張金慶 楊凱雷 梁 斌

（中海油研究總院）

我國(guó)海上低滲油田分類標(biāo)準(zhǔn)研究＊

張金慶 楊凱雷 梁 斌

（中海油研究總院）

在分析低滲油田國(guó)家分類標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，基于低滲油田啟動(dòng)壓力梯度和巖心應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)，形成了我國(guó)海上低滲油田分類標(biāo)準(zhǔn)：滲透率在10～50 mD的油田為一般低滲透油田，此類油田儲(chǔ)層可忽略啟動(dòng)壓力梯度和壓敏效應(yīng)；滲透率在5～10 mD的油田為特低滲透油田，此類油田儲(chǔ)層存在啟動(dòng)壓力梯度，但壓敏效應(yīng)可忽略；滲透率低于5 mD的油田為超低滲透油田，此類油田儲(chǔ)層同時(shí)存在啟動(dòng)壓力梯度和壓敏效應(yīng)。根據(jù)這一分類標(biāo)準(zhǔn)，可以較好地梳理中國(guó)近海低滲油田的油氣資源，篩選出在目前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下適合開采的低滲油田。

海上低滲油田 分類標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)力敏感性 啟動(dòng)壓力梯度

隨著中國(guó)海洋石油開發(fā)力度加大，越來越多的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量已被動(dòng)用，而未開發(fā)儲(chǔ)量中低滲難采儲(chǔ)量越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)海油2009年的低滲油田產(chǎn)量近100萬m3，低滲產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比例較低。隨著中國(guó)近海深層油田勘探的進(jìn)行，低滲油田的探明儲(chǔ)量比例會(huì)越來越大。由于海上油田開發(fā)受環(huán)境和成本的制約，其低滲油田的開發(fā)比陸上油田更加困難。為充分動(dòng)用海上低滲油田的儲(chǔ)量，提高低滲油田的產(chǎn)量比例，技術(shù)上必須更先進(jìn)，評(píng)價(jià)上必須更準(zhǔn)確。

低滲油田存在啟動(dòng)壓力梯度和應(yīng)力敏感現(xiàn)象[1－4]，這些非線性滲流現(xiàn)象增加了低滲油田的開發(fā)難度。由于啟動(dòng)壓力梯度決定了開發(fā)井距的大小，應(yīng)力敏感決定了生產(chǎn)壓差的大小，而井距和壓差則是影響油田開發(fā)效果的關(guān)鍵因素之一，因此有必要確定存在啟動(dòng)壓力梯度和（或）應(yīng)力敏感時(shí)的滲透率上限值，將我國(guó)海上低滲油田按滲透率進(jìn)行分類，篩選出在目前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下適合開采的海上低滲油田。

1 低滲油田國(guó)家分類標(biāo)準(zhǔn)

低滲油田是一個(gè)相對(duì)概念，目前世界上沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)將滲透率不大于100 mD的油田稱為低滲油田，前蘇聯(lián)將滲透率為50～100 mD的油田稱為低滲油田。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將滲透率低于50 m D的油田稱為低滲油田。這一分類標(biāo)準(zhǔn)是基于陸上不同滲透率巖心的驅(qū)替試驗(yàn)結(jié)果（圖1）。從圖1可以看出：當(dāng)滲透率高于50 mD時(shí)，隨著滲透率增加，無水采收率和最終采收率基本不變，因此將滲透率值50 mD作為低滲油田的上限。

圖1 驅(qū)替速度為0.52×10－5 m/s時(shí)采收率與滲透率關(guān)系[5]

基于大慶油田外圍三肇地區(qū)的單層試油得出了圖2所示的單位厚度采油量與滲透率的關(guān)系[5]。從圖2看出：當(dāng)滲透率為10 m D時(shí)，單位厚度采油量?jī)H為0.5 t/（d·m）；當(dāng)滲透率大于10 mD時(shí)，單位厚度采油量隨滲透率的增加而急劇增加；當(dāng)滲透率小于10 mD時(shí)，單位厚度采油量隨滲透率的增加而增加的幅度較小，因此將滲透率值10 mD作為一般低滲油田和特低滲油田的分界限。對(duì)于滲透率小于1 m D的油田，在常規(guī)開發(fā)方式下沒有產(chǎn)量，而通過簡(jiǎn)單的壓裂改造后仍有一定的生產(chǎn)能力。因此，低滲油田更進(jìn)一步的分類是：滲透率在10～50 mD的油田為一般低滲油田，滲透率在1～10 m D的油田稱為特低滲油田，滲透率小于1 mD的油田稱為超低滲油田。

2 我國(guó)海上低滲油田分類標(biāo)準(zhǔn)

目前我國(guó)低滲油田分類標(biāo)準(zhǔn)僅考慮了低滲油田的采油能力和增產(chǎn)措施，沒有考慮低滲油田內(nèi)在的滲流特征和規(guī)律。因此，有必要在低滲油田國(guó)家分類標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合低滲巖心的啟動(dòng)壓力梯度和應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)，對(duì)低滲油田重新進(jìn)行分類，形成我國(guó)海上低滲油田分類標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 啟動(dòng)壓力梯度和應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)

當(dāng)儲(chǔ)層滲透率降到一定程度后，油水滲流具有明顯的非達(dá)西滲流特征，即當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓力梯度達(dá)到一定值后流體才開始流動(dòng)，此時(shí)的驅(qū)動(dòng)壓力梯度為啟動(dòng)壓力梯度[5]。

圖3為某低滲油田巖心的啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出：當(dāng)滲透率低于10 mD時(shí)，啟動(dòng)壓力梯度隨滲透率的減小而急劇增加，啟動(dòng)壓力梯度的影響不可忽略；當(dāng)滲透率高于10 mD時(shí)，啟動(dòng)壓力梯度很小，幾乎可以忽略不計(jì)。由此可見，滲透率值10 mD可以視為存在啟動(dòng)壓力梯度的上限值，低于10 mD時(shí)必須考慮啟動(dòng)壓力梯度的影響，高于10 mD時(shí)可忽略啟動(dòng)壓力梯度的影響。

低滲油藏在開發(fā)過程中，由于壓力下降導(dǎo)致巖石骨架變形，使孔隙度、滲透率降低且不可逆，此現(xiàn)象為應(yīng)力敏感現(xiàn)象[6]?；陉懮夏车蜐B油田16塊低滲巖心的應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)[7]，得到了滲透率損失率與初始滲透率關(guān)系曲線（圖4）。

圖4 某低滲油田16塊巖心滲透率損失率與初始滲透率關(guān)系圖[7]

從圖4可以看出：當(dāng)滲透率大于5 mD時(shí)，滲透率損失率小于5%，其影響可以忽略不計(jì)，這種條件下油田開發(fā)時(shí)可以像常規(guī)儲(chǔ)層一樣通過放大生產(chǎn)壓差來提高單井產(chǎn)能；當(dāng)滲透率小于5 mD時(shí)，滲透率損失率急劇增大，且隨滲透率的減小而增加。由此可見，滲透率等于5 mD可作為巖心存在應(yīng)力敏感現(xiàn)象的上限值，低于5 m D時(shí)必須考慮應(yīng)力敏感的影響，高于5 mD時(shí)可忽略應(yīng)力敏感的影響。

2.2 海上低滲油田分類標(biāo)準(zhǔn)

基于以上啟動(dòng)壓力梯度和應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)的研究成果，確定海上低滲油田存在啟動(dòng)壓力梯度的滲透率上限值為10 mD，存在應(yīng)力敏感的滲透率上限值為5 mD。結(jié)合這2個(gè)滲透率上限值，可將海上低滲油田分為3類：滲透率在10～50 mD的油田為一般低滲透油田，此類油田儲(chǔ)層可忽略啟動(dòng)壓力梯度和壓敏效應(yīng)，可按常規(guī)物性油田的開發(fā)思路開發(fā)；滲透率在5～10 m D的油田為特低滲透油田，此類油田儲(chǔ)層存在啟動(dòng)壓力梯度，但壓敏效應(yīng)可忽略，可根據(jù)具體油田的地質(zhì)油藏特征優(yōu)選相對(duì)好的區(qū)塊或?qū)佣伍_發(fā)；滲透率低于5mD的油田為超低滲透油田，此類油田儲(chǔ)層同時(shí)存在啟動(dòng)壓力梯度和壓敏效應(yīng)，在目前海上技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下不具備開發(fā)條件。

3 結(jié)束語

基于低滲油田國(guó)家分類標(biāo)準(zhǔn)，借助低滲油田巖心的啟動(dòng)壓力梯度和應(yīng)力敏感實(shí)驗(yàn)，將海上低滲油田分為一般低滲透油田（滲透率在10～50 m D）、特低滲透油田（滲透率在5～10 mD）和超低滲透油田（滲透率低于5 mD）。應(yīng)用這一分類標(biāo)準(zhǔn)可以較好地梳理中國(guó)近海低滲油田的油氣資源，即在目前海上開發(fā)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下主要考慮開發(fā)滲透率在10～50 mD的低滲油田；對(duì)于滲透率在5～10 mD的特低滲透油田，可在已開發(fā)低滲油田中優(yōu)選相對(duì)好的區(qū)塊或?qū)佣尾扇〈胧┻M(jìn)行開發(fā)；對(duì)于滲透率低于5 mD的超低滲透油田則暫不考慮，從而使海上低滲油田的開發(fā)變得有的放矢。

[1] 李中鋒.低滲透儲(chǔ)層非達(dá)西滲流機(jī)理探討[J].特種油氣藏，2005，2（5）：27－32.

[2] 李道品.高效開發(fā)低滲透油藏的關(guān)鍵和核心[J].低滲透油氣田，2006，11（3）：1－7.

[3] 許家峰，孫福街，田冀，等.考慮啟動(dòng)壓力梯度時(shí)普通稠油非線性滲流模型解析求解方法[J].中國(guó)海上油氣，2011，23（1）：32－35.

[4] 羅二輝，王曉冬.雙重低滲介質(zhì)含啟動(dòng)壓力梯度不定常滲流研究[J].中國(guó)海上油氣，2011，23（5）：318－321.

[5] 李道品.低滲透砂巖油田開發(fā)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[6] 張浩，康毅力，陳一健，等.鄂爾多斯盆地北部致密砂巖氣藏應(yīng)力敏感性實(shí)驗(yàn)分析[J].低滲透油氣田，2005，10（1）：17－20.

[7] 王秀娟，趙永勝，文武，等.低滲透儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性與產(chǎn)能物性下限[J].石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（2）：162－165.

A classification of low－permeability oilfields offshore China

Zhang Jinqing Yang Kailei Liang Bin
（CNOOC Research Institute，Beijing，100027）

According to an analysis of the national classification for low－permeability oilfields and some experiments of threshold pressure gradient and core stress sensitivity in low－permeability oilfields，a new classification was developed for the low－permeability oilfields offshore China.In this new classification，the oilfields with permeability between 10～50 mD are considered as GENERAL low－permeability oilfields，in whose reservoirs the effects of threshold pressure gradient and stress sensitivity can be ignored；the oilfields with permeability between 5～10 mD are referred to SPECIAL low－permeability oilfields，in whose reservoirs the stress sensitivity effect can be ignored，but the effect of threshold pressure gradient exists；and the oilfields with permeability below 5 mD are referred to ULTRA low－permeability oilfields，in whose reservoirs both the effects of threshold pressure gradient and stress sensitivity exist.This new classification can be used to classify reasonably the low－permeability hydrocarbon resources offshore China and select the low－permeability oilfields that can be developed effectively under the present technology and economy.

low－permeability oilfield；classification；stress sensitivity；threshold pressure gradient

＊中海油研究總院2009—2011年度綜合科研項(xiàng)目“海上三低油田開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)評(píng)價(jià)研究”部分研究成果。

張金慶，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，現(xiàn)任中海油研究總院開發(fā)研究院院長(zhǎng)，主要從事油氣田開發(fā)及數(shù)值模擬方面的研究。地址：北京市東城區(qū)東直門外小街6號(hào)海油大廈（郵編：100027）。電話：010－84522170。

2012－02－24

（編輯：楊 濱）