不同物性储层微观渗流特征差异研究

SINOGLOBAL ·57畹町1，1，张章1，2，(1.陕西延长石油油气勘探公司，陕西716000；2.西学地质学系大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069；3.陕西延长石油集团，陕西716000)摘要针对目前特低渗透储层开发难的特点应用真实砂岩微观模型对高、低渗不同物性储层微观渗流特征差异进行分析研究研究表明不同物性储层微观渗流特征差异显著高低渗模型的驱油效率平均相差19％储层物性及水驱油体系的能量耗散和能量释放、驱替压力、孔隙结构非均质性是影响高、低渗模型微观渗流特征和驱油差异的主要因素在低渗模型中采用降阻剂驱替后驱油效率提高11%。经过分析建议低渗储层通过储层改造或通过非常规水驱来改善油层水驱效果。真实砂岩微观模型特低渗透油层微观渗流驱油效率影响因素降阻剂鄂斯盆地研究区内发现大量油气显示异常的储层。岩心分析实验表明，其中有很大一部分岩心分析渗透率K0.3×03μm2左右且目前对该类特低渗储层的流体渗流特征研究尚浅开发存

注水

采油出口孔隙空间在很大。因此针对目前特低渗储层开发难的特点[1]本文以鄂尔多斯盆地的A油田为例应用真实砂岩微观模型[2~7]对不同物性储层的微观渗流特征进行了研究为开发特低渗储层提供了科学的依据孔隙空间目前主要使用光刻仿真模型和真实砂岩微观孔隙模型对大部分注水开发中有关渗流特征的问题进行可视化研究本研究使用的是真实砂岩微观孔隙模型该模型是研究区的实际油层岩心经抽提、烘干、切片、磨平等工序之后粘夹在2块优质玻璃之间制作而成。模型尺寸约为2.5cm×2.5cm，承压能力为0.2MPa耐温200加压耐温能力为100℃。由于制作精细，砂岩模型较完整地保留了实际油层的孔隙结构、填隙物及岩石表面物理性质，使研究结果可信度较其他模型大大增加该模型有一个注水和一个采油出口(见图1)，单模型可用于研究微观渗流特征多个单模型的组合可用作储层宏观非均质性及水驱油渗流特征的研究。

1一般真实砂岩微观孔隙模型示意图为了更模拟地层条件下的流体运动情况本试验采用根据研究区实际地层原油性质配制而成的模拟油其黏度约为2～3mPa·s。为了在实验过程中便于观察在模拟油中加入了少量油溶红，使其呈红色实验用模拟水是根据实际地层水离子组成及矿化度配置而成黏度约为1.0mPa·s为了本次实验的研究步骤为：①将实验模型抽真空后饱和地层水②油驱水实验③水驱油实验。在水驱油实验过程中微观模型水驱倍数为2～3倍孔隙体积实验压差为0.03～0.20MPa由于研究的主要对象是特低渗储层水驱油过程中驱替压力几乎达作者简介：畹町，助理工程师，2005年毕业于西北大学地质学系目前主要从事技术管理工作。E·58 SINOGLOBAL到模型的最大承压能力，即0.20MPa整个实验过程可以通过显微镜和图像系统直接观察实时记录流体在实际油层岩石孔隙空间的渗流特征本次试验采取计算机定点扫描照相比较统计法对剩余油进行统计与以往使用的显微镜目估统计法相比数据统计精度大大提高实验结果也更为可靠。不同物性储层水驱油微观渗流特征差异研究水驱油渗流特征不同剩余油多寡和最终开采效果也不同[1～5]。因此研究水驱油渗流特征可为后续采取针对性措施提高油层采收率提供依据。不同物性储层水驱油微观渗流特征差异实验表明，高、低渗储层水驱油微观渗流特征差异显著。实验中观察到对于低渗模型(K<0.3×10-3μm2注入水往往很难进入模型内部而注入水能够进入的模型水驱油路径一般较单一逐渐提高驱替压力时，水驱油路径变化甚微，注入水沿着原已形成的路径到达出口油水分布变化很小驱油效率很低平均为40％相对于低渗模型而言高渗模型K.33μm2)在水驱油过程中注入水较易进入模型内部在驱替压力较低时就有多条水驱油路径进入岩样附近，注入水在模型内部波及比较均匀，逐渐提高驱替压力，处的水驱油

路径缓慢而均匀地向模型内部延伸并交织成网状油水分布发生了明显的变化，驱油效率较高，平均为59％。高、低渗模型水驱油微观渗流特征及驱油效率影响因素分析分析认为，影响高、低渗模型微观水驱油渗流特征及驱油效率的主要原因有以下3个方面储层物性及体系的能量耗散和能量释放驱替压力、孔隙结构非均质性其中物性及体系的能量耗散和能量释放是导致高、低渗模型微观水驱油渗流特征及驱油效率差异的首要因素驱替压力和孔隙结构非均质性也对其有一定程度的影响。物性及体系的能量耗散和能量释放本次研究认为物性[3[8～10是影响高流特征差异的首要因素从实验结果可知(1)，对于物性极差的模型在油水驱替过程中，提高驱替压力，甚至达到模型的最大承压范围，注入水仍旧不能进入模型内部，驱油效率为零。对于注入水能够进入的低渗模型，在油水驱替过程中，注入水在高压下强行进入，指进现象非常普遍，形成相对单一的水驱油路径，从而造成驱替不均匀的现象发生。表1高低渗模型驱油效率统计表实验类型模型号渗透率/10驱替压力低渗模型驱油效率%102注入水不进3注入水不进4注入水不进5注入水不进6注入水不进7注入水不进5高渗模型驱油效率%895注入水不进注入水不进注入水不进产生这一结果的原因是从能量的角度出发，油水岩石是一个远离平衡的开放体系当水驱油压力较高时体系受到的外载作用也很大弥散在体

系内部的微细缺陷不断演化从无序分布逐渐向有序发展最终向某一方位汇聚，导致整体失稳，引起模型内部水驱油过程中注入水的突进路线从热力畹町等.不同物性储层微观渗流特征差异研 ·59学上看油水岩石组成的体系在注入水驱替过程中，高压入水沿孔道较粗的且最为捷径的路线突进这一现象是一种能量耗散的不可逆过程其中也包含着能量释放因此高压下注入水在低渗模型内部的突进过程实质上是能量耗散和能量释放的全过程在注入水突进的瞬间主要是以能量释放作为源动力因此就产生了在高压下水驱油注入将沿孔道较粗的且最为捷径的路线突进快速前进)，最终形成了单调的水驱路线高渗模型的物性相对较好注入水在高渗模型内部驱替均匀水驱路径交织成网状产生该结果的原因是高渗模型孔道较粗孔隙空间内部孔道相互连通性好体系能量释放的路径也就多体系可通过能量释放很快达到稳定状态在压力的作用下注入水易进入孔隙空间且由于与粗孔道相连的孔道较多注入水则沿着这些较粗的、相互连通的孔道蜿蜒曲折缓慢地前行，最终形成了交织成网状地水驱油路径。综合以上分析物性及体系的能量耗散和能量释放原理是导致高、低渗储层渗流特征和驱油效率差别的主要因素。研究认为，驱替压力对高、低渗储层微观渗流特征和驱油效率的提高均有影响低渗模型驱油效率的提高不明显最终驱油效率平均为40%，甚至在模型的最大承压数值0.20MPa时注入水仍旧不进入模型，驱油效率为零；高渗模型驱油效率提高显著，最终驱油效率平均为59％在渗流特征方面，对于注入水能够进入的低渗模型在注入水驱油过，提高驱替压力，注入水在低渗模型内部的水驱油路径略有扩展，但变化甚微；但对于物性极差的低渗模型，伴随着驱替压力的提高，注入水仍旧不进入模型。对于高渗模型，在注入水驱油过，在较低驱替压力入水就能进入模型内部，伴随着驱替压力的提高注入水在高渗模型内部的波及面积逐渐扩大。综上可知驱替压力对高低渗模型渗流特征和驱油效率都有一定程度影响但对低渗模型的影响微弱且从高、低渗模型内部的渗流特征变化和驱油效率提高之间的对应关系可以看出渗流特征的变化和驱油效率的提高是相关的换言之有效地改善流体在模型内部的渗流特征，可提高驱油效率。

孔隙结构非均质性本次选取的实验模型(高渗模型组、低渗模型组)，模型内部都具有相对较好的均质性从1可看出对于高渗模型最终驱油效率的值分布在30%～79%之间对于低渗模型最终驱油效率的值分布在33%～44%孔隙结构非均质性是造成这一差别的原因在高渗模型之间对于孔隙结构均质性强的模型注入水在其内部驱替不均匀导致其最终驱油效率较孔隙结构均质性好的模型低，最终驱油效率的最大值和最小值之间甚至相差49％；在低渗模型之间，最终驱油效率的最大值和最小值之间相差11％低渗模型之间最终驱油效率差值较高渗模型低，分析认为，高、低渗模型之间流体渗流特征的差异是导致这一差距的原因。降阻剂在改善低渗储层水驱油微观渗流特征和开采效果中的应用从以上分析可见常规水驱在低渗透油藏开发中效果甚微单纯依靠提高注入水驱替压力对低渗储层驱油效率的提高及渗流特征的改变效果不明显因此对于低渗储层的开采非常规水驱是一种提高低渗储层采收率的有效。为了研究非常规水驱在改善低渗储层水驱油微观渗流特征和开采效果中的作用本次实验在低渗模型常规注入水驱后在最后一个驱替压力下用非常规水驱熔液X降阻剂驱替(由A油田提供)比较相同驱替压力下同一低渗模型分别用注入水和降阻剂驱替后二者水驱油微观渗流特征和开采效果的差异研究表明采用降阻剂驱后的低渗模型，其驱油效率比同压入水驱替的驱油效率平均提高11％将降阻剂在低渗模型内部的渗流特征与相同条件入水对比可知，降阻剂沿着原注入水驱替过形成的水驱油路径到达模型出口，并且在原水驱油路径的基础上向周围略有扩展换言之，对于低渗储层非常规水驱在改善其水驱油微观渗流特征和开采效果方面具有一定作用。①不同物性高低渗模型微观渗流特征差异显著。对于低渗模型只要注入水进入模型内部水驱油路径便快速形成逐渐提高驱替压力水驱油路径变化甚微并且对于物性极差的特低渗模型注入水无法进入模型内部相对于低渗模型而言高·60 SINOGLOBAL渗模型在水驱油过，当注入水驱替压力较低时，有多条水驱油路径进入岩样附近，注入水在模型内部驱替均匀，逐渐提高驱替压力，水驱路径交织成网状油水分布发生明显的变化。正是高、低渗储层渗流特征的差异造成二者驱油效果差别也较大，二者驱油效率平均相差可达19％。②储层物性及水驱油体系的能量耗散和能量释放、驱替压力、孔隙结构非均质性是影响高、低渗模型微观渗流特征和驱油效率差异的主要因素，其中储层物性及水驱油体系的能量耗散和能量释放是首要因素，驱替压力对其有一定程度的影响，但是对于低渗储层如果单纯依靠增大水驱驱替压力提高驱油效率，效果甚微。③采用A油田提供的X降阻剂对注入水驱替后的低渗模型在同压下驱替驱油效率与同压下注入驱替水相比平均提高11％，降阻剂在低渗模型内部原注入水驱路径的基础上向周围略有扩展。综合以上分析建议在低渗透油藏开发过程中对低渗储层进行改造或通过非常规水驱来改善油层水驱效果。

参考文献蒋凌志顾家裕中国含油气盆地碎屑岩低渗透储层的特征及形成机理[J].沉积学报，2004，22(1)：1418.孙卫曲志浩安塞特低渗透油田见水后的水驱油机理及开发效果分析[J].石油实验地质，1999，21(3)：256260.朱玉双，曲志浩，蔺方晓，等.油层受水敏时水驱油渗流特征[J].石油学报，2004，25(2)：5964.曲志浩孔令荣低渗透油层微观水驱油特征[J西北大学学报自然科学版，2002，32(4)：329赵阳曲志浩裂缝水驱油机理的真实砂岩微观模型实验研究[J石油勘探与开发，2002，29(1)：116贾红育，曲志浩.注水开发油田油层结垢机理及油层[J].石油学报，2001，22(1)：5862.沈平平.油水多孔介质中的运动理论和实践[M].：石油工业，2000：5064.谢和平彭瑞东鞠杨等.岩石破坏的能量分析初探[J岩石力学与工程学报，2005，24(15)：26042608.戚承志钱七虎.关于岩石的剥离破坏过程及混合破坏准则[J].世界地震工程，2002 尤明庆华安增岩石试样破坏过程的能量分析[J岩石力学与工程学报，2002，21(6)：778781.(编辑刘燕AStudyonDifferentialMicroSeepageFlowsbetweenReservoirswithDifferentPetrophysicalPropertiesOuyangWanding1，LiuBao1，ZhangZhang1，ZhuYushuang2，Cui(1.Oil&GasExploration，ShaanxiYanchangPetroleumGroup，YananShaanxi716000；2.StateKeyLaboratoryofContinentalDynamics，DepatmentofGeology，NorthwestUniversity，i′Shaanxi710069；3.ShaanxiYanchangPetroleumGroup，YananShaanxi ]Becauseofdifficultdevelopmentofreservoirswithverylowpermeability，thedifferentialmicroseepageflowsarestudiedbetweenreservoirswithhighandlowpenetrabilitybyusingamicromodeloftruesandstone.Theresultsshowthatthereareremarkabledifferencesinmicroseepageflowsbetweenreservoirswithhighandlowpenetrability，withtheiraveragedifferenceinoildiscementeffici