海相砂岩油藏长期水驱后储层物性变化规律

纣　：　￥ｐ●　１．１　Ｏｉｌｔ●ｔ．ｄ　ａ¨Ｒ●…簟２４●簟１栩　藏　２０１７年２月　ｏＩ一　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６５３５．２０１７．０１．０３２　海相砂岩油藏长期水驱后储层物性变化规律　文　鑫　，戴　宗　，王　华　，张旭阳　，李海龙　（１．中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东（２．中国石油新疆油田分公司，新疆深圳５１００００；　克拉玛依８３４０００）　摘要：针对海相砂岩油藏长期水驱后储集层物性变化规律不明的问题，对比分析开发井与探井　岩心多项实验结果，研究了长期水驱后储集层物性、孔隙结构、黏土矿物、润湿性的变化规律。　结果表明：储集层物性变化规律与储集层类型密切相关，Ｉ类储集层水驱后渗透率和孔喉半径　分别增大了１８０．Ｏ０％和２６．００％，平均残余油饱和度降低了１３．４５％，驱油效率提高了２．５３％；　Ⅱ类储集层水驱后渗透率和孔喉半径分别降低了约１９．００％和２６．００％，平均残余油饱和度降　低了４．６６％，驱油效率基本不变。研究成果对海相砂岩油藏开发后期油井动态预测及调整井　方案制订有十分重要的理论意义与参考价值。　关键词：海相砂岩；长期水驱；孔隙度；渗透率；孔隙结构；相渗曲线　中图分类号：ＴＥ３７７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－６５３５（２０１７）０１—０１５７—０５　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｓａｎｄｓｔｏｎｅ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ａｆｔｅｒ　Ｌｏｎｇ—Ｔｅｒｍ　Ｗａｔｅｒｆｌｏｏｄｉｎｇ　Ｗｅｎ　Ｘｉｎ　，Ｄａｉ　Ｚｏｎｇ　。Ｗａｎｇ　Ｈｕａ　。Ｚｈａｎ￣Ｘｕｙａｎｇ。。Ｌｉ　Ｈｍｌｏｎｇ。　（１．ＣＮＯＯＣ　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ。Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５１００００。Ｃｈｉｎａ；　２．ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＸｉｎｊｉａｎｇ　Ｏｉｌｉｆｅｌｄ　ＣｏｍｐａｎｙＢａｉｋｏｕｑｕａｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＰｌａｎｔ。Ｋａｒａｍａｙ。Ｘｉｎｊｉａｎｇ　８３４０００。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｃｏｒｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｆｒｏｍ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｗｅｌｌｓ　ａｒｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｏ　ｉｄｅｎｔｉ￣ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｍａｒｉｎｅ　ｓａｎｄｓｔｏｎｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ａｆｔｅｒ　ｌｏｎｇ—。ｔｅｒｍ　ｗａｔｅｒｆｌｏｏｄ—　ｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｐｏｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｌａｙ　ｍｉｎｅｒａｌ　ａｎｄ　ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｆｔｅｒ　ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ　ｗａｔｅｒｌｆｏｏｄｉｎｇ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ａｎｄ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｉｓ　ｃｌｏｓｅｌｙ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｃａｔｅｇｏｒｙ．Ｉｎ　Ｃａｔｅｇｏｒｙ—Ｉ　ｒｅｓｅｒ－　ｖｏｉｒ，ｔｈｅ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｐｏｒｅ—ｔｈｒｏａｔ　ｒａｄｉｕｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｂｙ　１　８０．００％ａｎｄ　２６．００％，ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｏｉｌ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｂｙ　１３．４５％ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｂｙ　２．５３％．Ｉｎ　Ｃａｔｅｇｏｒｙ—ＩＩ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，　ｔｈｅ　ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｐｏｒｅ—ｔｈｒｏａｔ　ｒａｄｉｕｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｂｙ　１９．００％ａｎｄ　２６．００％，ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｏｉｌ　ｓａｔ－　ｕｒａｔｉｏｎ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｂｙ　４．６６％ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｒｅｍａｉｎｓ　ｃｏｎｓｔａｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ａｎｄ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｗｅｌｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ａｎｄ　ｐｒｏｇｒａｍ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌａｔｅｒ　ｓｔａｇｅ　ｏｆ　ｍａｒｉｎｅ　ｓａｎｄｓｔｏｎｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｒｉｎｅ　ｓａｎｄｓｔｏｎｅ；ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ　ｗａｔｅｒｌｏｏｄｉｎｇ；ｐｏｒｏｓｉｆｔｙ；ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ｐｏｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｐｅｒｍｅａ－　ｂｉｌｉｔｙ　ｃｕｒｖｅ　０引言　采，综合含水率超过９６％，采出程度达到６５％。Ｈ　油藏为该油田主力油藏，经过长期开发，多数储集　层水驱倍数超过３０倍，储集层物性和油水运动规　律与原始状态变化很大　Ｊ，而目前高含水期储集　南海东部海相砂岩油藏多为强边底水油藏，具　有能量高、渗透率超高、采液强度高的特点，且多数　油藏已经进入高采出程度、特高含水开发后期。南　海东部某油田１９９４年投产至今已经历了２０　ａ开　收稿日期：２０１６０５０５；改回日期：２０１６１２３０　层物性和渗流规律变化的研究多针对陆相砂岩油　藏　］，难以直接运用这些研究成果指导海相砂岩　基金项目：中海石油（中国）有限公司综合科研课题“珠江口盆地海相砂岩油田水驱极限采收率”（ＹＸＫＹ－￣２０１３－－ＳＺ一０１）　作者简介：文鑫（１９８８一），男，工程师，２０１０年毕业于西南石油大学资源勘查工程专业，２０１３年毕业于该校矿产普查与勘探专业，获硕士学位，现从事油气　田开发地质研究工作。　１５８　特种油气藏　第２４卷　油藏的开发调整。因此，有必要对海相砂岩油藏开　展长期水驱后储集层物性变化规律研究。　粒支撑，颗粒分选为中等一好，磨圆度为次棱一　次圆；胶结物主要为黏土矿物、碳酸盐矿物和少　量黄铁矿等。储层岩石孔隙发育，分选和连通性　好。综合沉积微相、岩性、物性等参数，将Ｈ油　藏储层划分为３类（表１），其中Ｉ、Ⅱ类为主要　储层类型，Ⅲ类储层分布少，因此，以Ｉ、Ⅱ类　１储集层基本概况　Ｈ油层以三角洲前缘沉积为主，砂体厚度和　物性平面分布稳定。储集层以长石石英砂岩和岩　屑长石石英砂岩为主，岩性单一；岩石碎屑为颗　储层作为此次研究对象。　表１　Ｈ油藏储层分类评价　２长期水驱后储集层物性变化　对Ｈ油藏密闭取心井岩心进行了常规物性、　渗流能力强，经地层水长期冲刷后渗透率进一步增　大，孔隙度小于２５％的储集层渗透率则减小。　润湿性、铸体薄片、ｘ射线衍射、扫描电镜、压汞等　实验测试，并与探井岩心相关实验结果相对比分　析，研究了长期水驱后储集层物性、孔隙结构、黏土　矿物、润湿性的变化规律。　２．１储集层物性变化　对比分析了Ｈ油藏水驱前８２块和水驱后７４　块岩心的孔隙度和渗透率测试资料，研究结果表　明：Ｉ、Ⅱ类储集层经长期水驱后孔隙度变化率均　小于１．００％，在实验误差范围内；二者渗透率的变　化差别较大，Ｉ类储集层渗透率增大了１８０．７１％，　Ⅱ类储集层渗透率降低了１８．５５％。　图１水驱前后储集层孔渗交会　水驱前后岩心孔渗交会图（图１）表明：Ｈ油藏　储集层经长期水驱后，孔渗相关性整体变差，渗透　率级差增大；不同孔隙度范围储集层渗透率变化也　不同，孔隙度大于２５％的储集层是油藏主力储集层，　２．２储集层孔隙结构变化　对比分析１６块岩心水驱前后的压汞测试资　料，结果如表２所示。　表２不同类型储集层子Ｌ喉结构参数对比　第ｌ期　文鑫等：海相砂岩油藏长期水驱后储层物性变化规律　１５９　长期水驱后储集层最大孔喉半径增大，Ｉ、Ⅱ　类储集层最大孔喉半径分别增大１２．１７％和　１　３．　；　孔喉半径变化　．孔道更加通畅，小孔道更加细小，非均质性增强，喉　道分布向偏小喉方向变化。　层平均增大２５耋箜警　２．３储集层黏土矿物变化　９０％，１Ｉ类储集层平均减小　………一…～…　。２６．０２％，这与渗透率的变化趋势一致。孑Ｌ喉半径　中值反映了占岩样孔隙体积１／２以上的孔隙半径　的最低值　Ｊ。Ｉ类储集层中值孔喉半径增加，表　明占岩样孔隙体积１／２以上的大孔喉半径在增加，　渗透能力增强；相反，Ⅱ类储集层长期水驱后孔喉　半径减小，渗透能力减弱。　黏土矿物为１～５　Ｉ，ｚｍ层状结构的结晶质，除遇　水具有可塑性外，多数还具有较强的吸附陛和离子　交换性等特点，对储集层的物性影响极大　。Ｈ　油藏储集层黏土矿物以高岭石和伊利石为主，含少　量绿泥石。　水驱前后储集层岩石中的黏土矿物观察结果　分选系数直接反映了孔隙喉道分布的集中程　度，歪度则反映喉道分布偏大还是偏小　Ｊ。Ｉ类　表明：Ｉ类储集层经长期水驱后，孔隙内和矿物颗　粒表面的黏土矿物明显减少；水驱前砂岩孔隙中的　储集层长期水驱后分选系数变化不大，歪度值增大　了７．０２％，而Ⅱ类储集层分选系数增加了　高岭石以集合状产出，晶形完整，水驱后孔道中的　高岭石多呈分散状，易于被水流冲刷带出，最终导　１１．２５％，歪度值减小了２２．８２％，表明Ｉ类储集层　长期水驱后孔喉向偏大孑Ｌ喉变化，而Ⅱ类储集层大　致孔隙中黏土矿物含量减少（图２）；１Ｉ类储集层自　身黏土矿物含量较高，经长期水驱后，储集层黏土矿　爨　．．。　ａ孔隙中及颗粒表面黏土矿　物富集，水驱前，单偏光　ｂ孔隙中黏土矿物少，颗粒表　面洁净，水驱后，单偏光　ｃ蠕虫状高岭石充填孔隙，水驱前，电镜　ｄ孔隙中填隙物少，水驱　后，电镜　图２　Ｉ类储集层水驱前后黏土矿物变化　物含量变化较小，孔喉直径相对较粗的位置黏土矿　物有一定减少，但在孔喉直径相对较细的位置黏土　矿物变化不大，甚至有所增加；水驱前孔隙中伊利　石呈丝状分隔孔喉，水驱后高岭石和伊利石晶形变　差，水化膨胀后发生迁移，最终在孔喉细小处发生　堆积，甚至架桥堵塞孔喉（图３）。　一’　　。　Ｉ　ｄ伊利互晶犁善，分散堆积　水驱后，电镜　．　≮　ａ黏土矿物附着于颗粒表面，　水驱前，单偏光　ｂ黏土矿物在小孔隙中富集，　水驱后，单偏光　ｃ丝状伊利石分隔孔喉，水驱前，电镜　图３　ｌｌ类储集层水驱前后黏土矿物变化　２．４储集层　性变化　骺ｅ＿￣Ｅ　ｓ－９’］　鐾喜　当储集层岩石孔隙空间中的界面条件发生变　的变化有不同规律（表３）。　ｌ６０　特种油气藏　表３不同类型储集层水驱前后润湿性变化　第２４卷　由表３可知：Ｉ类储集层黏土矿物含量低，对　微粒减少，颗粒表面变干净，孔喉半径增大，岩石吸　附能力降低，岩石润湿性由弱亲水向强亲水方向变　化。Ｉ类储集层黏土矿物含量降低幅度大，孔喉半　径增大，润湿性变化更明显；１１类储集层黏土矿物　原油中的极性分子吸附能力弱，水驱前润湿程度均　为中亲水，水驱后岩石经过冲刷后亲水性增强，强　亲水岩心比例达到５１．７２％；１１类储集层水驱前中　亲水和弱亲水岩心所占比例分别为６６．６７％和　３３．３３％，长期水驱后岩心润湿性也增强，强亲水岩　心占２２．２２％，中亲水和弱亲水岩心分别占　６６．６７％和１１．１１％。整体来看，Ｉ类储集层润湿性　变化较Ⅱ类储集层更明显。　含量和孑Ｌ喉半径变化较小，润湿性变化相对较小。　４油藏渗流特征变化规律　长期水驱后，储集层物性的变化必然影响储集　层的渗流特征＿１卜　。Ｈ油藏砂体分布稳定，砂岩　储集层长期水驱后岩石渗透率变化幅度较大，而孔　隙度变化较小。因此，根据“孔隙度接近、砂体纵　向位置相同”的原则选取了２０块岩心的相渗曲线　进行对比分析。　３储集层物性变化机理　长期水驱后，储集层黏土矿物主要发生水化作　用和机械搬运聚集作用，一方面使大孔道更加通　畅，另一方面使小孔道更加细小，甚至可能被颗粒　（１）Ｉ类储集层经过长时间水驱后，平均残余　油饱和度降低了１３．４５％，平均驱油效率提高了　２．５３％。水驱后相对渗透率曲线整体向右移动，亲　水性增强，残余油饱和度降低，束缚水饱和度升高，　架桥堵塞＿５，ｍ　Ｊ。通常这２种作用同时存在，但因储　集层岩石结构不同，表现的强度和结果也不一样。　Ｉ类储集层岩石孔喉粗大，平均中值孔喉半径在　１０　ｍ以上，黏土矿物水化膨胀分散后多运移出储　集层，导致黏土矿物含量降低幅度大，储集层岩石　孔喉半径增大，渗透率增大；ＩＩ类储集层孔喉相对　油水两相共渗范围增加，残余油的水相渗透率降低　（图４ａ）。　（２）Ⅱ类储集层经过长期水驱后，平均残余油　饱和度降低了４．６６％，平均驱油效率提高了　０．３９％。与水驱前相比，水驱后岩心水相渗透率整　体曲线右移，束缚水饱和度增大，相同含水饱和度　下水相相对渗透率降低；油水两相等渗点右移，亲　水性增强，油水两相共渗范围减小（图４ｂ）。　较细小，平均中值孔喉半径小于２　Ｉ，ｚｍ，黏土矿物不　易被带出储集层，黏土矿物含量整体变化不大，黏　土矿物在大孔道中发生运移，但在其他孔道中发生　堆积和堵塞，最终导致渗透率减小。　长期水驱后，储集层中亲油的黏土矿物和地层　Ｏ・８　鼯　鏊ｏ．６　堇　薹叭　０・２　２０　３Ｏ　４Ｏ　５Ｏ　６０　７０　８０　Ｏ．０　含水饱和度／％　ａ　Ｉ类储集层　２Ｏ　３Ｏ　４０　５Ｏ　６０　７Ｏ　８Ｏ　含水饱和度／％　ｂ　ＩＩ类储集层　图４不同类型储集层水驱后相对渗透率曲线变化特征　第１期　文鑫等：海相砂岩油藏长期水驱后储层物性变化规律　１６１　５结论及建议　（１）海相砂岩油藏长期水驱后储集层物性变　化规律为：孔隙度变化幅度不大，Ｉ类储集层渗透　率和孔喉半径分别增大了约１８０．００％和２６．００％，　平均残余油饱和度降低了１３．４５％，驱油效率提高　２．５３％；１１类储集层渗透率和孔喉半径分别降低了　约１９．００％和２６．００％，平均残余油饱和度降低了　４．６６％，驱油效率基本不变。　（２）长期水驱后，不同类型储集层中黏土矿物　的变化差异从微观上揭示了储层物性变化的主要　原因，在油藏开发中应根据不同类型储层物性变化　规律，制订有针对性的开发方案和生产制度，提高　油藏采收率。　（３）海相砂岩油藏高含水期的油井生产动态　分析和预测、调整井挖潜方案的制订均须充分考虑　不同类型储层长期水驱后物性的变化规律。　参考文献：　［１］黄素，徐怀民，王超，等．海相深层砂岩油藏开发中后　期油层水淹特征［Ｊ］．特种油气藏，２０１４，２１（５）：１０７—　１１１．　［２］王洪光，蒋明，张继春，等．高含水期油藏储层物性变　化特征模拟研究［Ｊ］．石油学报，２００４，２５（１）：５３—５８．　［３］蔡毅，杨雷，赵跃华，等．长期水洗前后双河油田储层　微观特征变化规律［Ｊ］．大庆石油地质与开发，２００４，　２３（１）：２４—２６．　［４］林玉保，张江，刘先贵，等．喇嘛甸油田高含水后期储　集层孔隙结构特征［Ｊ］．石油勘探与开发，２００８，３５　（２）：２１５—２１９．　［５］汪新光，李茂，覃利娟，等．利用压汞资料进行低渗储　层孔隙结构特征分析——以Ｗｌｌ一７油田流沙港组三　段储层为例［Ｊ］．海油石油，２０１１，３１（１）：４２—４７．　［６］彭仕宓，尹旭，张继春，等．注水开发中黏土矿物及其　岩石敏感性的演化模式［Ｊ］．石油学报，２００８，２７（４）：　７１—７５．　［７］朱玉双，曲志浩，蔺方晓，等．油层受水敏伤害时水驱　油渗流特征［Ｊ］．石油学报，２００４，２５（２）：５９－６４．　［８］郭平，张娟，石美，等．水洗对砂岩储集层物性影响实　验研究［Ｊ］．吐哈油气，２０１２，１７（２）：１０６－１０９．　［９］李传亮．地下岩石的润湿性分析——与李正科先生商　榷［Ｊ］．新疆石油地质，２０１３，３４（２）：２４３－２４５．　［１０］胡治华．渤海稠油油田高含水期储层物性变化规律　研究［Ｊ］．长江大学学报（自然科学版），２０１４，１１　（１０）：９１－９４．　［１１］许长福，刘红现，钱根宝，等．克拉玛依砾岩储集层微　观水驱油机理［Ｊ］．石油勘探与开发，２０１１，３８（６）：　７２５－７３０．　［１２］孙晓旭，杨胜来，李武广，等．疏松砂岩油藏冷冻岩心　与常规岩心相渗曲线研究［Ｊ］．断块油气田，２０１２，１９　（４）：４７７—４８０．　［１３］赵振，闰百泉．大庆Ｆ储层孔隙结构特征对油水相渗　曲线形态特征的影响［Ｊ］．复杂油气藏，２０１４，７（３）：　４５－４７．　［１４］杨艳芳，罗静兰，杨金龙，等．姬塬地区长。砂岩储层　渗流曲线特征及其影响因素分析［Ｊ］．高校地质学　报，２０１１，１７（２）：２３１—２３９．　［１５］杜玉山，杨勇，郭迎春，等．低渗透油藏地层压力保持　水平对油水渗流特征的影响［Ｊ］．油气地质与采收　率，２０１５，２２（３）：７２—７６．　［１６］许建红，马丽丽．低渗透裂缝性油藏自发渗吸渗流作　用［Ｊ］．油气地质与采收率，２０１５，２２（３）：１１１—１１４．　［１７］赵琳，王增林，吴雄军，等．表面活性剂对超低渗透油　藏渗流特征的影响［Ｊ］．油气地质与采收率，２０１４，２１　（６）：７２—７５．　［１８］王欢，廖新维，赵晓亮，等．超低渗透油藏分段多簇压　裂水平井产能影响因素与渗流规律——以鄂尔多斯　盆地长８超低渗透油藏为例［Ｊ］．油气地质与采收　率，２０１４，２１（６）：１０７—１１０．　［１９］刘海波．大庆油区长垣油田聚合物驱后优势渗流通　道分布及渗流特征［Ｊ］．油气地质与采收率，２０１４，２１　（５）：６９—７２．　［２０］郑浩，苏彦春，张迎春，等．裂缝性油藏渗流特征及驱　替机理数值模拟研究［Ｊ］．油气地质与采收率，２０１４，　２ｌ（４）：７９—８３．　编辑朱雅楠