邢強 席天德 薛金泉 謝利成
(1,3延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心,陜西 延安 716000;2陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院,陜西 西安 716075)
油田管理
特低滲透油藏剩余油分布影響因素研究
邢強1席天德2薛金泉1謝利成1
(1,3延長油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心,陜西 延安 716000;2陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院,陜西 西安 716075)
從地質(zhì)因素和開發(fā)因素等方面研究了特低滲透油藏剩余油分布的主要因素,并提出了相應(yīng)的技術(shù)對策。結(jié)果表明:影響特低滲透油藏剩余油分布的地質(zhì)因素主要有孔喉半徑小、儲層非均質(zhì)性、裂縫、敏感性等,開發(fā)因素主要有工作制度、注采井網(wǎng)及注入水質(zhì)等;提出了五點法井網(wǎng)調(diào)整完善注采關(guān)系、混相驅(qū)等降低界面壓力、注水方式調(diào)整提高井間動用程度、改善水質(zhì)降低污染等技術(shù)對策。
低滲透油藏;剩余油;影響因素;技術(shù)對策
特低滲透油氣資源在我國油氣資源中占有十分重要的地位。但目前特低滲透油藏的開發(fā)效果并不理想,存在注水壓力高、油井供液不足、產(chǎn)量遞減快、采油速度低等問題,最終造成高含水、低采收率、剩余油富集、開發(fā)效果差的現(xiàn)狀。本文從地質(zhì)和開發(fā)兩個方面分析了低滲透油藏剩余油分布的影響因素,提出了改善特低滲透油藏開發(fā)效果的措施。
(1)孔喉半徑小
特低滲透油藏吸水能力差,水注入地層需要一定的啟動壓力。究其原因是:①原油中的極性分子導(dǎo)致其在巖石孔隙表面吸附[1],直接與孔隙介質(zhì)內(nèi)表面相接觸的流體(稱之為邊界流體)不易發(fā)生流動,并且該邊界層的厚度與啟動壓力呈反比關(guān)系[2]。
②原油中的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等為非極性,與極性的水兩相共存時,在油水界面產(chǎn)生界面張力,使得油不易從孔隙表面剝離,從而形成殘余油[3]。
③液珠通過孔隙喉道時,需要克服賈敏效應(yīng)產(chǎn)生的附加阻力,該阻力與孔喉半徑呈反比關(guān)系。特低滲透油藏孔喉半徑小,因此需要較高的啟動壓力來克服該附加阻力[4]。
這是特低滲透油藏采收率低于同類驅(qū)替方式下中高滲油藏采收率的根本原因。
(2)儲層非均質(zhì)性
非均質(zhì)是各類儲層共同的特點。引起儲層非均質(zhì)的原因可分為兩個方面:
①受沉積控制作用,不同微相間、同一微相內(nèi)部在沉積時存在差異性。這種差異性造成了儲層在孔隙度、滲透率、有效厚度等方面的區(qū)別。從平面來看,沉積微相的主體部位滲透性好、厚度大,順古水流方向滲透率級差較小,注入水易沿著古水流方向推移,水驅(qū)油效率高。垂直古水流方向滲透率級差大,由中心向邊部孔隙度、滲透率、有效厚度降低,注入水不易波及,造成剩余油富集[5]。從垂向來看,不同期次沉積的砂體同樣存在差異,一套層系開發(fā)時易產(chǎn)生層間干擾作用,滲透性差、厚度小的砂體滲流阻力大、吸水能力差,剩余油富集(圖1)。從層內(nèi)來看,受構(gòu)型的影響較大。作為層系界面的泥質(zhì)、鈣質(zhì)等不滲透層,存在與否對層內(nèi)注入水的滲流起著重要作用[6]。當(dāng)不同期次沉積的砂體間不存在不滲透層時,上下兩套砂體是連通的,對注入水不存在遮擋作用。而上下兩套砂體間存在不滲透層時,則對注入水存在遮擋作用,同樣影響剩余油的分布。
圖1 Q1區(qū)塊1井吸水剖面
②成巖作用影響
成巖作用包括壓實、壓溶、膠結(jié)、溶蝕等,對孔隙的形成、保存和破壞起著極為重要的作用,使儲層非均質(zhì)性更強[7]。一般而言,壓實、膠結(jié)作用易造成孔隙度減小,滲透性變差,滲流阻力大,水驅(qū)油效率低;而壓溶、溶蝕作用使得孔隙度增大、滲透性變好,滲流阻力減小,水驅(qū)油效率高(圖2)。
(3)裂縫
裂縫包含天然裂縫和人工壓裂形成的裂縫。一方面,裂縫提高了儲層的滲流能力,降低注水壓力,提高水驅(qū)波及體積,進而改善水驅(qū)開發(fā)效果;另一方面,裂縫有可能形成高滲通道,注入水沿著裂縫迅速推到采油井底,形成注水無效循環(huán),降低水驅(qū)開發(fā)效果。對于人工裂縫,具備時效性,隨著開發(fā)時間變長,支撐劑撐開的裂縫慢慢閉合,滲透性逐漸變差。袁士義等[8]通過室內(nèi)實驗?zāi)M了不同應(yīng)力下,裂縫變形引起的滲透性變化。結(jié)果表明,裂縫變形可使?jié)B透率降低58%-75%。體現(xiàn)在生產(chǎn)井上,日產(chǎn)液量逐漸減低。裂縫閉合以后,注入水會沿著滲流阻力小的通道運移。
圖2 Q區(qū)塊沙三段儲層主要成巖現(xiàn)象
(4)儲層敏感性
粘土礦物是造成儲層敏感性的主要因素。粘土礦物中的伊蒙混層、高嶺石、綠泥石等遇水膨脹,造成儲層孔隙減小,滲透性變差[9]。
隨著儲層流體壓力的降低,流體對巖石骨架的支撐作用變?nèi)酰瑤r石骨架受擠壓變形,孔隙減小,滲透性變差,影響注水波及,驅(qū)油效果變差(圖3)。
圖3 SS油田儲層參數(shù)變化曲線
(1)工作制度
對于親水性巖石,毛管力是驅(qū)油的動力,但流速過大,易引起潤濕滯后,毛管力變成了驅(qū)油的阻力。水在高速運移的情況下,沿著孔道的中央推進,形成指進現(xiàn)象,驅(qū)油效果變差,沿孔道內(nèi)壁富集殘余油,這個阻力是造成特低滲透油藏吸水需克服啟動壓力的主要因素之一。由于特低滲透儲層的孔隙較小,毛管壓力可能較大。
(2)注采井網(wǎng)
井網(wǎng)方式不合理,容易造成注采不完善,部分井區(qū)難以被注入水波及,容易造成井間富集大量剩余油。對于連片式砂體,易部署合理的注采井網(wǎng),但對于條帶式或孤立式砂體,井網(wǎng)被砂體切割,往往形成一注一采或無注無采的情況,造成剩余油富集。
(3)水質(zhì)
生產(chǎn)井產(chǎn)出水往往礦化度較高,且含有較多的機械雜質(zhì)。若污水回注,則容易引起孔隙機械堵塞,吸水困難,剩余油富集。
(1)注采井網(wǎng)調(diào)整。五點法注采井網(wǎng)波及系數(shù)最高,并且便于后期調(diào)整加密??紤]到人工壓裂所產(chǎn)生的裂縫影響,可使注水井排的方向平行于主裂縫方向,削弱注入水沿裂縫的指進,提高波及系數(shù)??紤]到非均質(zhì)性的影響,主滲透率方向可適當(dāng)增大井距,其垂直方向可適當(dāng)縮小井距。
(2)二氧化碳混相驅(qū)、表面活性劑體系,降低界面張力的影響,降低注入壓力[10]。
(3)多點注水、溫和注水、間歇注水。特低滲透油藏由于孔隙半徑小,一方面需要較高的驅(qū)替壓力才可動用,另一方面在注采井網(wǎng)間由于壓力頂牛容易形成滯留區(qū)。通過改變注水方式,形成壓力干擾,既可以降低速敏的影響又可以削弱平面非均質(zhì)性的影響,增加井間注水流線,有效動用井間剩余油。
(4)改善水質(zhì),降低機械雜質(zhì)等對孔隙的堵塞,提高滲流能力。
(1)影響特低滲透油藏剩余油分布的地質(zhì)因素主要有孔喉半徑小、儲層非均質(zhì)性、裂縫、敏感性等,開發(fā)因素主要有工作制度、注采井網(wǎng)及注入水質(zhì)等;
(2)五點法井網(wǎng)調(diào)整完善注采關(guān)系、混相驅(qū)等降低界面壓力、注水方式調(diào)整提高井間動用程度、改善水質(zhì)降低污染等技術(shù)對策可有效動用剩余油,提高采收率。
[1]Farooq U,Asif N,Tweheyo MT,Sj?blom J,?ye G.Effect of low-saline aqueous solutions and pH on the desorption of crude oil fractions from silica surfaces.Energy&Fuels,2011;25(5):2058-64.
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邢強,男,漢族,中級工程師職稱,現(xiàn)在延長油田公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心,從事油田地質(zhì)研究工作。