（油气田开发工程专业论文）陕北低渗透油田剩余油描述与评价方法研究.pdf

英文摘要 s u b j e c t ：t h es t u d y o n r e m a i n i n g o i l d e s c r i p t i o n a n de v a l u a t i o nm e t h o do f l o w p e r m i b i l i t yo i l f i e i d si nn o r t h e r ns h a a n x i s p e c i a l i t y ： n a m e ：w i n s t r u c t o r l o w - p e r m e a b i l i t y o i l f i e l d sa c c o u n tf o ral a r g ep r o p o r t i o ni no u rc o u n t r ya n dt h e g e o l o g i c a lr e s e r v e sc o v e r1 4 o ft h ec o u n t r y st o t a lp r o v e dr e s e r v e s w h i l et h ed e v e l o p m e n t e f f e c ta n de c o n o m i cb e n e f i ti sr e l a t i v e l yp o o rw h i c hr e p r e s e n t st h el o w - p e r m e a b i l i t yo i l f i e l d s d e v e l o p m e n th a sm o t et e c h n i c a ld i f f i c u l t i e s t h ea v e r a g er e c o v e r yi s 12 6p e r c e n tl o w e ri nt h e d e v e l o p e dl o w - p e r m e a b i l i t yo i l f i e l d st h a n i nt h em i d d l ea n dh i g hp e r m e a b i l i t yo i l f i e l d s i tc a n b es e e nt h a tl o w - p e r m e a b i l i t yo i l f i e l d ss t i l lh a v ec o n s i d e r a b l ep o t e n t i a ls ot h er e s e a r c ho n r e m a i n i n go i ld e s c r i p t i o na n d e v a l u a t i o nm e t h o di nl o w - p e r m e a b i l i t yo i l f i e l d si se s s e n t i a l t h i sa r t i c l ea i m st oa n a l y z et h es t r u c t u r e ，s e d i m e n t a t i o n ，r e s e r v o i ra n dt h ec h a r a c t e r i s t i c o fd e v e l o p m e n to fl o w - p e r m e a b i l i t yo i l f i e l d si nn o r t h e r ns h a a n x i i ta l s oe x p m i m e do nt h e f o r m a t i o nm e c h a n i s ma n dc o n t r o l l i n gf a c t o r so ft h er e m a i n i n go i lf r o mm i c r o - s c a l ea n d m a c r o s c a l e b a s e do ni n s t a n c e ，t h i sp a p e rc a r r i e so na nq u a n t i t a t i v ea n dq u a l i t a t i v e i n v e s t i g a t i o ni n t or e m a i n i n go i lo fl o w - p e r m e a b i l i t yo i l f i e l d si nn o r t h e r ns h a a n x iu s i n ga n u m b e ro fm e a n ss u c ha sr e s e r v o i re n g i n e e r i n g ，t e s t i n gm e a n s ，s e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e s ， r e s e r v o i rh e t e r o g e n e i t ya n df l o wu n i t s i ta l s os h o w st h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e si nt h e r e m a i n i n go i ld e s c r i b ep r o c e s so fl o w - p e r m e a b i l i t yr e s e r v o i ri nn o r t h e r ns h a a n x ic o m p a r i n g v a r i o u sm e t h o d s t h er e s u l t ss h o wt h a t , t oac e r t a i ne x t e n t ，a l lt h ec o n v e n t i o n a lm e t h o d si n d e s c r i b i n gr e m a i n i n go i ld i s t r i b u t i o nh a v el i m i t a t i o n s l a r g es c a l eu s eo fr e s e r v o i rf i n ed e s c r i p t i o nt e c h n o l o g yh a v i n gp u ti n t ot h eo i l f i e l d s d e v e l o p m e n t ，t h en u m e r i c a lr e s e r v o i rs i m u l a t i o nm e t h o di sw i d e l ya c c e p t e da saq u a n t i t a t i v e r e m a i n i n go i lr e s e a r c hm e t h o d t a k i n gc h a n g 一6r e s e r v o i ri nc h u a n k o uo i l f i e l d sa n dc h a n g - 2 r e s e r v o i ri nz h a i k eo i l f i e l d sf o re x a m p l e ，t h ep a p e rd e s c r i b e sq u a n t i t a t i v e l yt h er e m a i n i n go i l d i s t r i b u t i o ni nt h ep l a n e sa n dp r o f i l e s ，t h er e m a i n i n go i lp a r e r n sa n dd i s t r i b u t i o nf o r m s ，t h e r e m a i n i n go i lg e n e t i ct y p e sa n dt h er e m a i n i n go i ld i s t r i b u t i o nc o n t r o l l i n gf a c t o r sa n dm a k e s a c o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n tt ot h er e s i d u a lp o t e n t i a l k e y w o r d s ：l o w p e r m e a b i l i t y ，r e m a i n i n go i l ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o n t h e s i s ：a p p l i e df u n d a m e n t a ls t u d y i i i 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：b 觌。伊x 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录 到中国学位论文全文数据库并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表 或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大 学。 论文作者签名： 导师签名： 日期：伊尸扩 缈 吼竺幽i 1 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 第一章绪论 第一章绪论 我国的石油工业自2 0 世纪以来主要经历了3 个重要的发展阶段，其中包括5 0 年代 恢复和探索期，6 0 年代和7 0 年的高速发展期以及8 0 年代的稳定发展期。我国石油地质 储量大约为9 4 0 x1 0 8 t ，依据我国现有的经济技术条件，最终石油可采量为1 4 0 x1 0 8 t 左 右l l 】o 随着国民经济的快速增长和对环境保护要求的提高，对石油天然气的需求量不断加 大，从1 9 9 3 年起我国石油进口量大于出口量，2 0 0 5 年进口量7 1 8 5 1 0 4 t ，已占全国消 费量的3 0 t 。在当前严峻的经济条件下，在石油天然气供求矛盾日渐突出的情况下， 加强剩余油的分布规律的研究，认识和开发油田剩余油，使已开发油田增加储量，提高 石油天然气的采收率，对我国的经济发展起着重要的作用。 1 1 立题的目的和意义 剩余油一般是通过对地下地质体的认识和改善开采工艺水平等措施可以采出来的油 1 1 。狭义上它与残余油不同，残余油是指未被开采出来的油气，因此剩余油是残余油的 一部分。在广义的情况下剩余油与残余油相同。 我国目前面l 临着低渗透油田开发的严峻挑战，全国陆上低渗透油田地质储量约4 0 x 1 0 s t ，占全国探明储量的1 4 ，广泛分布于全国勘探开发的2 1 个油区。然而由于低渗透 油田开发效果和经济效益相对比较差，说明低渗透油田开发具有更多技术困难。在现已 开发的低渗透油田中，平均采收率只有2 1 4 ，比中高渗透油田的采收率低1 2 6 ，可 见低渗透油田将是今后相当一段时间增储的主要来源 2 - 6 j ，因而搞清低渗透油田的剩余油 分布规律及评价方法，提高低渗透油田的采收率就显得意义深远【l j 。 陕北低渗透油田主要发育在陆相湖盆内，储层的非均质性强、孔隙结构复杂、油层 物性差 7 1 ，因而给勘探开发带来很大困难，采收率普遍较低，尚有大量的剩余油分散在 地下。因此，如何准确描述地下剩余油富集区分布规律，针对不同地区、不同地质特征 以及开发阶段，选取合理的研究方法是至关重要的1 3 j 。 1 2 国内外剩余油的研究现状 剩余油的形成与分布规律研究一直是一项世界性难题，已经成为国际学术会议如世 界石油大会、国际储层表征会议等专业性年会讨论的重要主题之一。在s p e 文献中，有 关剩余油研究的文章连篇累牍【l j 。 国内外有关剩余油分布研究重点主要集中在以下三个方面 9 - 1 2 ：剩余油分布的研 究；剩余油饱和度的测量与监测技术的研究；剩余油挖潜技术的研究。 国外大量的研究结果表明【2 1 ，油藏中剩余油分布形式与数量如下：注水过程中水 未波及到的低渗透夹层中或者是水绕过的低渗透带中的剩余油约占2 7 ；由于地层压 力梯度小，在油不流动的油层部位( 滞留带) 中存在的剩余油占1 9 5 ；未被井钻到的透 西安石油大学硕士学位论文 镜体中的剩余油占1 6 ；在一些小孔隙中被毛细管力束缚的剩余油占1 5 ；以薄膜 状的形式存在于储层岩石表面上的剩余油占1 3 5 ；局部不渗透的遮挡处( 如封闭性断 层) 的剩余油占8 。 根据国内现有各种分析，高含水后期和特高含水采油阶段剩余油的分布主要有以下 几种类型【l l j ：不规则大型砂体的边角地区，或砂体被各种泥质遮挡物分割所形成的滞 油区；岩性变化剧烈，主砂体已大面积水淹，其周围呈镶边或搭桥形态存在的差储层 或表外层；现有井网控制不住的砂体；断层附近井网难以控制的部位；断块的高 部位、微构造起伏的高部位以及切叠型油层的上部砂体；井间的分流线部位；正韵 律厚层的上部；注采系统不完善，如有注无采、有采无注或单向受效等而遗留的剩余 油。 总之，在宏观上，剩余油主要分布在注入水未波及到的或者波及程度比较低的部位； 在微观上主要指由于驱油效率低而遗留的剩余油。剩余油形成与分布主要受沉积相、构 造、储层非均质性以及井网条件的控制。 目前尽管在对剩余油分布规律的认识上比较全面，但是出现一种简单化的趋势。一 般认为剩余油主要分布在：边缘相带，如河床边缘、堤岸相带、边边角角、低渗透差 储层或表外储层；封闭性断层附近、构造高部位与微构造起伏的高点；正韵律厚层 的上部；井间分流线、井网控制不住、注采系统不完善的部位。实际上，在有关剩余 油形成与分布规律的认识上还很不够。特别是对于河流相储层来说，剩余油形成与分布 相当复杂，目前在认识上不够深入细致。 国内外均非常重视发展剩余油饱和度的测定和监测技术，目前在剩余油形成与分布 研究中主要采用取心技术、开发地质学方法以及测井、地震、油藏工程技术等。 ( 1 ) 取心技术。目前国内确定剩余油饱和度最常用的取心方式是密闭取心，但密闭 取心只能密闭不能保持地层压力，而国外常用的压力取心既能密闭又能保压，是一种非 常有效的工具。 ( 2 ) 开发地质学方法。应用开发地质学方法预测剩余油分布的核心内容是通过油藏 地质精细研究，揭示油藏非均质性及其对剩余油分布的控制作用。我国油田开发地质工 作者长期坚持开展油藏精细研究，对“控水稳油 和持续高产稳产起到了非常重要的作 用，研究成果居世界领先水平。国内外对储层非均质性按不同等级和规模进行了研究 ( w e b e r ，1 9 8 6 ；裘亦楠，1 9 9 4 ) 1 3 】，使储层非均质研究向精细化方向发展。通过定量和 综合研究宏观非均质性，从而确定剩余油分布( w j e v a nd eg r a f t , 1 9 9 2 ) l l 引。 ( 3 ) 测井技术。确定剩余油分布的测井技术包括裸眼井和套管井测井。在水驱油田 裸眼井中，采用常规与非常规测井方法探测产层的剩余油饱和度。 ( 4 ) 地震技术。在解决剩余油分布问题中，常用的地震方法有地震反射波法、垂直 地震剖面法( v s p ) 和井问地震法。井间地震法在解决剩余油分布问题上能够发挥极重要的 作用，是目前美国能源部推荐的首选方法。 2 第一章绪论 ( 5 ) 油藏工程方法。应用油藏工程方法确定剩余油分布，主要包括单井化学示踪剂 法、井间示踪剂法、不稳定压力试井、油藏数值模拟和物质平衡计算等方法。国外单井 示踪剂测试方法在理论上和实践上均已基本成熟，此法的现场施工和结果解释技术近年 来得到了很大发展，已能用于各种复杂地层，应用前景良好。 ( 6 ) 根据检查井和生产动态资料分析剩余油分布。前苏联杜玛兹油田在开发晚期钻 了2 4 口评价井，用来研究剩余油储量分布【2 - 3 1 。 1 3 剩余油研究进展和发展趋势 ( 1 ) 精细油藏描述 为了搞清地下油藏复杂而又分散的剩余油分布特征及规律，进行油藏描述时需要建 立能够准确反映地下客观情况的、精细描述油藏非均质特征的三维定量地质模型，向定 量化和精细化发展。一方面充分利用密井网和井间资料，结合地质统计学，采用随机地 质建模技术，建立能够准确预测剩余油分布的精细地质模型；另一方面通过对油藏地质 的层次化研究，达到精细化的目的。 ( 2 ) 多学科综合 油藏的油水关系十分复杂，想要准确描述和评价地下的剩余油分布的难度很大，如 果仅凭单一学科预测剩余油分布存在很大局限性，只有应用多学科理论、方法和技术才 有可能准确地预测剩余油分布。多学科综合研究要求最大限度地采用综合信息、地质、 地球物理、油藏工程等不同学科共享一个数据库，以统一的地质模型为媒介，以预测剩 余油分布为目的，紧密配合，协同攻关。 ( 3 ) 地质条件约束 通过油藏地质精细研究，可以揭示剩余油分布规律及控制因素，为利用其它技术预 测剩余油分布提供了条件。预测剩余油分布的测井、井间预测、油藏数值模拟技术均要 求给定一个地质模型和地质约束条件，同时要求所选取的各种参数( 如剩余油饱和度公式 中的a 、b 、m 、n 值，相对渗透率等参数) 必须有地质上的科学依据1 2 1 。 h ) 动、静态相结合 国内过去开展的油藏描述侧重于静态描述。它主要利用原状地层参数，建立概念模 型和静态模型。而剩余油分布研究则必须开展动、静态相结合的精细油藏描述，在研究 工作中充分利用动、静态资料，考虑储层及流体参数在注水开发过程中的动态变化( 胡杰， 1 9 9 4 ) 。大庆、胜利等油田每年都打得检查井为搞清油藏中的这些变化提供了依据。动、 静态相结合的油藏描述要求地质模型和数值模拟进行一体化研究，动、静结合揭示剩余 油分布。在油藏描述和油井动态分析基础上，研究宏观剩余油分布( 于洪文，1 9 9 3 ) 。 ( 5 ) 预测精度 确定剩余油饱和度的核心是精度，所使用的预测方法、工程项目及费用均和精度直 接相关。通常高于5 个饱和度单位的误差对于三次采油在经济上都可能不被接受，因此， 要求各项参数要尽可能精确，例如孔隙度的准确程度对饱和度就有重要的影响，一个孔 西安石油入学硕士学位论文 隙度单位的误差可能导致几个饱和度单位的变化。根据确定剩余油饱和度的随机误差和 系统误差，通常优先选用压力取心、脉冲中子测井和单井示踪剂测试、核磁测井、“测一 注一测等精度较高的单项技术。虽然这些单项技术精度较高，但进步全面提高精度 必须依靠油藏精细描述，多学科综合、地质条件约束，动、静态结合等先进的预测理论、 方法和技术。 ( 6 ) 剩余油形成条件、分布规律及控制因素研究 国内外比较重视剩余油监测和挖潜技术的发展，相形之下在对剩余油形成与分布的 认识上还不够深入。特别对开发后期特高含水阶段剩余油的形成与分布及演化规律缺乏 足够深刻的认识。应该综合应用地质学、地球物理学、岩石物理学、油层物理学、流体 渗流力学和油藏工程等多学科知识阐明剩余油的形成条件、分布规律和控制因素。 1 4 研究的主要内容 本文以陕北低渗透油田为背景，重点以川口油田长6 油藏、西区寨科注水示范区长 2 油藏为研究对象，开展陕北低渗透油田剩余油描述与评价方法的研究： ( 1 ) 低渗透储层的划分标准，开发特点以及陕北地区鄂尔多斯盆地低渗透油藏的构 造、沉积特征及储层特征。 ( 2 ) 低渗透油藏剩余油的分布规模，包括宏规模、大规模、小规模、微规模以及宏观 剩余油和微观剩余油形成的机理与控制因素。 ( 3 ) 以陕北低渗透油藏为例，应用油藏工程与动态分析方法、测试手段、沉积微相、 流动单元以及储层非均质性方法分析对比了各方法在研究低渗透油藏剩余油过程中的优 缺点。 ( 4 ) 以川口油田w 井区、西区寨科注水示范区为例，应用油藏数值模拟方法对研究 区的剩余油进行了描述与评价，定量研究剩余油、影响剩余油分布的因素分析、剩余油 的分布特征以及成因类型以及综合潜力的评价。通过对寨科注水开发区剩余油分布的研 究以及开发过程中的生产矛盾，提出了配套的调整挖潜措施方案，并进行效果指标预测。 1 5 本文的创新点 ( 1 ) 针对陕北低渗透油藏的构造、沉积等特征，形成一套系统有效的剩余油描述及 评价思路、方法。 ( 2 ) 利用相对渗透率特征曲线结合分流量方程计算单井剩余油饱和度。 4 第二章陕北低渗透油藏特征 第二章陕北低渗透油藏特征 2 1 低渗透储层概述 低渗透储层是一个相对的概念，因不同国家、地区以及不同时期的资源状况和技术 经济条件而定，变化范围较大。根据我国生产实践和理论研究，对于低渗透油层的范围 和界限己经有了比较一致的认识。一般来说，低渗透储层的划分以渗透率为标准【2 1 。 目前比较认同的分类是把渗透率介于o 1 x l o 。5 0 x l o 。g m 2 的储层统称为低渗透油 层。根据实际生产特征，按照油层平均渗透率进一步把低渗透油田分为3 类： 渗透率介于1 0 1 0 - 3 5 0 x 1 0 。3 9 m 2 的油层，油井能够达到工业油流标准，比较接近正 常油层，但由于产量低，必须进行压裂措施才能取得较好的开发效果和经济效益，属于 一般低渗透油田。 渗透率介于1 o x l o - 3 l o x l 0 3 1 a m 2 的油层，与正常油层差别较明显，束缚水饱和度较 高，正常测试达不到工业油流标准，必须采取较大型的压裂改造和其它相应措施才能有 效地投入工业开发，属于特低渗透油田。 渗透率介于o 1 l o 一1 o 1 0 。3 心油层，油层则非常致密，束缚水饱和度很高，基本 没有自然产能，一般不具备工业开发价值。如果其他方面条件有利，如油层厚、埋藏浅、 原油性质好等，同时采取有利于提高油层产能措施，也可进行工业开发，属于超低渗透 油田【2 】。 低渗透储层广泛分布于我国的各个油区，其中延长油矿、四川油田全部为低渗透储 层，长庆、吐哈、吉林、玉门等占的比重也很大，达到5 0 以上。 不同的地质年代均可形成低渗透储层，在已发现的低渗透储层中以中深埋藏深度为 主，多为大中型油藏，原油性质比较好。这些分布特征为进一步勘探低渗透油藏，增加 地质储量，开发低渗透油藏，增加产量奠定了地质基础。 2 2 陕北低渗透油藏构造特征 鄂尔多斯盆地是我国内陆第二大沉积盆地，是一个地史过程中长期稳定发育起来的 大型克拉通叠合盆地，横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区，面积约为3 7 1 0 4 k m 2 。盆地西缘 是中国东部环太平洋构造域与西部古特提斯构造域的结合部；盆地南缘则位于华北、华 南两大地质单元的交接线附近；西南缘以深大断裂为界与祁连褶皱系和秦岭褶皱系紧密 相连；盆地西北缘与阿拉善地块相邻，北部与内蒙地轴呈岛弧状相接；盆地本部在地史 过程中位于华北地台西部，也是中朝准地台的组成部分，虽经历多次构造运动，但均以 整体升降运动为主，所以缺乏内部构造，在现今构造上表现为一个坡降仅为6 r n k m - 8 m k m 、地层倾角不足l 。的西倾大单斜。按其现今构造形态，盆地可划分为伊盟隆起、 渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环向斜及西缘逆冲断裂构造带等六个一级构造单 元。伊陕斜坡由于地下构造简单、表现为一倾角不足1 。的西倾大单斜，所以油气藏类型 西安石油大学硕士学位论文 单一，是全盆地勘探程度最高和成果最为丰富的地区，当前发现的上、下古生界整装气 田和安塞、靖安等中生界亿吨级油田均发育在伊陕斜坡范围内，伊陕斜坡已成为盆地内 部的勘探开发主体。 鄂尔多斯盆地油气资源分布具有横向上南油北气、纵向上下气上油的组合规律。根 据区域构造演化及沉积特征，可分为5 个原型盆地发展阶段，即中晚元古代以浅海碎屑岩 和碳酸盐岩发育为主的裂陷槽盆地，早古生代以陆表海碳酸盐岩沉积为主的复合型克拉 通坳陷盆地，晚古生代到中三叠世以滨海碳酸盐岩逐渐过渡为碎屑岩台地的联合型克拉 通坳陷盆地，晚三叠世到白垩纪的大型内陆湖泊、河流沉积的坳陷盆地，以及新生代内 陆河湖断陷充填型周缘断陷盆地。上述5 个各具特色的原型盆地，受控于不同的大地构造 运动，具有各自独立又相互关联的盆地演化。 根据鄂尔多斯盆地内部及其周边构造变形迹线和区域构造形变特征分析，自三叠系 地层沉积以后，该区中新生代构造应力场可分为四期，具有如下特征： ( 1 ) 印支期 三叠纪末期的印支期构造运动在鄂尔多斯盆地形成了侏罗系和三叠系之间的角度不 整合，部分地区表现为平行不整合，在该界面以下的石炭系三叠系各地层呈整合接触。 根据晋陕边界石炭系三叠系地层中普遍发育的共轭节理以及用盆地内节理和岩石显微 组构分析所求解的主应力产状，印支期构造应力场的最大主压应力轴为1 0 。么2 。，而最 小主压应力轴为1 0 0 。么3 。，中间主应力产状近直立，表现为近南北向水平挤压应力场 特征。根据延长组岩石的声发射a e i 贝i j 试，平均最大有效主应力为9 3 5m p a 。 ( 2 ) 燕山期 鄂尔多斯盆地以燕山中期运动为主，燕山早期运动在本区表现不明显，燕山晚期主 要以东部大面积抬升为主，并使盆地成为向西倾的单倾构造。根据鄂尔多斯盆地及周边 地区侏罗系地层中的纵弯褶皱、共轭节理、初始张节理、剪切带以及岩石显微组构分析， 该时期的构造应力场的最大主压应力轴为3 1 0 。么3 。，最小主压应力轴为4 0 。，中间主 压应力轴近直立。延河剖面4 5 个观察点统计的裂缝产状求解的最大主压应力轴为3 0 0 。 3 1 0 。l 5 。，反映了该时期盆地内北西南东向水平挤压应力场的分布特征( 图1 1 ) 。根 据延长组岩石的声发射a e 沏, t j 试，平均最大有效主应力为8 3 5 m p a 。该时期构造应力场是 控制盆地裂缝形成与分布的主要作用力。 ( 3 ) 喜马拉雅期 由于印度澳大利亚板块的北部朝北偏东方向运移，冈底斯地块较快地向北与羌塘 地块碰撞，使中国西部各地块向北运移与碰撞，从而使鄂尔多斯盆地喜马拉雅期构造应 力场表现为北北东方向水平挤压的特征。应用节理求解最大主压应力轴为3 0 。么2 。，最 小主压应力轴为1 2 1 。，中间主应力产状近直立，反映了该时期北北东南南西水平挤压 应力场的分布特征( 图1 1 ) 。根据延长组岩石声发射a e 钡) j 试，其平均最大有效主应力为 6 2 5 m p a 。 6 第二章陕北低渗透油藏特征 ( 4 ) 新构造期 鄂尔多斯盆地中更新世以来的新构造期应力场的主应力大小和方向可以用震源机制 解、水压致裂法、井壁崩落法等方法实际测量。根据鄂尔多斯盆地周边震源机制解、中 小地震资料以及盆地内用水压致裂法和井壁崩落法的实测资料，该区现今应力场分布以 最大主应力为北东东南西西方向水平挤压和最小主应力为北北西南南东方向水平拉 张为特征，其平均最大水平主应力方向为北东7 0 。 - 8 0 。( 图1 1 ) 。构造差应力值较小， 一般小于1 0 m p a ，这对特低渗透砂岩油层的压裂改造有重要影响。 图卜1鄂尔多斯盆地燕山期、喜马拉雅期和现今应力场分布图 2 3 陕北低渗透油藏沉积特征 鄂尔多斯盆地中生界三叠系延长组是一套以大型内陆凹陷盆地为背景，以河流湖 泊相为主的陆源碎屑岩沉积，由西南和东北两大方向物源控制。 延长组自下而上分为长1 0 - - 长1 共1 0 个油层组，其沉积特征反映了湖盆形成、发展和 消亡的演化全过程【1 5 l 。长1 0 - - - 长9 为湖盆形成发育期，盆地基底沉降，形成湖盆， 沉积物以河流相、滨浅湖相为主；长8 长7 为湖盆扩张期，伴随盆地沉降，湖盆岸线 不断外扩，湖盆发育成熟并达到了全盛时期，整个鄂尔多斯盆地南部均为湖水覆盖，陕 北地区主要为深湖、半深湖相，形成大面积湖相沉积，以灰色深灰色泥岩为主的长7 地层， 成为鄂尔多斯盆地主要生油层；长6 长4 + 5 为湖盆萎缩期，也是三角洲发育期。长6 时期湖盆沉降速度低于沉积物沉积速度，由于沉积作用加强，湖盆周围发育大规模的三 角洲及水下扇三角洲沉积，三角洲及水下三角洲沉积的展布，主要受控于入湖河流的方 向及周边古地形，在盆地的东北部，地势平坦，沿湖岸线向湖心发育了盐池、定边、吴 旗、志靖、安塞、延安、牛武等七大三角洲。它们成群的出现，并不断的向湖心方向推 进，形成湖盆早期的水退、萎缩。至长1 时期，大面积平原沼泽化，湖盆基本枯竭。其中 西安石油大学硕士学位论文 长9 、长7 、长4 + 5 亚期是延长组湖盆演化中的三大湖侵期，尤其是长7 亚期，湖侵达到鼎 盛期，沉积了盆地中生界最好的烃源岩。 大量研究表明，鄂尔多斯盆地可分为两大沉积体系，盆地西南缘晚三叠系延长组长8 、 长6 沉积明显具有多物源、底床形态变化大、沉积基底较陡、搬运距离近、沉积物颗粒粗 细混杂等特点，形成了长8 、长6 水下扇、辫状河三角洲储集体；而盆地东北部晚三叠系 延长组长6 沉积物源较为单一、底床形态平缓、搬运距离远、沉积物颗粒较细，由东向西 主要形成了延安、安塞、志靖、吴旗、盐定等长6 三角洲储集体。 在沉积环境、水动力条件、搬运距离、沉积地形以及成岩作用共同影响下，鄂尔多 斯盆地中生界三叠系延长组主力油藏长8 、长6 均为低渗、特低渗储层。如东北部的安塞 油田王窑区长6 储层渗透率为1 9 1 0 0 l x m 2 、沿河湾长6 储层渗透率仅为0 1 7 x l o 。3 p m 2 、靖 安油田五里湾长6 储层渗透率为1 8 1 x l o 刁岬2 、吴旗油田长6 储层渗透率为o 5 9 x 1 0 弓g r n 2 ； 西南部的西峰油田白马区长8 储层渗透率为1 7 7 x 1 0 一p , m 2 、合水长6 储层渗透率仅为 o 1 l x l o g m 2 。 2 4 陕北低渗透油藏储层特征 2 4 1 储层宏观非均质性 储层宏观非均质性研究主要是描述岩性、物性、含油性及砂体连通性在纵横方向上 的变化。主要表现为层间非均质性、平面非均质性和层内非均质性三个方面。 ( 1 ) 层间非均质性 层间非均质性是指储层之间控制流体储集和流动的地质因素的差异，是对一个油藏 或一套砂泥岩间互含油层系的总体研究，属于层系规模的储层描述。它是引起注水开发 过程中层间干扰、水驱效果、单层突进以及剩余油分布状况的内在原因。层间非均质性 是选择开发层系、分层开采工艺技术的依据。层间非均质性研究以各油组为评价单元， 一般选择单砂体厚度、分层系数、变异系数、突进系数、级差、隔层分布特征来表征单 砂体的规模、渗流质量及层间分异程度。 鄂尔多斯盆地特低渗透储层砂层密度在0 - - 9 7 之间，其中0 - - 2 9 的占2 9 3 ， 3 0 - 5 0 的占2 7 7 ，5 1 1 0 0 的占4 3 0 ，主要集中在3 0 - - 7 0 之间，平均4 4 7 。 ( 2 ) 平面非均质性 平面非均质性是指控制油层分布、影响流体储集和流动的地质因素在平面上的变化， 主要包括砂体几何形态、砂体规模与连续性、砂体连通性、油层微型构造、砂体内孔隙 度、渗透率的平面变化及方向性、砂岩厚度和有效厚度的平面变化。 砂体几何形态、砂体规模及连续性、砂体连通性 鄂尔多斯盆地砂体几何形态可分为席状砂、带状砂、土豆状砂、树枝状砂四类，其 中以带状砂最为发育( 图1 2 ) 。 8 第二章陕北低渗透油藏特征 * ，铲 群 ? 善喾f l 。i 摹 ，? 箝碧黪 毒臻；。 谚譬一”嗫黼霹 二：i 墨裁。 一 ( a ) 鄂尔多斯盆地长8 砂体分布图( b ) 鄂尔多斯盆地长6 砂体分布图 图1 2 鄂尔多斯盆地砂体分布形态图 物性分布特征 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6 长8 储层孔隙度、渗透率等在甲面卜的展布均具有 较强的非均质性( 图i 一3 图1 _ 4 ) ，总体上砂岩厚度大的区域，物性好，古油饱和度高， 砂层薄的区域则相反。储层平面非均质性受砂体的发行程度和沉积微相的控制。以三角 洲前缘水下分流河道为主的砂体厚度大，物性好；三角洲前缘河口砂坝及前缘席状砂体 次之。在砂体的发育程度上以连片、多层状叠置的砂体发育区储层物性好，均质程度高， 而分隔的或网状的砂体储层非均质性强，它们之自j 的物性也较差。 图卜3 鄂尔多斯盆地长8 渗透率等值线图图1 - 4 鄂尔多斯盆地长6 渗透率等值线图 层内非均质性 层内非均质性是指在个单砂层规模内部，垂向上控制和影响储层内流动、分布的 综合地质因素。主要研究粒度韵律特征、层理构造、渗透率韵律、垂直渗透率和水平渗 透牢的比值、渗透率非均质程度、泥质夹层的分布频率和分布密度。一般而言，不同渗 透率特征具有不同的水淹形式，造成层内开发效果及剩余油分布特征也不相同。 曲安右油大学硕十学何论文 鄂尔多斯盆地长8 层渗透率最小值为00 2 1 0 。g m 2 ，最大值为1 00 9 1 0 。g m 2 ，变异系 数值在o5 2 8 5 0 3 之间，突进系数值在l4 5 1 37 5 之间，级差值在22 7 1 76 6 之间。长6 层变异系数一般在o2 3 06 9 ，渗透率级差在31 3 3 2 9 ，渗透率突进系数l7 6 2 2o 。从 沉积韵律来看，主要受沉积相带控制，在河口砂坝沉积区主要以反韵律为主，在分流河 道主要以_ i f 韵律和复合韵律为主。 综上所述，沉积相带是鄂尔多斯盆地层内非均质性的主要影响因素。 2 4 2 储层微观特征 ( 1 ) 孔隙类型 鄂尔多斯盆地主要发育原生孔隙和次生孔隙，也存在少量的微裂隙。 原生 l 隙 原生孔隙主要指碎屑颗粒的粒问孔隙，包括残余粒日j 孔( 周1 - 5 ) 和杂基微孔( 图1 6 ) 。 图1 6z d 5 4 井长6 杂基微孔 次生孔隙 次生孔隙包括溶蚀孔隙( 图1 7 ) 、粒问溶孔( 图1 - 8 ) 。 第二章陕北低港适油藏特征 ( a ) 庄1 2 51 9 井长6 成岩缝( b ) 庄5 8 2 2 井长8 石英裂缱 圈1 9 微裂缝 ( 2 1 孔喉结构特征 通过对常规皿汞、铸体薄片图像、恒速压汞等资料分析可知，鄂尔多斯盐地特低渗 透储层孔喉结构特征为：孔隙喉道均偏细，多属小孔隙微喉道：喉道分布具有双蜂 和偏悫特征：渗透率小于1x l o 。啪2 时，喉道分布集中，蜂值半径所占比例高；而渗透 西安石油大学硕士学位论文 率大于l x l o o m 2 时，喉道分布范围宽，峰值半径所占比例较低；随着渗透率的增大， 较大喉道的数量增加幅度较大，喉道不集中，分布范围广；储层性质在微观上完全受 喉道控制；油藏微观非均质性较强，较大的喉道为特低渗透油藏中油水渗流作出了重 要贡献。 以上特征表明，鄂尔多斯盆地储层微观非均质性较强( 表1 1 ) 。 表1 - 1三叠系延长组长6 长8 储层子l 隙结构参数( 长庆油田) 渗透率平均喉道半 主流喉道半 相对分选系 井号均质系数 ( 1 0 - 3 岬2 )径( 岬)径( 岬)数 0 1 70 4 6o 5 l0 3 70 6 长6 0 1 70 40 4 60 2 70 8 l 0 2 50 5 20 6 90 1 2o 5 3 0 3 80 60 7 70 5 3o 3 2 0 5o 7 21 1 4o 3 10 5 4 0 9 40 9 81 80 0 9 o 7 l 1 7 22 5 33 5 80 2 20 6 8 长8 3 1 42 73 5 4o 3 50 5 4 4 72 8 l 3 7 1 0 3 0 5 9 6 42 7 53 7 20 3 l0 6 4 8 0 83 2 94 3 3o 3 6o 5 5 1 3 2 53 5 64 5 10 3 50 6 1 2 4 3 储层润湿性和敏感性 ( 1 ) 储层润湿性 长庆油区三叠系延长组长8 长4 + 5 储层岩心分析表明：长4 + 5 储层属中性偏亲水； 长6 储层以中性为主；长8 储层整体上以中性为主，仅在西峰油田白马区表现为中性弱 亲油，镇北表现为中性偏弱亲油。 ( 2 ) 储层敏感性 储层敏感性包括水敏、酸敏、盐敏、碱敏、速敏以及应力敏感，前五种敏感性一般 通过室内岩心流动试验进行评价，应力敏感一般通过岩心在不同覆压下岩石的气测渗透 率和孔隙度的变化、以及岩石的压缩系数来综合评价。统计长庆油田三叠系延长组长8 长4 + 5 储层岩心流动试验可知：三叠系延长组地层表现出弱速敏、弱水敏、弱盐敏、中 等偏弱酸敏、弱碱敏特征。 2 4 4 温压系统 根据对鄂尔多斯盆地三叠系特低渗油藏已开发区块的原始地层压力、油藏埋深、地 层温度统计，其压力系数一般在0 6 2 - 0 8 9 ，平均0 7 4 ，为低压油藏；地饱压差较小，一 般2 9 4 m p a - - - 6 3 8 m p a ；地层温度一般为4 0 8 0 ，地温梯度为3 0 。c 1 0 0 m - - 3 2 l o o m ，属正常温度系统。 2 4 5 储层流体性质 ( 1 ) 原油性质 1 2 第二章陕北低渗透油藏特征 鄂尔多斯盆地特低渗透油田原油物性较好，地面原油具有低比重、低粘度、低沥青 质、低凝固点、低初馏点以及不含硫、不含蜡等特点。地层原油粘度1 4 8 - 4 3 m p a s ，平 均为2 3 9m p a s ，地层原油密度0 6 9 3 - 一0 8 r i l l ，平均为0 7 5 2 9 m l ，气油比4 7 8 9 7 3 8 m 3 t ， 平均为7 2 8 2 m 3 t ( 表1 2 ) 。 表卜2 地层原油物性数据表 油层压力饱和压力压缩系数地层原油粘度气油比 体积地层原油密 溶解系数 天然气相 层位 ( m p a )( m p a )( 1 0 - 4 m p a )( m p a 。s )( m t )系数度( e d n a )f m 3 m 3 m p a ) 对密度 长4 + 5 1 0 5 2 8 5 9 34 34 7 81 3 30 86 9 51 1 4 4 长61 0 2 48 7 59 8 91 8 3 37 8 71 2 1 20 6 9 37 4 31 1 4 3 3 长81 5 2 2l o 81 2 4 6 71 4 8 09 7 3 8 31 2 8 40 7 4 67 6 4 81 1 4 1 平均 1 1 3 4 08 8 2 81 0 5 3 92 3 9 37 2 8 2 l1 2 5 60 7 5 2 7 4 8 9i 1 4 3 ( 2 ) 地层水性质 长4 + 5 、长6 、长8 地层水以高c a 2 + 、高k + + n 矿、高b a 2 + 、低h c 0 3 。为主，少含或不含 c 0 3 2 - 和s 0 4 2 离子，矿化度高达7 0 9 l 1 3 2 9 l ，为典型高矿化度地层水( 表1 3 ) 。 表1 - 3 地层水化学特征数据表 k + + n a +c a 2 + m g 2 + b a 2 +c l 。 s 0 4 2 。c 0 3 2 。 h c o j 。 总矿 层位水型 m 玑m r d lm 叽m g ，lm g lm e d lm e ；lm g le d l 长4 + 53 9 4 3 98 8 4 91 2 6 61 6 9 38 0 9 0 7o01 7 31 3 2 3 3c a c l ， 长6 6 9 8 5 1 9 0 0 2 1 8 1 2 04 4 3 8 0 0o 2 0 0 7 0 7 0c a c l ， 长81 6 9 1 46 7 1 23 4 76 7 23 9 2 2 802 44 6 16 4 3 6 c a c l 2 ( 3 ) 原油伴生气性质 鄂尔多斯盆地三叠系油层伴生气的非烃组分具有二氧化碳含量低、氮气含量较高的 特点。对比盆地内长8 、长6 、长4 + 5 ，伴生气的甲烷含量相对较高，重烃含量较高，在 3 0 - - 6 0 之间( 表l - 4 ) 。 表1 - 4 油田原油伴生气组分组成特征 层位c h c 2 h 6c 3 h 。i c 4 i c l l on c 4 h l oi c 5 h 1 2n c s h l 2i c j i s 4n c 6 h 1 4c 0 2n 2 空气含烃 长4 + 57 1 2 71 0 9 21 0 4 51 1 l2 2 9o 3 20 5 2o 1 60 1 7o 5 022 9o 3 39 7 2 l 长6 5 7 1 61 3 2 51 6 3 9 1 9 258 9 o 8 71 6 lo 4 20 5 20i o1 8 61 3 49 8 0 4 长85 3 1 51 3 4 22 0 2 83 o l6 5 1o8 01 1 9o 3 30 1 6 0 1 2o 9 65 9 89 88 5 2 5 陕北低渗透油藏开发特点 ( 1 ) 微裂缝相对发育 低渗透砂岩油田一般都发育裂缝。该类油田储层物性较差，孔隙度，渗透率比较低。 流体在流动过程中，裂缝可起到双重作用，一方面通过裂缝，地下的原油快速流向井底， 可提高油井的产量；另一方面如果注入水沿裂缝向油井高速推进，会使油井迅速见水， 导致水淹。 ( 2 ) 油井见水后，采液和采油指数急剧下降 室内实验和现场生产均表明，低渗透油井存在一个普遍现象，即油井见水后采液和 西安石油大学硕士学位论文 采油指数急剧下降。 ( 3 )