龍玉梅， 陳曼霏

(1.江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北 武漢 430223；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074)

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馬王廟油田儲層微觀特征對開發(fā)效果的影響

龍玉梅1， 陳曼霏2

(1.江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北 武漢 430223；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074)

系統(tǒng)研究馬王廟油田新溝嘴組下段儲層微觀特征，結(jié)合巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分析制約馬王廟油田高效開發(fā)的主要因素。結(jié)果表明，新溝嘴組儲層具有中等—強(qiáng)水敏、中等速敏及中等—強(qiáng)酸敏特征，影響注水開發(fā)效果的微觀因素主要為敏感性礦物、微觀孔隙結(jié)構(gòu)、巖石膠結(jié)程度以及注入水水質(zhì)。

馬王廟油田；儲層微觀特征；敏感性礦物；孔隙結(jié)構(gòu)；注水水質(zhì)；注水開發(fā)效果

龍玉梅，陳曼霏.2016.馬王廟油田儲層微觀特征對開發(fā)效果的影響[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，39(3)：279-282.

Long Yu-mei, Chen Man-fei.2016.Effects of reservoir microcharacteristics on the efficiency of waterflood development in Mawangmiao Oilfield[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(3)：279-282.

馬王廟油田新溝嘴組下段主要受北東向的漢川和北西向的漢水兩支沉積物源影響(謝春安等，2010)，發(fā)育三角洲—濱淺湖沉積體系，主力含油層系以三角洲前緣水下分流河道、河口壩沉積為主，次要含油層位主要為席狀砂和灘壩沉積。1996年投入開發(fā)，1997年投入注水開發(fā)，注水后出現(xiàn)了注入壓力上升，吸水能力下降(柯小平等，2002)，須使用增壓泵高壓注水，目前采出程度僅為20.4%，注采比為1.5～1.8，注水壓力升為12～13 MPa。近幾年針對存在的主要問題，開展了多項(xiàng)調(diào)整工作，但總體效果不理想，油田開發(fā)水平較低，開發(fā)效果差，產(chǎn)量不斷下降，含水快速上升，嚴(yán)重制約了新溝嘴組油藏高效開發(fā)和未動用儲量的利用。開展馬王廟油田新溝嘴組儲層微觀特征研究，找出影響注水開發(fā)效果的微觀因素，有針對性地提出儲層保護(hù)和改造措施，對促進(jìn)新溝嘴組油藏開發(fā)效果的改善和未動用儲量開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 儲層巖石學(xué)及微觀結(jié)構(gòu)特征

薄片及粒度分析資料表明馬王廟油田砂巖以粗粉砂巖、極細(xì)砂巖為主，約占72.9%，細(xì)砂巖約占27.1%。石英平均含量57.2%～61.4%，長石33.1%～35.5%，巖屑3.1%～9.4%。雜基總量4.3%～9.6%，自生膠結(jié)物含量為8.2%～11.8%，主要為鐵碳酸鹽和硬石膏，鐵碳酸鹽占碳酸鹽總量的56.1%～80.0%(表1)。粘土礦物以伊利石和伊/蒙混層為主，次為綠泥石。

馬王廟油田砂巖孔隙度平均為20.57%～25.41%，滲透率平均值為(188.36～455.69)×10-3μm2，屬于中高孔中高滲儲層。

孔隙類型以粒間孔為主，占總面孔率的88.9%，粒內(nèi)孔占9.3%，填隙物內(nèi)微孔占1.8%。

馬王廟油田新溝嘴組下段儲層平均孔喉半徑1.855～6.713 μm，主要分布在2.276～4.888 μm，最大孔喉半徑5.276～15.621 μm，中值壓力0.145～1.084 MPa，排驅(qū)壓力0.075～0.334 MPa；分選系數(shù)為1.101～3.846，主要分布在2.689～3.846之間，微觀均質(zhì)系數(shù)0.202～0.74，特征結(jié)構(gòu)系數(shù)0.356～1.408，反映孔喉分布均勻程度變化大。

2 儲層微觀特征對注水開發(fā)效果的影響

2.1 敏感性礦物

(1) 粘土礦物。馬王廟油田新溝嘴組下段儲層中粘土礦物含量高，普遍含有伊/蒙混層礦物，這些微粒在低礦化度注入水的侵蝕下易產(chǎn)生水敏(楊勝來等，2004；劉玉珍等，2007)。馬36站現(xiàn)場注入水條件下的初始水測滲透率約為模擬地層水條件下的初始水測滲透率的13%～70%，清水條件下的初始水測滲透率為模擬地層水條件下初始水測滲透率的20%～40%。

表1 新溝嘴組油層填隙物成分統(tǒng)計(jì)結(jié)果

儲層水敏實(shí)驗(yàn)分析表明，馬王廟油田儲層平均水敏滲透率損害率為56.2%，總體上表現(xiàn)為中等—強(qiáng)水敏。水敏指數(shù)與粘土含量、伊/蒙混層含量關(guān)系圖得出滲透率損害率與粘土總量、伊/蒙混層含量呈正相關(guān)關(guān)系，隨著粘土總量、伊/蒙混層含量增加，儲層水敏滲透率損害率增強(qiáng)(圖1，2)。當(dāng)粘土含量高于2%～3%時(shí)，水敏指數(shù)將高達(dá)30%以上，即表現(xiàn)為中等偏弱—中等偏強(qiáng)水敏；當(dāng)粘土含量高于5%～6%時(shí)，水敏指數(shù)可達(dá)75%以上，即表現(xiàn)為強(qiáng)水敏。

(2) 鐵碳酸鹽及黃鐵礦。馬王廟油田新溝嘴組下段儲層平均酸敏指數(shù)為27.1%，酸敏指數(shù)與鐵碳酸鹽、含鐵礦物絕對含量呈正相關(guān)關(guān)系，儲層中鐵碳酸鹽含量高, 黃鐵礦分布廣泛，這些含鐵礦物在酸化過程中易于被酸溶解，并且很容易生成Fe(OH)3沉淀，堵塞孔隙和喉道而損害油層(徐同臺等，2003)。

(3) 硬石膏。馬王廟油田新溝嘴組下段儲集層中存在大量的硬石膏沉淀, 其在地層中的平均含量高達(dá)5%左右，鏡下常見呈斑塊狀、斑團(tuán)塊狀或斑點(diǎn)狀以基底式充填于顆粒之間，在分布上卻往往集中于局部地區(qū)、局部層段，其含量變化較大, 個(gè)別井段高達(dá)27%，造成儲層在空間分布上的嚴(yán)重非均質(zhì)性和孔隙的連通性變差，從而在水驅(qū)過程中易于造成局部油驅(qū)替不出來(圖3)。

圖1 水敏指數(shù)與粘土含量關(guān)系Fig.1 Relationship between water sensitive index and clay content

圖2 水敏指數(shù)與伊/蒙混層含量關(guān)系Fig.2 Relationship between water sensitive index and illite-montmorillonite content

2.2 微觀孔隙結(jié)構(gòu)

微觀孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性是指孔隙和喉道大小、連通程度、配置關(guān)系以及分選程度的非均質(zhì)性。它將直接影響原油的賦存狀況和注入水對原油的微觀驅(qū)替效率(武楗棠等，2005；黃書先等，2004)，是剩余油形成的一個(gè)重要內(nèi)在原因。為了更好地了解孔隙結(jié)構(gòu)對剩余油的影響，以馬王廟油田壓汞分析為基礎(chǔ)，退汞效率可以近似地看作驅(qū)油效率，利用孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與退汞效率進(jìn)行相關(guān)分析，可以得到驅(qū)油效率和孔隙結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系(蔡忠，2000)。

圖3 顯微鏡下照片F(xiàn)ig.3 Microphotographs of thin section a、硬石膏呈斑塊狀膠結(jié)，造成孔隙分布不均，正交偏光；b、水驅(qū)后剩余油呈簇狀分布于水驅(qū)不到的孔隙中，熒光，馬36-4-5井，1354.00 m，硬石膏質(zhì)細(xì)砂巖

由圖4可以看出，馬王廟油田驅(qū)油效率與孔隙度之間呈較弱的正相關(guān)關(guān)系，回歸線斜率較小，表明在孔隙度近似的條件下，驅(qū)油效率存在較大的差異，隨孔隙度增大驅(qū)油效率增加幅度較小，這是因?yàn)閮又写嬖诖罅课⒖紫叮拖嗾紦?jù)微孔隙，在開發(fā)中不易被水驅(qū)替，因此表現(xiàn)出相對較低的驅(qū)油效率。

圖4 孔隙度與驅(qū)油效率關(guān)系Fig.4 Relationship between porosity and oil displacement efficiency

當(dāng)孔隙度為20%～25%時(shí)，隨著滲透率的增加，也就是隨著孔隙結(jié)構(gòu)的變好，驅(qū)油效率明顯增加，驅(qū)油效率與滲透率具有較好的正相關(guān)性(圖5)。對于高孔高滲的馬王廟油田，當(dāng)滲透率達(dá)到100×10-3μm2時(shí)，驅(qū)油效率可達(dá)50%以上。

圖5 滲透率與驅(qū)油效率關(guān)系(Φ=20%～25%)Fig.5 Relationship between permeability and oil displacement efficiency(Φ=20%～25%)

相對分選系數(shù)是孔喉半徑的方差除以平均值，即孔喉半徑對于平均半徑的偏差，該值愈小，說明孔喉大小分布越集中于平均值，孔隙結(jié)構(gòu)愈均勻(王新江等，2007)。孔隙度為20%～25%時(shí)，相對分選系數(shù)與驅(qū)油效率關(guān)系圖(圖6)顯示，隨著儲層孔喉分選性變差，退汞效率降低，孔喉分選性的好壞與退汞效率呈正相關(guān)關(guān)系。圖7表明驅(qū)油效率與孔喉比呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，孔喉比越大，原油對孔壁的粘滯力和毛細(xì)管力越大，在退汞過程中(即潤濕相驅(qū)替非潤濕過程中)，非潤濕相越易卡斷形成殘余油，故驅(qū)油效率也越低。

圖6 相對分選系數(shù)與驅(qū)油效率關(guān)系Fig.6 Relationship between relative sorting coefficients and oil displacement efficiency

圖7 孔喉比與驅(qū)油效率關(guān)系Fig.7 Relationship between throat pore diameter ratio and oil displacement efficiency

馬王廟油田新溝嘴組下段儲層孔大喉細(xì)，微觀孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)，連通性差，注入的水易沿高滲段、粗孔喉突進(jìn)，致使一部分與主流孔喉連通差的孔隙網(wǎng)絡(luò)中的原油不易被驅(qū)替，從而導(dǎo)致低的驅(qū)油效率(王夕賓等，2005)。

2.3 膠結(jié)程度

馬王廟油田由于埋藏較淺、膠結(jié)程度低，骨架顆粒間的穩(wěn)定性差，雜基含量高，孔隙分選性差，孔大喉細(xì)，在外來流體的沖刷下極易發(fā)生松動運(yùn)移，在小孔細(xì)喉處發(fā)生堵塞(郭莉等，2006)，物性變差。

模擬地層水驅(qū)替實(shí)驗(yàn)表明馬王廟油藏儲層在水驅(qū)過程中易發(fā)生微粒的運(yùn)移，堵塞孔喉，造成水測滲透率的大幅下降(圖8)，氣測滲透率越高的巖心水驅(qū)過程中水測滲透率下降幅度越大。

圖8 巖心模擬地層水驅(qū)替過程中滲透率變化曲線Fig.8 Changing curve of core permeability during simulated formation water injection process

通過室內(nèi)巖心模擬地層水驅(qū)替前后進(jìn)口端、出口端壓汞分析得出如下規(guī)律：水驅(qū)后巖心的毛管壓力增大，尤其是出口端的毛管壓力增加幅度更大，超過了60%。水驅(qū)后巖心進(jìn)口端最大孔喉半徑略有增大，平均孔喉半徑減小不明顯，變化率小于2%，而出口端最大孔喉半徑、平均孔喉半徑、中值孔喉半徑明顯減小，減小率為20%左右。進(jìn)一步證實(shí)了在外來流體的驅(qū)替下，巖心中微粒發(fā)生脫落從前端運(yùn)移至后端，在細(xì)小孔喉處發(fā)生堵塞，因此表現(xiàn)在出口端毛管壓力明顯上升，孔喉半徑明顯減小。

2.4 注入水水質(zhì)

馬王廟油田新溝嘴組下段地層水礦化度為169 346 mg/l，地層水中Ca2+含量高，為1 244 mg/L，油田注入水HCO3-含量高，為351 mg/L，與地層水不配伍，易形成碳酸鈣沉淀，同時(shí)注入水中細(xì)菌超標(biāo)，這些細(xì)菌進(jìn)入地層后可繼續(xù)生長發(fā)育，同時(shí)硫酸鹽還原菌會造成管道的腐蝕，并形成鐵垢，堵塞孔喉，使油層吸水能力下降。

3 結(jié)論與建議

(1)馬王廟油田砂巖粒度較細(xì)，填隙物以泥質(zhì)、碳酸鹽及硬石膏為主，屬于中高孔中高滲儲層，微觀孔隙結(jié)構(gòu)較差，非均質(zhì)性強(qiáng)。

(2)儲層具有中等—強(qiáng)水敏、中等速敏及中等—強(qiáng)酸敏。

(3)馬王廟油田新溝嘴組下段油藏注水開發(fā)效果在儲層微觀特征上，主要受敏感性礦物、微觀孔隙結(jié)構(gòu)、巖石膠結(jié)程度以及注入水水質(zhì)的影響。

(4)馬王廟油田在注水開發(fā)過程中要不斷改善注入水水質(zhì)，控制注入水速度，采取“溫和”注采模式，酸化過程中要注意酸的用量和改進(jìn)酸液配方。

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Effects of Reservoir Microcharacteristics on the efficiency of Waterflood Development in Mawangmiao Oilfield

LONG Yu-mei1, CHEN Man-fei2

(1.Exploration and Development Institute of Jianghan Oilfield Company, SINOPEC, Wuhan, HB 430223,China;2.China University of Geosiciences(Wuhan), Wuhan, HB 430074, China)

Based on the study of microcharacteristics of sandstone and experiment of core displacement by water of the lower member of Xingouzui formation in Mawangmiao oilfield.The results show that the reservoir has middle-strong water sensitivity, middle velocity sensitivity, middle-strong acid sensitivity.The main factors influencing waterflood development include sensitive mineral, microscopic pore structure; cementation degree and injection water quality.

Mawangmiao oilfield; reservoir microcharacteristics; sensitive mineral；pore structure; injection water quality; water-injection development effect

2015-10-28

龍玉梅(1968—)，女，碩士，高級工程師，主要從事油氣儲層研究。E-mail:ym1986yk@sina.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.03.012

P618.13

A

1674-3504(2016)03-0279-04