大凌河油層蒸汽開(kāi)采方案優(yōu)化研究

大凌河油層蒸汽開(kāi)采方案優(yōu)化研究

中國(guó)稠油油藏的儲(chǔ)層主要由多層互層巖屑巖組成，具有高孔隙、高滲透、平滑結(jié)合等特點(diǎn)。非均質(zhì)性嚴(yán)重，礦區(qū)難度大。目前主要采用蒸汽吞吐技術(shù)開(kāi)采稠油,高溫、高壓、高pH值的蒸汽注入油層與儲(chǔ)集層中的碎屑顆粒及填隙物等相互作用,會(huì)對(duì)儲(chǔ)集層造成一定損害。分析稠油儲(chǔ)集層的巖礦特征,揭示非均質(zhì)性對(duì)蒸汽熱采的影響,對(duì)制定開(kāi)采措施具有重要意義。1沙三中亞段大凌河油層組構(gòu)模型曙光油田杜212區(qū)塊位于遼河坳陷西部凹陷西斜坡中段曙光南二家屯古鼻狀構(gòu)造的西南翼,為稠油開(kāi)采區(qū),分為杜239塊、杜210塊、杜408塊和杜411塊,杜239塊和杜210塊為主力含油斷塊(見(jiàn)圖1)。沙三中亞段大凌河油層為研究區(qū)主力油層,分為上、下兩個(gè)油層組(Ⅰ、Ⅱ),各油層組內(nèi)分為兩個(gè)砂層組(Ⅰ1、Ⅰ2,Ⅱ1、Ⅱ2),儲(chǔ)集層為自西北向東南延伸的近源快速沉積的扇三角洲體系,主要發(fā)育扇三角洲相和半深湖相,砂體主要分布在扇三角洲前緣亞相。由于研究區(qū)大凌河油層埋藏較淺(750～1045m),成巖作用弱,因此巖石疏松。1.1下油層組巖性組成據(jù)杜210井、杜239井等11口井的巖心觀(guān)察、薄片鑒定及粒度分析資料(見(jiàn)表1),大凌河油層巖性為礫巖、礫狀砂巖、含泥礫雜砂巖、不等粒砂巖、中細(xì)砂巖和泥質(zhì)粉砂巖,粒度中值平均為0.23mm。上油層組主要是礫巖、礫狀砂巖、含泥礫雜砂巖,占上油層組巖石組成的86.5%,粒度中值平均為0.28mm;下油層組主要是不等粒砂礫巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,占下油層組巖石組成的80%,粒度中值平均為0.18mm。各砂層組自上而下由細(xì)變粗,泥質(zhì)含量由高變低;分選差—中等,分選系數(shù)上油層組平均為2.85,下油層組平均為1.8;磨圓度上油層組以次棱角狀為主,下油層組以次圓狀為主;上油層組膠結(jié)方式孔隙式占56%、基底式占28.6%、接觸式占15.4%,下油層組膠結(jié)方式孔隙式占61.2%、基底式占22.5%、接觸式占16.3%;支撐方式以顆粒支撐和雜基支撐為主(見(jiàn)圖2a、b、c)。綜合以上分析認(rèn)為,研究區(qū)大凌河油層的結(jié)構(gòu)成熟度為中等—差,下油層組砂巖的粒度、分選、磨圓度、膠結(jié)方式都好于上油層組。1.2儲(chǔ)層巖石特征1.2.1組分和填隙物含量薄片分析表明,研究區(qū)大凌河油層的碎屑組分主要是石英、長(zhǎng)石、巖屑。主力含油斷塊杜210塊和杜239塊上、下油層組的碎屑組分和填隙物含量縱向差異大(見(jiàn)表2),下油層組成分成熟度比上油層組高,穩(wěn)定性相對(duì)好;橫向上碎屑組分差別不大,非均質(zhì)性較弱。根據(jù)遼河油田稠油開(kāi)采實(shí)踐,以石英、長(zhǎng)石、巖屑3種成分含量為依據(jù),將砂巖分為穩(wěn)定型、次穩(wěn)定型和低穩(wěn)定型3種類(lèi)型。研究區(qū)大凌河油層石英含量小于50%,長(zhǎng)石含量大于20%,巖屑含量為15%～40%,根據(jù)表3分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),屬低穩(wěn)定型砂巖。1.2.2吸附性碎屑組吸附性碎屑指泥巖巖屑、蝕變長(zhǎng)石顆粒、蝕變火成巖碎屑等,其表面積大,表面不光滑且有大量微孔,對(duì)液體吸附力強(qiáng)。統(tǒng)計(jì)杜212區(qū)塊大凌河油層中吸附性碎屑組分含量,上油層組為6%～8%,下油層組為5%～7%。由于大凌河油層的基質(zhì)含量達(dá)10%～15%,基質(zhì)與吸附性碎屑的總含量可達(dá)10%～25%以上,因此吸附性較大。1.2.3結(jié)構(gòu)礦物特征研究區(qū)大凌河油層中填隙物約占8%～17.1%,以雜基為主,主要為蒙脫石、高嶺石等黏土礦物,其含量上油層組高于下油層組,杜210塊含量略高于杜239塊。雜基主要是碎屑巖中一些細(xì)粒的機(jī)械成因組分,以泥質(zhì)為主。膠結(jié)物主要是黏土礦物和碳酸鹽礦物。黏土礦物主要是沉積黏土(基質(zhì))和少量成巖黏土,以蒙脫石為主,伊利石、高嶺石次之。根據(jù)X衍射、掃描電鏡等資料,研究區(qū)大凌河油層黏土礦物含量為5.07%～31.67%,上油層組為8.25%～20.17%,下油層組為3.52%～18.18%(見(jiàn)表4)。黏土礦物主要以充填孔隙的形式存在,高嶺石多呈假六邊形片狀、蠕蟲(chóng)狀集合體(見(jiàn)圖2d),伊利石多呈片狀、花瓣?duì)?蒙脫石多呈片狀。沉積黏土礦物晶形較差,成巖黏土礦物晶形較好。碳酸鹽礦物含量為2.7%～6.1%,下油層組的含量略高于上油層組。巖心薄片觀(guān)察可見(jiàn)鐵方解石、方解石、含鐵白云石、菱鐵礦(已成氧化鐵)等充填在孔隙中(見(jiàn)圖2a),使儲(chǔ)集層物性變差。2注蒸汽熱采研究區(qū)大凌河油層注采液注采量的確定研究區(qū)大凌河油層為低穩(wěn)定型砂礫巖,其成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度均為中等到差,注蒸汽熱采稠油對(duì)油層有以下3方面影響:①高溫、高pH值的蒸汽易使儲(chǔ)集層骨架顆粒溶解甚至破碎,導(dǎo)致大量微粒遷移而堵塞孔隙。②基質(zhì)中的吸附性成分不僅使蒸汽消耗量大,降低驅(qū)油效率,而且易使基質(zhì)中的敏感性黏土礦物發(fā)生物理、化學(xué)變化。實(shí)驗(yàn)證實(shí),在注蒸汽開(kāi)采稠油時(shí),當(dāng)注入蒸汽轉(zhuǎn)變成熱水時(shí),在高溫、高pH值條件下,鈉基蒙脫石的水敏性加劇,黏土礦物會(huì)轉(zhuǎn)化為大量方沸石,膨脹危害增大,堵塞儲(chǔ)集層孔喉,導(dǎo)致儲(chǔ)集層孔滲性下降。③研究區(qū)大凌河油層膠結(jié)疏松,若開(kāi)采速率超過(guò)儲(chǔ)集層內(nèi)微粒遷移的臨界值,儲(chǔ)集層會(huì)大量出砂。因此,注蒸汽熱采研究區(qū)大凌河油層的稠油時(shí),應(yīng)適當(dāng)降低注入液的pH值(目前國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為pH值約為9可最大程度地減少上述情況對(duì)儲(chǔ)集層的損害),還可在注入液中加入適當(dāng)?shù)拟涬x子,以抑制蒙脫石礦物鈉基化膨脹給儲(chǔ)集層帶來(lái)的損害;同時(shí),控制注采液在油層中的流速,使其不超過(guò)儲(chǔ)集層內(nèi)微粒遷移的臨界值;最后,要充分考慮不同油層組的巖礦特征,制定不同的開(kāi)采方案及油層保護(hù)措施。3低穩(wěn)定型砂巖研究區(qū)大凌河油層的石英含量低于50%,成分成熟度較低,黏土礦物含量較高(5.07%～31.67%),基質(zhì)含量可達(dá)10%～15%,吸附性碎屑成分含量高,結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度中等到差,膠結(jié)疏松,