn)象。說明對(duì)于分選性差的儲(chǔ)層，無論高壓或負(fù)壓都會(huì)破壞儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)，造成堵塞[10-12]。

圖9 注水井與采油井之間壓力分布模式

4 結(jié)論

(1)油田評(píng)價(jià)井縱向小層顆粒分級(jí)對(duì)比表明顆粒大小相差很懸殊，總體上館陶組8個(gè)油組以砂巖顆粒為主，明化鎮(zhèn)組下段5個(gè)油組以粉砂巖顆粒為主。

(2)?？撕臀值孪嚓P(guān)粒度計(jì)算參數(shù)說明油田儲(chǔ)層分選性差，高壓注水或者油井負(fù)壓生產(chǎn)都易破壞井筒附近儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)，造成堵塞，影響注入或者產(chǎn)出，造成欠壓或超壓現(xiàn)象。

(3)速敏性實(shí)驗(yàn)表明儲(chǔ)層易發(fā)生微粒運(yùn)移，說明分選性差的儲(chǔ)層易發(fā)生微粒運(yùn)移，且不同儲(chǔ)層在相同驅(qū)替速度下微粒運(yùn)移程度不同。