華池油田長3儲層流動單元微觀滲流特征研究

華池油田長3儲層流動單元微觀滲流特征研究

1流動單元研究流動單元的概念最早由國外的科學家赫羅納提出。在它的定義中，流動單元定義為“影響流量、巖性和巖石性質的內部相似、垂直和水平儲存區(qū)”。流動單元這一概念在中國石油地質界的廣泛應用主要始于1990年。流動單元概念提出的重要意義在于其將靜態(tài)的地質體和地下孔隙內部流體的滲流特征緊密地聯(lián)系起來,流動單元研究是準確評價儲層及有效挖潛剩余油的途徑[5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22]。目前關于不同流動單元的微觀滲流特征研究甚少,本文針對這一問題,以鄂爾多斯盆地華池油田長3華152塊巖性油氣藏為例,利用真實砂巖微觀孔隙模型開展了不同流動單元的流體驅替滲流試驗研究。2研究區(qū)域的概括和流動單元的劃分2.1研究領域的總結2.1.1儲油砂體3-層鄂爾多斯盆地華池油田華152塊主力產層為三疊系延長組長3油層組,為三角洲前緣亞相沉積,水下分流河道和河口壩沉積砂體為主要儲油砂體。構造特征為較為平緩的西傾單斜,局部發(fā)育鼻隆構造,為巖性油氣藏。2.1.2基性礦物、砂巖及儲層粘土華池油田華152塊長3儲層為含泥或鐵方解石巖屑細—粉砂巖,石英含量為30.15%,長石含量為34.19%,膠結物以綠泥石為主(4.87%),其次為鐵方解石(2.5%)和混層粘土(0.85%)。粘土礦物以綠泥石為主,平均含量為70.5%,其次為伊利石、高嶺石及伊/蒙混層?？紫额愋鸵粤ｉg孔為主,平均為5.25%,占總面孔率的63.9%;其次為長石溶孔,平均為1.09%,占總面孔率的18.0%。據(jù)巖心分析,長3儲層孔隙度平均為13.7%,水平滲透率平均為4.78×10-3μm2,垂直滲透率平均為2.29×10-3μm2。壓汞測試表明,平面和縱向孔隙結構差異較大,孔隙結構的這些差異也造成了儲層物性在平面、縱向上的差異。2.2流量裝置的劃分2.2.1流動單元的聚類分析和聚類分析流動單元模型是儲層格架的一部分,是對儲集體非均質性的描述,研究中在分層劃相的基礎上,根據(jù)巖性油氣藏的特點,選取了最具有代表性的控制流體流動的特征參數(shù)——滲透率和孔隙度,從取心井出發(fā),采取聚類分析和判別分析的方法對研究區(qū)流動單元進行了劃分。2.2.2流動單元孔隙結構及物性特征研究中選取研究區(qū)12口取心井實際孔、滲資料的700多個數(shù)據(jù)點作為已知樣本,進行了聚類分析。結果表明,華152塊長3儲層流動單元可分為A,B,C3類,不同流動單元具有不同的巖性、孔隙結構及物性特征(圖1)。A類流動單元孔隙度和滲透率最高,平均分別為16.73%和5.005×10-3μm2,存儲性和滲透性最好;B類流動單元孔隙度和滲透率中等,分別為13.3%和1.15×10-3μm2,存儲性和滲透性較好;C類流動單元孔隙度和滲透率最差,分別為9.1%和0.33×10-3μm2,存儲性和滲透性能差。隨后采用逐步判別分析方法求取可識別每類流動單元的判別函數(shù),并隨機選取了100個未參與聚類分析和判別分析的數(shù)據(jù)點,用于檢驗判別分析函數(shù)的有效性,不同流動單元正判率平均在88%以上。3不同流動單元的微觀流特征研究中取不同流動單元巖心制作的真實砂巖微觀模型,進行了油水兩相驅替實驗,對不同流動單元的微觀滲流特征進行了研究。3.1實驗介紹3.1.1儲層巖石滲流實驗真實砂巖微觀模型是由實際巖心經抽提、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2.5cm×2.5cm,承壓能力為0.2MPa,耐溫200℃,加壓耐溫能力100℃(圖2)。由于其精細的制作技術,不但保留了儲層巖石本身的孔隙結構特征,還保留了巖石表面物理性質及部分填隙物,使研究結果可信度較其它模型大大增加,應用領域更為廣泛。利用真實砂巖模型進行滲流實驗的最大優(yōu)點是,可以通過顯微鏡和圖像采集系統(tǒng)直接觀察流體在巖石孔隙空間的滲流特征。實驗共選取了4塊砂巖模型,兩塊模型屬于A類流動單元,一塊模型屬于B類流動單元,一塊屬于C類流動單元,具體參數(shù)見表1。3.1.2模擬水與模擬油混合實驗油水相互驅替實際上是模擬油氣進入儲層和注水開發(fā)過程,因此實驗步驟包括抽真空飽和水、油驅水和水驅油過程。實驗用模擬油和模擬水根據(jù)實際地層原油粘度、地層水和注入水的性質和組成配制而成。研究用模擬油黏度為1.49mPa·s,為了實驗便于觀察,油中加入少量油溶紅,呈紅色;水中加入少量甲基藍,呈藍色。為了比較不同流動單元類型流動特征的差異,將4塊模型組合在一起進行了流動實驗(圖3)。3.2不同流動單元的微觀流特征3.2.1油以活塞式驅水在飽和水后的油驅水過程中,當壓力加至0.0206MPa進行油驅水時,油優(yōu)先進入屬于A類流動單元的華61147及華61132模型,屬于B類流動單元的華61126模型只有一部分孔隙空間有油進入,而屬于C類流動單元的華172112模型則沒有油進入。在同一壓力下,流體(油)進入各模型的狀況不同,反映了流動單元對流體滲流的控制作用。經過顯微鏡觀察可知,在該壓力下A類流動單元模型油以非活塞式驅水,油在孔道邊緣前進速度較快,在孔道中央前進速度較慢;而B類流動單元模型油以活塞式驅水。由于油驅水的方式不同,在油驅水之后,油在孔道中的賦存狀態(tài)也就不同。在A類流動單元的模型中油沿孔道邊緣分布(圖版A,B),而在B類流動單元中油幾乎占滿所到達的孔道(圖版C)。當油驅水壓力加至0.0540MPa時,油進入A類流動單元的2個模型,同時也進入B類流動單元的1個模型,始終未進入C類流動單元的模型,也表征了不同流動單元的儲層特征不同,對流體滲流所起的控制作用也不同。在壓力為0.0540MPa時,油進入A類流動單元,將孔道中央的地層水驅走,這樣油幾乎占據(jù)了它所到達的孔道(圖版D)?？梢钥闯黾訅呵昂驛類流動單元飽和油狀況發(fā)生了明顯變化(圖版E,F)。最后單獨將C類流動單元的華172112模型壓力加至0.0908MPa進行油驅水實驗,油在孔道中以活塞式驅水,即油所到達之孔道,油幾乎占據(jù)該孔道。可以看出,不同流動單元油驅水滲流特征有著明顯的不同。根據(jù)該實驗中油驅水滲流特征可知,若當時運移動力較小,油氣可能只能夠充注到A類流動單元或A類和B類流動單元,且A類流動單元孔隙空間內發(fā)生非活塞式的油驅水,油氣為“油膜式”充注,屬于A類流動單元的儲層含油飽和度可能較低,而屬于B類流動單元的儲層含油飽和度可能較高。但根據(jù)目前實際中油氣賦存狀況來看,儲層中A,B和C類各類流動單元均有油氣儲存,且A類流動單元儲層含油飽和度較高。由該實驗中油驅水滲流特征,推測油氣運移至儲層時運移的動力較大。3.2.2b類流動單元對流體微觀滲流特征的控制作用當水驅油壓力為0.0150MPa時,注入水優(yōu)先進入華61147模型的少數(shù)孔道,然后又緩慢地進入華61132模型。即在該壓力下,注入水優(yōu)先進入屬于A類流動單元的2個模型,而B類和C類流動單元的模型在該壓力下注入水一直沒有進入。在2個A類流動單元模型中,注入水均沿孔道中央向前突進,即注入水在孔道中央前進速度較快,而在孔道邊緣前進速度較慢,這樣注入水驅過的孔道以膜狀形式存在的殘余油較多(圖版G)。再將注入水壓力加至0.0200MPa,注入水進入A類流動單元2個模型的同時,開始進入B類流動單元。在B類流動單元,注入水也是沿少數(shù)大孔道前進,但水所到達的孔道油驅替得較干凈(圖版H),這一點與A類流動單元不同。當將注入水壓力加至0.0452MPa時,注入水只進入A類和B類流動單元的模型,未進入C類流動單元,進一步反映了流動單元對流體滲流特征的控制作用。隨著壓力加大,不同滲流能力的流動單元間的干擾加大。據(jù)在該壓力下流體進入狀況統(tǒng)計表明,有4/8的注入水沿A類流動單元模型華61147通過,有3/8的注入水沿A流動單元模型華61132通過,只有1/8的注入水沿B類流動單元模型華61126通過,C類流動單元無注入水通過?？梢钥闯?同類流動單元水驅油微觀滲流特征相似,不同流動單元微觀滲流特征差距較大。注入水進入不同流動單元的差距會越來越大,剩余油主要被留在C類和B類流動單元中。4不同流動單元的剩余油分布特征4.1流動單元特征水驅油之后,仍然有大量的殘余油滯留在孔道中,無論是A類流動單元的模型,還是B類流動單元的模型,它們的殘余油主要類型均為繞流形成的簇狀油塊,不同之處是A類流動單元模型注入水流動通道較彎曲,形成“小繞流”,殘余油較少;而B類流動單元的模型,注入水流動通道較平直,水驅油孔道彎曲迂回較A類流動單元少,形成“大繞流”,殘余油較多。分析其原因,認為由于A類流動單元物性好,孔道整體較寬,連通性也較好,因此注入水在較低的壓力下便可進入,且注入水驅油路線迂回曲折,可進入較多的相互連通的孔道,最終注入水路線為“小繞流”,形成的殘余油較少;而B類流動單元物性較差,孔道整體較窄,連通性也較差,注入水在較高壓力下方可進入,且只能沿著相互連通的少量路線前行,最終注入水流動通道較平直,水驅油孔道彎曲迂回較A類流動單元少,注入水路線為“大繞流”,形成的殘余油較多。水驅油后,殘余油特征的另一點不同是:A類流動單元的膜狀殘余油較多,水到達的孔道卡斷而形成的珠狀、索狀殘余油較少,主要是在水流孔道兩側形成膜狀殘余油(圖版G);B類流動單元殘余油形態(tài)較多,注入水流過的孔道有斑狀殘余油(在水流孔道的一側形成殘余油)和珠狀殘余油,并且由于卡斷而形成的珠狀、滴狀殘余油明顯多于A類流動單元的2個模型?？傊?A,B兩類流動單元水驅油后,二者殘余油之多寡及類型之差別主要是二者孔隙結構和潤濕性不同所致。A類流動單元孔道整體較寬,連通性好,且親油孔道多,形成了小繞流下的小簇狀油塊,膜狀殘余油較多,珠狀和索狀殘余油較少;B類流動單元孔道整體較窄,連通性差,且親水孔道多,形成了大繞流下的大簇狀油塊,珠狀和索狀殘余油較多,而膜狀殘余油較少。4.2水的流動單元對流體運動規(guī)律的影響不同流動單元模型的并聯(lián),是宏觀上流動單元在縱向和平面上分布非均質性的很好模擬。上述實驗也可以反映流動單元在縱向和平面上的非均質性對流體運動規(guī)律的影響。實驗表明,在較低注水壓力下,注入水只進入A類流動單元,未進入B類和C類流動單元;提高注水壓力,注入水同時進入A類和B類流動單元,始終未進入C類流動單元。這說明C類流動單元內儲量幾乎未動用,B類流動單元也是宏觀上剩余油的主要賦存區(qū)域。5不同流體流量的油驅油過程主要進入b類流動單元根據(jù)上述研究可以得出如下認識:鄂爾多斯盆地華池油田長3儲層不同流動單元體現(xiàn)了明顯不同的微觀滲流特征:1)流動單元的類別不同對流體滲流能力的控制能力也明顯不同,體現(xiàn)在兩相驅替中流體進入次序不同。無論是油驅水滲流過程,還是水驅油滲流過程,流體都是優(yōu)先進入A類流動單元,其次進入B類流動單元,在較高壓力下流體方可進入C類流動單元。在水驅油時,注入水無法進入C類流動單元。隨著壓力的加大,不同滲流能力的流動單元間干擾也加大。2)不同流動單元潤濕性的不同使得流體驅替方式也不同。在