黃國麗，強(qiáng) 騰，薛 輝，吳小斌，王泉波

(1.延安大學(xué)石油工程與環(huán)境工程學(xué)院；2.延長石油(集團(tuán))油氣勘探公司天然氣勘探開發(fā)部，陜西延安716000；3.中國石油長慶油田勘探開發(fā)研究院，陜西西安710065；4.陜西延長石油油氣勘探公司采氣一廠，陜西延安716000)

致密砂巖油氣藏在所有非常規(guī)油氣藏中資源潛力最大[1]，研究區(qū)盒8儲層主要為巖屑質(zhì)石英砂巖和石英砂巖，巖屑含量較低，幾乎不發(fā)育長石，填隙物平均含量高達(dá)14.81%，孔隙度為6.22%，滲透率為0.93×10-3μm2，為典型的致密砂巖儲層。盒8儲層面孔率0.7%～2.1%，以晶間溶孔和溶蝕粒間孔為主，平均孔徑為10～30 μm。該類儲層孔喉細(xì)小，含水情況對氣相相對滲透率的影響會直接影響采氣能力。因此針對該類儲層展開氣水驅(qū)替實(shí)驗(yàn)分析氣水驅(qū)替特征及其形成機(jī)理既為研究成藏提供支撐，也是決定致密氣藏開發(fā)的關(guān)鍵，能為確定氣藏合理的開采模式提供依據(jù)[2，3]。

1 盒8儲層流體滲流特征

盒8儲層非穩(wěn)態(tài)法氣水相對滲透率曲線呈現(xiàn)兩種基本形態(tài)(如圖1)，氣水兩相滲流特征均反映出束縛水飽和度高，束縛水飽和度在34.2%～70.5%之間，平均為54.82%；兩相流動范圍窄；大部分樣品隨著儲層含水飽和度的增加，水相相對滲透率急劇增大，氣相相對滲透率急劇減小；儲層的相滲曲線中等滲點(diǎn)處含水飽和度高，分布在71.2%～87.6%之間，平均為73.26%，交叉點(diǎn)處含水飽和度值均大于70%，普遍較高，說明該儲層總體上呈強(qiáng)的親水性。盒8儲層13個樣品最大含水飽和度較大，在81.90%～97.70%之間，平均值高達(dá)88.52%，盒8儲層含水飽和度普遍較高。在兩相區(qū)內(nèi)氣相和水相的有效滲透率均較低，共滲點(diǎn)也很低，等滲點(diǎn)處兩相相對滲透率為0.095×10-3μm2。

圖1A中當(dāng)?shù)貙雍柡投刃∮?2.8%時，儲層產(chǎn)純氣；含水飽和度為52.8.0%～91.2%時，氣水同出；含水飽和度大于91.2%時，基本只產(chǎn)水。總的來說，隨著含水飽和度增加，水相滲透率急劇增大，氣相滲透率快速下降。圖1B中，當(dāng)?shù)貙雍柡投刃∮?1.2%時，儲層產(chǎn)純氣；含水飽和度為61.2%～95.1%時，氣水同出；含水飽和度大于95.1%時，基本只產(chǎn)水。隨著含水飽和度增加，氣相滲透率下降很快，而水相滲透率增加很慢。表現(xiàn)在生產(chǎn)上，含水采氣時，產(chǎn)氣量和產(chǎn)水量均較低，采氣效率不高。

(Krg—?dú)庀嘞鄬B透率，Krw—水相相對滲透率)

2 薄片氣水驅(qū)替實(shí)驗(yàn)分析

盒8儲層砂巖巖心模型經(jīng)抽提、烘干、切片、磨平、制樣等工序之后，在室溫下，首先抽真空，利用氮?dú)饧訅?，使巖樣飽和黏度為1.00 MPa·s的蒸餾水(加少量甲基藍(lán)，呈藍(lán)色)，同時液測巖樣滲透率，再逐漸加壓(低于0.2 MPa)驅(qū)替至只出氣時，統(tǒng)計(jì)原始含氣飽和度Sgi(根據(jù)注入體積和和出液體積計(jì)算)，并利用顯微鏡和圖象采集系統(tǒng)直接觀察流體在實(shí)際巖石孔隙空間的分布特征(如圖2)，最后計(jì)算驅(qū)水效率，并分析驅(qū)替特征。

C39-1驅(qū)替前后對比 C56驅(qū)替前后對比

圖2樣品驅(qū)替前后對比照片

Ed=(Swi-Swr)/Swi×100%

Swi：原始含水飽和度，Swr：殘余含水飽和度

本次實(shí)驗(yàn)所用C39-1樣品巖性為粗粒巖屑質(zhì)石英砂巖，孔隙度和滲透率分別為9.4%和0.74×10-3μm2；C56樣品巖性為中粒巖屑質(zhì)石英砂巖，孔隙度和滲透率分別為5.1%和0.21×10-3μm2。樣品C39-1的物性及水波及面積都大于樣品C56(如圖2)。因樣品都屬于致密砂巖儲層，顯示為非活塞式驅(qū)替過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，同一流程下，樣品C39-1驅(qū)替過程中樣品上部有明顯流動路徑，僅角隅帶殘留，由于非均質(zhì)性強(qiáng)，中部區(qū)域波及程度最低，最終氣驅(qū)效率為68.6%，氣驅(qū)波及面積大。樣品C56整體致密，最終氣驅(qū)效率為46.3%。最終C39-1的束縛水飽和度為31.4%，C56的束縛水飽和度為53.7%。結(jié)合流體滲流特征，當(dāng)含水飽和度大于32%時，就會出現(xiàn)產(chǎn)水情況，要避免產(chǎn)水影響采氣。

表1 薄片氣驅(qū)水實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 形成機(jī)理分析

盒8儲層以淺灰色、灰色中砂巖和灰色粗砂巖為主，砂巖大多數(shù)為粗粒結(jié)構(gòu)，碎屑接觸方式為線接觸，碎屑分選性表現(xiàn)中等—較好，整體結(jié)構(gòu)成熟度比較好，顆粒磨圓度中等。砂巖的碎屑顆粒成分在78.00%～90.00%之間，平均占84.19%，成分主要為巖屑質(zhì)石英砂巖和石英砂巖，石英含量高，巖屑含量較低，碎屑粒度總體偏粗，粒間主要被填隙物充填，填隙物約占10.00%～25.00%之間，主要有高嶺石、伊利石、綠泥石、方解石和硅質(zhì)膠結(jié)物，局部能見石英鑲嵌式膠結(jié)。另有少量菱鐵礦及鐵方解石，呈它形晶形式充填孔隙。樣品C39-1和C56中普遍存在的親水性礦物，最高達(dá)到90%的石英，還有在顆粒邊緣及孔隙內(nèi)充填的高嶺石、伊利石、綠泥石等親水性的粘土礦物，造成樣品普遍強(qiáng)親水性。

樣品C39-1和C56巖性、顆粒分選性，雜基、膠結(jié)物含量大致相當(dāng)，石英含量都較高，C39-1樣品以粗粒為主，C56樣品以中粒為主，顆粒間孔隙充填情況也存在差異，C56樣品中可見明顯的方解石連晶式膠結(jié)(圖3-A)，方解石膠結(jié)物達(dá)到5%，而C39-1樣品中方解石膠結(jié)物明顯較少，僅0.5%，這些鈣質(zhì)膠結(jié)物使C56樣品滲透率低于C39-1樣品，造成其流體波及面積小。雖然其中的粘土膠結(jié)物較C56樣品多，但是孔隙中薄膜式充填的粘土礦物能促進(jìn)溶蝕作用，粘土膠結(jié)物沒有完全堵塞孔喉，其間分布的微孔提供了流體滲流的殘余孔喉，可以為有機(jī)酸的注入提供通道，在兩個樣品中形成了規(guī)模相當(dāng)(面孔率0.7%)的各種類型的溶孔(圖3-B及圖3-C)。

A.C56方解石連晶式膠結(jié)—5(+) B.C56溶蝕粒間孔和晶間溶孔—5(-) C.C39-1微裂縫孔和溶蝕粒間孔—5(-)

圖3C56及C39-1樣品顆粒間填充情況

孔隙大小和類型影響著孔隙度，喉道大小和孔喉的連通情況影響著滲透率和儲層的有效性[6，7]。C56樣品和C39-1樣品孔隙類型見圖4。排驅(qū)壓力對應(yīng)的孔喉半徑為最大連通孔喉半徑。該參數(shù)既反映了儲集巖孔隙喉道的集中程度，又反映了孔隙喉道的大小。

一般來說，排驅(qū)壓力越小、最大連通孔喉半徑越大，儲層物性就越好，流體驅(qū)替效率更高。樣品C39-1最大連通孔喉半徑為1.564 μm，樣品C56最大連通孔喉半徑為0.49 μm(表2)。通過表2的對比可以得出C39-1樣品物性更好，主流孔喉半徑比樣品C56要大，相對應(yīng)的C39-1樣品的排驅(qū)壓力和中值壓力更小，由圖5A也可以看出C39-1樣品孔喉半徑分布更集中，分選性更好，這都有利于流體在其中的滲流。C56樣品顆粒粒徑較C39-1樣品小，方解石膠結(jié)物明顯多，達(dá)到5%，并可見明顯的方解石連晶式膠結(jié)，由此造成C39-1樣品的物性優(yōu)于樣品C56，主要孔喉半徑相對較大，分布相對均勻，排驅(qū)壓力低，氣驅(qū)替潤濕相水時所受阻力小，氣相波及面積也相對較大，所以樣品C39-1最終的氣驅(qū)效率較高。石英、粘土礦物等親水礦物的大量富集，且普遍小孔細(xì)喉的特征造成這兩個樣品的束縛水飽和度都較高，在含水飽和度較高時，氣相滲透率下降很快，對該類儲層產(chǎn)氣影響大。

表2 盒8儲層樣品壓汞參數(shù)

4 結(jié)論

盒8段儲層樣品石英含量高，粘土富集，造成普遍強(qiáng)親水性，束縛水飽和度普遍超過50%，巖石親水，原始含氣飽和度低，兩相區(qū)內(nèi)氣相和水相的有效滲透率均較低；當(dāng)盒8氣層含水飽和度高于32%的時候，部分儲層中就開始出現(xiàn)可動水。大量的鈣質(zhì)膠結(jié)物，特別是連晶式膠結(jié)的方解石造成C56樣品滲透率低于C39-1樣品，薄膜式充填的粘土礦物促進(jìn)溶蝕作用，造成樣品溶孔發(fā)育，但樣品間孔喉大小差異明顯，C39-1樣品主流孔喉半徑相對較大，排驅(qū)壓力和中值壓力小，物性更好，孔喉半徑分布集中，分選性好，氣驅(qū)替潤濕相水時所受阻力小，氣相波及面積也相對較大，所以樣品C39-1最終的氣驅(qū)效率較高。由于多方解石膠結(jié)物且對流體滲流影響明顯，該類氣層通過酸化處理能達(dá)到增加采氣效果的目的。