殷代印，陳鑫礦，張承麗（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318）

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長垣外圍特低滲儲(chǔ)層可動(dòng)流體分類研究

殷代印，陳鑫礦，張承麗
（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318）

摘要：大慶長垣外圍扶楊油層屬特低滲儲(chǔ)層。研究該地區(qū)可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于扶楊油層各區(qū)塊滲透率普遍較低，利用低滲透-特低滲透的分類方法不利于體現(xiàn)各類區(qū)塊可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)及開發(fā)潛力的差異性。因此將鉆取的天然巖心按滲透率大小分為1～2×10-3、2～5×10-3、5～10×10-3、＞10×10-3μm2四個(gè)滲透率級別，研究各級別巖心的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)變化規(guī)律及離心力對可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的影響。結(jié)果表明：長垣外圍地區(qū)可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與孔隙度并無明顯相關(guān)關(guān)系，與滲透率有一定相關(guān)性但相關(guān)關(guān)系并不十分明顯；在相同滲透率級別下，長垣外圍油田可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)低于其他油田；滲透率級別越低，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)受離心力的影響越大。

關(guān)鍵詞：特低滲透；可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)；核磁共振

NMR大慶長垣外圍扶楊油層屬特低滲儲(chǔ)層，探明地質(zhì)儲(chǔ)量6.3×108t，特低滲透、低豐度、低流度是其主要地質(zhì)特征。當(dāng)前形勢下如何對扶楊油層進(jìn)行合理的開發(fā)潛力評價(jià)是油田開發(fā)的一個(gè)重要問題。目前研究表明可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)是評價(jià)儲(chǔ)層滲流能力及開發(fā)潛力的一個(gè)重要物性參數(shù)［1，2］。在之前研究中通常采用核磁共振實(shí)驗(yàn)技術(shù)來計(jì)算可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)［3-5］。本文在之前研究的基礎(chǔ)上，針對大慶長垣外圍扶楊油層地質(zhì)特征，將扶楊油層天然巖心按滲透率分為1～2×10-3、2～5×10-3、5～10×10-3、＞10×10-3μm2四個(gè)滲透率級別，研究不同滲透率級別，研究各級別巖心的可動(dòng)流體飽和度規(guī)律，從而為現(xiàn)場開發(fā)潛力評價(jià)提供依據(jù)。

1　核磁共振實(shí)驗(yàn)原理

油、水中含有氫核1H，在均勻靜磁場中，流體所含的氫核就會(huì)被磁場極化，表現(xiàn)出一個(gè)磁化矢量［6］，當(dāng)存在選定頻率的外加射頻場時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生核磁共振。利用適當(dāng)?shù)奶綔y、接收設(shè)備就可以觀測到核磁共振現(xiàn)象。其信號強(qiáng)度與樣品內(nèi)所含氫核的數(shù)目成正比。磁化矢量在發(fā)生核磁共振時(shí)偏離平衡態(tài)之后再次恢復(fù)到平衡態(tài)的過程稱為弛豫。標(biāo)識弛豫速度快慢的物理量稱為弛豫時(shí)間。核磁共振中有兩種的弛豫時(shí)間，分別被稱為T1弛豫時(shí)間和T2弛豫時(shí)間，核磁共振研究通常測量T2弛豫時(shí)間。

儲(chǔ)層巖石孔隙大小與氫核弛豫率成反比，這是應(yīng)用核磁共振 T2譜研究可動(dòng)流體飽和度及巖石孔隙結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)［7］。弛豫時(shí)間能夠反映巖石孔隙的比表面分布以及孔隙表面上流體的作用力大小。大孔隙的比表面比較小，T2弛豫時(shí)間較長，而較小孔隙的比表面比較大，其T2弛豫時(shí)間較短。當(dāng)巖石的孔隙半徑小到某一程度時(shí)，滲流阻力較大，流體難以流動(dòng)，此時(shí)對應(yīng)弛豫時(shí)間界限值稱為可動(dòng)流體T2截止值。小于這個(gè)界限，流體被毛細(xì)管力所束縛，為束縛流體；大于這個(gè)界限，流體能夠自由流動(dòng)，即為可動(dòng)流體［8，9］。對不同樣品的核磁共振T2時(shí)間譜進(jìn)行分析就可以得到不同樣品的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)。

2　可動(dòng)流體分類研究實(shí)驗(yàn)

2.1扶楊油層滲透率級別分類

大慶長垣外圍的扶楊油層以河流-三角洲分流平原相沉積為主，儲(chǔ)層砂體窄，含油豐度低。主要代表油田為朝陽溝、榆樹林和頭臺(tái)等油田。扶楊油層滲透率普遍較低，其中朝陽溝油田平均氣測滲透率為11.3 mD，榆樹林平均氣測滲透率僅為2.7 mD，頭臺(tái)油田平均滲透率最低，為1.3 mD。僅僅按照低滲透-特低滲透這兩種分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類不能夠體現(xiàn)各油田、各區(qū)塊開發(fā)效果及開發(fā)潛力的差異性。因此按滲透率進(jìn)行進(jìn)一步劃分，根據(jù)實(shí)際情況將滲透率劃分為1～2×10-3、2～5×10-3、5～10×10-3、＞10 ×10-3μm2四個(gè)滲透率級別，取各滲透率級別巖心對其進(jìn)行可動(dòng)流體飽和度特征研究，其中滲透率大于10×10-3μm2級別巖心作為與特低滲巖心對比之用。

2.2實(shí)驗(yàn)步驟

（1）取長垣外圍扶楊油層各滲透率級別天然巖心共26塊，加工成直徑為2.5 cm、長度為2.5 cm規(guī)格的柱狀巖樣，將兩端取平，然后進(jìn)行洗油，將巖樣放置于真空干燥箱中干燥至恒重，稱巖樣干重及氣測滲透率，按上述方法劃分滲透率級別；

（2）將巖樣抽真空飽和模擬地層水，稱濕重，計(jì)算巖樣孔隙度；

（3）取巖樣進(jìn)行核磁共振實(shí)驗(yàn)，測試T2值并反演出T2時(shí)間譜。主要參數(shù)為：共振頻率2 MHz，回波時(shí)間0.3×10-3s，T2譜擬合點(diǎn)數(shù)100，信噪比控制在30∶1以上。

（4）為了研究不同離心力對不同滲透率級別巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的影響，分別將離心力設(shè)置為100、150、200、250 psi，研究各離心力之下的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

測試巖心的T2時(shí)間譜全部為雙峰結(jié)構(gòu)，雙峰清晰分開并存在明顯波谷，T2截止值位于波谷位置［10］。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出各巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)值。圖1為朝2巖心T2時(shí)間譜示意圖。

表1為可動(dòng)流體核磁共振測試結(jié)果。數(shù)據(jù)表明，單塊巖心的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與滲透率的相關(guān)關(guān)系并不十分明顯，但按滲透率級別分類后，隨著滲透率級別的增大，平均可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)增加。對于滲透率為1～2×10-3μm2級別的巖心，其可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)很低，為14.3%～36.5%，平均26.2%；滲透率為2～5×10-3μm2級別的巖心，其可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)較低，為26.9%～41.1%，平均 35.6%；滲透率為 5～10×10-3μm2級別的巖心，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)為27.8%～49.7%，平均為39.7%；滲透率大于10×10-3μm2級別的巖心，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)為38.6%～57.3%，平均為47.9%。

圖1　朝2巖心T2時(shí)間譜示意圖Fig.1 Time spectrum of Chaoyang 2 core

表1　可動(dòng)流體核磁共振測試結(jié)果Table 1　Results of movable fluid NMR test

3.1可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與孔隙度、滲透率的關(guān)系

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出長垣外圍地區(qū)的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與滲透率和孔隙度之間的關(guān)系曲線，如圖2、圖3所示。

圖2　可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與孔隙度的關(guān)系Fig.2 Relationship of movable fluid percentage with porosity

圖3　可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與滲透率的關(guān)系Fig.3 Relationship of movable fluid percentage with permeability

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：無論滲透率級別如何，長垣外圍地區(qū)儲(chǔ)層的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與孔隙度的相關(guān)性都不明顯?？蓜?dòng)流體百分?jǐn)?shù)與滲透率有一定相關(guān)性但并不十分明顯：其相關(guān)性近似于半對數(shù)關(guān)系，即滲透率變大，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)有變大的趨勢，隨著滲透率的增大，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的增加趨勢有所放緩；當(dāng)滲透率低于1×10-3μm2時(shí)，隨著滲透率的降低，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)有迅速降低的趨勢。

部分滲透率較低巖心的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)較高，并不符合整體變化趨勢，這表明特低滲砂巖儲(chǔ)層可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的影響因素較為復(fù)雜，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)是獨(dú)立于孔隙度、滲透率的參數(shù)。可動(dòng)流體是開發(fā)潛力評價(jià)的重要參數(shù)，而滲透率對于特低滲砂巖儲(chǔ)層開發(fā)潛力評價(jià)的意義十分有限。

3.2不同油田相同滲透率級別可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)對比

將不同油田的巖心的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)進(jìn)行對比，結(jié)果如圖4和圖5所示。

通過數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，在相同滲透率級別下，大慶長垣外圍油田的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)明顯較其他油田低，這表明在相同滲透率級別下，長垣外圍油田的開發(fā)效果較差，開發(fā)難度更大。隨著滲透率級別的增大，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的差值有所減小。

圖4　不同油田巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與滲透率的關(guān)系Fig.4 Relationship between movable fluid with permeability in different oilfield

圖5　不同油田各滲透率級別巖心平均可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)Fig.5 Average movable fluid percentage of cores within different permeability level from each oilfield

通常來說，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與驅(qū)油效率具有較好的相關(guān)性：可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)越高，驅(qū)油效率也越高。而大慶外圍各油田與其他滲透率相近的油田相比可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)低，驅(qū)油效率也低。

3.3不同油田相同滲透率級別可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)對比

圖6　不同離心力下各滲透率級別巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)Fig.6 Average movable fluid percentage of cores within different percentage level under each centrifugal force

分別在100、150、200、250 psi離心力下測得各巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)，研究離心力對可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的影響。在各滲透率級別巖心中分別選取一組典型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如圖6所示。

從圖中數(shù)據(jù)表明，在相同離心力下，不同滲透率級別巖心的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)隨滲透率的增大而增加；對于任一滲透率級別的巖心，離心力越大，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)越大，且當(dāng)離心力增大到一定值后，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)增加的速度變緩。

當(dāng)離心力從100 psi增加到200 psi時(shí)，滲透率為1.39×10-3、2.64×10-3、6.73×10-3和14.93×10-3μm2巖心的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)增加幅度分別為：14.9%、9.08%、4.9%和 3.8%，這說明滲透率級別越低，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)受離心力的影響越大。

4　結(jié) 論

（1）長垣外圍各區(qū)塊滲透率普遍較低，按照低滲透-特低滲透這兩種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類不能夠體現(xiàn)各區(qū)塊開發(fā)效果及開發(fā)潛力的差異性。因此根據(jù)實(shí)際情況將滲透率劃分為 1～2×10-3、2～5×10-3、5～10 ×10-3、＞10×10-3μm2四個(gè)滲透率級別，通過劃分滲透率級別可以得到各類區(qū)塊可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的差異及規(guī)律。

（2）長垣外圍地區(qū)可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與孔隙度無明顯相關(guān)性，與滲透率具有一定相關(guān)性且其相關(guān)性近似于半對數(shù)關(guān)系，當(dāng)滲透率低于1×10-3μm2時(shí)，隨著滲透率的降低，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)有迅速降低的趨勢。

（3）在相同滲透率級別下，大慶長垣外圍油田的平均可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)明顯較低，這表明在相同滲透率級別下，長垣外圍油田的開發(fā)效果較差，開發(fā)難度更大。隨著滲透率級別的增大，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的差值有所減小。

（4）不同離心力下各滲透率級別巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)變化表明離心力越大，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)越大，且當(dāng)離心力增大到一定值后，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)增加速度變緩；滲透率級別越低，可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)受離心力的影響越大。

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Classified Research of Movable Fluid of Extra-low Permeability Reservoirs in Outer Area of Changyuan

YIN Dai-yin，CHEN Xin-kuang，ZHANG Cheng-li
（Northeast Petroleum University，Heilongjang Daqing 163318，China）

Abstract：Fuyang reservoir in outer area of Changyuan in Daqing is extra-low permeability reservoir.Due to the close low permeability of different blocks，the low and extra-low permeability classification method is not suitable for distinguishing the difference of the movable fluid percentage and development potency.According to the core permeability，they were divided into four classes：1～2×10-3，2～5×10-3，5～10×10-3，＞10×10-3μm2.And the change law of movable fluid of each class core was studied as well as effect of centrifugal force on movable fluid.The results show that，the relevance of movable fluid and porosity is inconspicuous while the relevance of movable fluid and permeability is obscure；Compared with cores of the same permeability class from other oilfields，the movable fluid of Changyuan outer area is lower；The lower the permeability class is，the further the centrifugal force would influence.

Key words：Extra-low permeability；Movable fluid percentage；

中圖分類號：TE 348

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）01-0037-04

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金：低滲透油藏表面活性劑驅(qū)微乳液滲流機(jī)理及數(shù)值模擬研究（51474071）。

收稿日期：2015-09-25

作者簡介：殷代?。?966-），男，黑龍江大慶人，教授，博士學(xué)位，2001年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè)，研究方向：油藏?cái)?shù)值模擬、油田開發(fā)動(dòng)態(tài)分析。E-mail：yindaiyin@163.com。