鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7油層微觀滲流特征及其影響因素研究——以胡尖山油田安83區(qū)為例

李 珊，朱玉雙，張翠萍，茍永俊，周創(chuàng)飛1，

(1.西北大學(xué) 大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069;2.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069;3.長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西 西安 710018)

隨著盆地勘探程度的不斷提高，近些年鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油層不斷獲得突破，且發(fā)現(xiàn)了多個(gè)含油富集區(qū)。目前關(guān)于鄂爾多斯盆長(zhǎng)7地層的研究主要停留在烴源巖層面上［1－2］，而對(duì)其油層微觀水驅(qū)油特征的研究和認(rèn)識(shí)尚少，因此本文通過真實(shí)砂巖模型對(duì)安83區(qū)長(zhǎng)7油層微觀水驅(qū)油特征及主要的影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 真實(shí)砂巖模型制作

選用研究區(qū)長(zhǎng)7儲(chǔ)層代表性天然巖心，經(jīng)抽提、烘干、切片、磨平等工序之后，粘貼在兩片玻璃之間制作而成的。模型尺寸約為 2.5×2.5 cm2，承受壓力能力為 0.2 MPa。由于其精細(xì)的制作技術(shù)，它保留了儲(chǔ)層巖石本身的孔隙結(jié)構(gòu)特征、巖石表面物理性質(zhì)及部分填隙物，使研究結(jié)果可信度較其它模型大大增加［3］。

1.2 實(shí)驗(yàn)流體和實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)用模擬水和模擬油是根據(jù)實(shí)際地層水的礦化度、離子組成和原油的性質(zhì)配置而成，為了實(shí)驗(yàn)便于觀察，模擬水中加入少量甲基藍(lán)呈藍(lán)色，模擬油中加入少了油溶紅，呈紅色。

實(shí)驗(yàn)步驟是模擬油氣進(jìn)入儲(chǔ)層和注水開發(fā)過程進(jìn)行的。首先將真實(shí)砂巖模型抽真空飽和模擬地層水，然后油驅(qū)水至束縛水狀態(tài)，最后進(jìn)行水驅(qū)油。在油水兩相驅(qū)替過程中觀察微觀油水兩相滲流特征、殘余水和殘余油特征，計(jì)算原始含油飽和度和水驅(qū)油效率。

2 微觀油驅(qū)水滲流特征

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)7油層微觀油驅(qū)水過程主要有均勻型和非均勻型，以非均勻驅(qū)替為主。本文所謂的均勻型就是驅(qū)替相前緣均勻推進(jìn)，驅(qū)替相波及面積大而均勻［4］(見圖1a);非均勻型包括指狀型和網(wǎng)狀型，指狀驅(qū)替型指驅(qū)替相前緣初期成指狀突進(jìn)，隨著驅(qū)替的進(jìn)行，指狀突進(jìn)逐漸變寬，相互之間逐漸連成一片［5］(見圖 1b);網(wǎng)狀型是指驅(qū)替相前緣有多個(gè)突進(jìn)，驅(qū)替過程中逐漸結(jié)成網(wǎng)狀滲流通道，隨著驅(qū)替的進(jìn)行，網(wǎng)狀滲流通道逐漸變小、變密［6］(見圖1c)。長(zhǎng)7油層不同的驅(qū)替類型最終形成的油水分布有一定的差異(見圖2)，非均勻驅(qū)替得到的含油飽和度明顯低于均勻驅(qū)替，平均低 16.5%(見表 1)，而且油水分布不均勻。不論是均勻驅(qū)替還是非均勻驅(qū)替，油驅(qū)水后，形成的微觀束縛水主要有繞流、簇狀、孤島狀等形式，非均勻驅(qū)替會(huì)形成更多的繞流束縛水。

圖1 長(zhǎng)7油層微觀驅(qū)替類型

圖2 長(zhǎng)7油層不同驅(qū)替類型形成的繞流束縛水狀態(tài)

3 微觀水驅(qū)油滲流特征

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明(見表2)，水驅(qū)油過程中多數(shù)模型為非均勻驅(qū)替，主要為網(wǎng)狀驅(qū)替類型，其次為指狀驅(qū)替，均勻驅(qū)替類型較少;并且均勻驅(qū)替較非均勻驅(qū)替平均水驅(qū)油效率高14.6%。殘余油類型與孔隙介質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其表面性質(zhì)有關(guān)，也與驅(qū)替條件有關(guān)［7－8］。鏡下觀察表明，本區(qū)殘余油類型主要為繞流形成的不同尺度的簇狀殘余油(見圖3)，其次為盲孔殘余油、膜狀殘余油以及部分串珠狀、孤立狀殘余油等。

表2 長(zhǎng)7油層驅(qū)替類型與微觀水驅(qū)油效率關(guān)系

4 影響長(zhǎng)7油層微觀水驅(qū)油效率的主要因素

4.1 儲(chǔ)層巖石滲透率對(duì)水驅(qū)油效率的影響

對(duì)于大多數(shù)儲(chǔ)層來說，儲(chǔ)層滲透率越大，則其最終水驅(qū)油效率越高［9］。但是從表3可以看出該區(qū)的滲透率和最終驅(qū)油效率并未呈現(xiàn)這一規(guī)律，分析其原因認(rèn)為研究區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性是影響驅(qū)油效率的主要原因。儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng)，殘余油越多，驅(qū)油效率越低。

表3 長(zhǎng)7油層滲透率對(duì)水驅(qū)油效率的影響

圖3 長(zhǎng)7油層微觀水驅(qū)油繞流形成的殘余油

4.2 驅(qū)替壓力對(duì)水驅(qū)油效率的影響

鏡下觀察表明，提高驅(qū)替壓力后，長(zhǎng)7儲(chǔ)層砂巖模型油水分布出現(xiàn)兩個(gè)方面的變化，一方面孔隙中油膜厚度減薄，甚至被剝離;另一方面壓力使細(xì)小孔道中的殘余油重新參與流動(dòng)，繞流形成的簇狀殘余油明顯減少，驅(qū)油效率明顯增高［10－11］(見圖 4)，本文實(shí)驗(yàn)壓力范圍內(nèi)微觀水驅(qū)油效率隨驅(qū)替壓力提高了10%～20%。故在實(shí)際注水過程中，控制合適的注采井壓差對(duì)提高驅(qū)油效率和降低經(jīng)濟(jì)成本十分重要［12］。

圖4 長(zhǎng)7油層驅(qū)替壓力對(duì)微觀水驅(qū)油效率的影響

4.3 孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性對(duì)水驅(qū)油效率的影響

通過壓汞資料分析了各模型儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)的分選系數(shù)，并與其微觀水驅(qū)油效率建立了關(guān)系。結(jié)果表明(見圖5)，儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)分選系數(shù)越大，微觀水驅(qū)油效率越低，并呈較好的線性關(guān)系，表明微觀孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性對(duì)驅(qū)油效率的影響較大。

5 結(jié)語(yǔ)

1)研究區(qū)長(zhǎng)7油層油水微觀驅(qū)替類型 主要為非均勻驅(qū)替，含油飽和度和最終水驅(qū)油效率均較低;

2)影響長(zhǎng)7油層微觀水驅(qū)油效率的主要因素是儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)的均質(zhì)性和驅(qū)替壓力，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性越強(qiáng)及驅(qū)替壓力越低微觀水驅(qū)油效率就越低。

圖5 分選系數(shù)與最終驅(qū)油效率關(guān)系

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