樊偉平，吳寶祥，劉大鵬

（延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠(chǎng)，陜西 延安 717600）

超低滲透油藏的孔隙復(fù)雜，孔隙顆粒非常細(xì)小，膠結(jié)物含量高，物性很差，造成滲透率很差，同時(shí)超低滲透儲(chǔ)層的非均值性強(qiáng)，天然的裂縫發(fā)育，水驅(qū)波及體積很低，造成水驅(qū)油效率也很低，影響了超低滲透油藏的注水開(kāi)發(fā)效果，所以本文以白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層為例，研究超低滲透油藏的注水困難因素，有利于更好，更科學(xué)的開(kāi)采超低滲透油藏，提高石油采收率。

1 超低滲油藏注水效果影響因素分析

1.1 孔隙結(jié)構(gòu)分析

超低滲透油藏的儲(chǔ)層滲流能力主要是受到儲(chǔ)層孔隙和喉道大小的控制，超低滲透油藏的儲(chǔ)層微觀孔隙非均質(zhì)性在不同程度上受到孔喉比的大小約束，進(jìn)而制約著水驅(qū)效果，滲透率較低的儲(chǔ)層有著較高的孔喉比，孔隙體積中吼道體積占比較小，注入水僅能夠驅(qū)替與較大吼道連通的孔隙，導(dǎo)致水驅(qū)效果嚴(yán)重下降，注水波及體積嚴(yán)重降低。所以對(duì)于低滲透儲(chǔ)層來(lái)講，孔喉比較大，孔隙間連通性較差，水驅(qū)效果直接受到可滲流的大吼道制約，水驅(qū)波及體積較小，注水開(kāi)發(fā)效果較差，從而導(dǎo)致油田采收率很低。

白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖心鑄體薄片鏡下觀察結(jié)果表明，該區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層為粉-細(xì)砂巖。石英、巖屑為主要碎屑顆粒，含油少量的云母和長(zhǎng)石，巖石顆粒的分選性較差，磨圓度也較差，粉砂質(zhì)為主要的雜基。晶間灰質(zhì)膠結(jié)明顯，亮方解石為主要的膠結(jié)物，有較少的雙晶線(xiàn)、多孔膠結(jié)和晶間長(zhǎng)石顆粒填充。粒內(nèi)溶孔為主要的孔隙類(lèi)型，分布較為廣泛，粒間溶孔夾雜在粒內(nèi)溶孔之間，分布十分分散，溶孔的分布、大小十分不均勻，顆粒溶蝕程度十分不均勻，差異較大，粒內(nèi)可觀察到細(xì)微的微裂縫，微裂縫發(fā)育程度較低。

1.2 潤(rùn)濕性分析

地層流體的中極性組分占比以及原始巖石的表面性質(zhì)是決定儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕性的主要影響因素，儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性基本分為三類(lèi)：親水性、親油性、中性。對(duì)于親水性巖石，潤(rùn)濕相是水，非潤(rùn)濕相是油；而對(duì)于親油性巖石，潤(rùn)濕相則是油，非潤(rùn)濕相是水，與親水性巖石完全相反。潤(rùn)濕相在地層中的分布一般是處于一個(gè)比較連續(xù)的狀態(tài)，附著在儲(chǔ)層巖石顆粒的表面和孔壁上，充填著儲(chǔ)層大部分孔隙；非潤(rùn)濕相則是以一種不連續(xù)的滴狀、塊狀和珠狀等形態(tài)分布在孔道的中心部位。儲(chǔ)層巖石的潤(rùn)濕性會(huì)隨著油田注水開(kāi)發(fā)的深入發(fā)生變化，一般情況下，儲(chǔ)層原始的潤(rùn)濕性為偏親油性，二次采油中后期，儲(chǔ)層發(fā)生水淹現(xiàn)象之后，儲(chǔ)層的潤(rùn)濕性會(huì)逐漸變成偏親水性，油田的注水開(kāi)發(fā)過(guò)程，也是儲(chǔ)層含水飽和度變化的過(guò)程，含水飽和度不斷增大，儲(chǔ)層巖石的親水性也會(huì)逐漸增強(qiáng)。當(dāng)儲(chǔ)層巖石表面為親油性時(shí)，原始含水飽和度相對(duì)較低，水在儲(chǔ)層中的分布不連續(xù)，但水會(huì)充填在較大的孔道當(dāng)中，油雖然分布較廣，而且連續(xù)性較好，但大多占據(jù)的是較小的孔道，從而導(dǎo)致了油相相對(duì)滲透率大幅降低，而水相的相對(duì)滲透率大幅增高；反之，當(dāng)儲(chǔ)層巖石表面為親水性時(shí)，原始含水飽和度相對(duì)較高，油在儲(chǔ)層中的分布不連續(xù)，但油會(huì)充填在較大的孔道當(dāng)中，水雖然分布較廣，而且連續(xù)性較好，但大多占據(jù)的是較小的孔道，水相相對(duì)滲透率大幅降低，而油相的相對(duì)滲透率大幅增高。由此可以得出結(jié)論，注水開(kāi)發(fā)后，儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕性發(fā)生變化后，相對(duì)滲透率油相的增大、水相的減小，相滲圖版中等滲點(diǎn)會(huì)向右側(cè)移動(dòng)。

白河油區(qū)吳52井區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的巖心潤(rùn)濕性實(shí)驗(yàn)研究表明，白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層巖心潤(rùn)濕性為弱親水性，更加有利于油相的滲流，注水開(kāi)發(fā)可以有效提高油田開(kāi)發(fā)效率。

表1 吳127 井長(zhǎng)8 層巖心潤(rùn)濕性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.3 敏感性分析

儲(chǔ)層敏感性研究主要是為了降低隨著油田開(kāi)發(fā)不斷深入，儲(chǔ)層流體類(lèi)型、儲(chǔ)層巖石力學(xué)特性、儲(chǔ)層流體分布狀態(tài)等因素發(fā)生變化后，對(duì)儲(chǔ)層的滲透率、孔隙的連通性、孔隙結(jié)構(gòu)等制約儲(chǔ)層滲流能力的因素的影響，對(duì)于白河油區(qū)吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層的敏感性分析主要類(lèi)型有酸敏分析、速敏分析、水敏分析、鹽敏分析、賈敏分析。

酸敏分析：酸化壓裂是鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組下組合油層措施增產(chǎn)的重要手段之一，儲(chǔ)層如果存在著一定程度的酸敏性，在酸化壓裂過(guò)程中就要考慮到壓裂酸的類(lèi)型與儲(chǔ)層流體、巖石的配伍性,否則通過(guò)酸化壓裂不但不能起到改善儲(chǔ)層滲流能力的作用，反而會(huì)大幅降低儲(chǔ)層原本的導(dǎo)流能力，造成儲(chǔ)層傷害，最終使油井停產(chǎn)。通過(guò)研究區(qū)巖心的酸敏實(shí)驗(yàn)，可以為優(yōu)選酸化壓裂的酸液配方提供理論依據(jù)，白河油區(qū)吳52井區(qū)長(zhǎng)8 巖心酸敏實(shí)驗(yàn)表明，該區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層為弱酸敏性，通過(guò)壓裂改造可以有效提高儲(chǔ)層近井地帶導(dǎo)流能力，酸化后有效改善儲(chǔ)層的滲透率。

鹽敏分析：注水開(kāi)發(fā)是油田開(kāi)發(fā)提高采收率和采油速度的重要方法，注入水的礦化度和儲(chǔ)層水的礦化度有所不同，研究?jī)?chǔ)層的鹽敏性，對(duì)于確定油田注入水水質(zhì)有一定指導(dǎo)意義，儲(chǔ)層流體礦化度下降后，黏土礦物晶層會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)張、增大現(xiàn)象，導(dǎo)致黏土礦物膨脹，致使儲(chǔ)層滲透率大幅下降。通過(guò)儲(chǔ)層巖心鹽敏分析實(shí)驗(yàn)，尋找到會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層滲流能力嚴(yán)重下降的臨界點(diǎn)，即為臨界鹽度或臨界礦化度。研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層巖心鹽敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層為中等偏弱鹽敏性，臨界礦化度為3 000 mg·L-1左右，注入水水質(zhì)礦化度應(yīng)高于臨界礦化度，才能有效避免鹽敏效應(yīng)。

表2 白河油區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層巖心酸敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

圖1 鹽敏實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)

速敏分析：在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注采速度不同會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層流體的流速不同，較大的注采速度會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層巖石膠結(jié)物、黏土和微粒發(fā)生運(yùn)移，堵塞滲流通道，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率變差，而且這類(lèi)儲(chǔ)層傷害是不可逆的，超低滲油藏中速敏效應(yīng)影響更加嚴(yán)重，合理的注采速度是影響超低滲油田注水開(kāi)發(fā)效果的因素之一。通過(guò)巖心速敏實(shí)驗(yàn)，可以確定油田合理的注采速度，尋找到儲(chǔ)層巖石臨界速度，判斷油田開(kāi)發(fā)的合理驅(qū)替壓差。研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層巖心速敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層中等偏弱速敏性，臨界的驅(qū)替壓差為5～7 MPa，儲(chǔ)層速敏指數(shù)為0.465 6。

水敏分析：儲(chǔ)層水敏性主要取決于兩個(gè)方面，一方面是儲(chǔ)層巖石的黏土礦物含量，黏土礦物含量越高的儲(chǔ)層，越容易發(fā)生水敏效應(yīng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降；另一方面是注入水的礦化度和配伍性，和地層流體配伍性約差的注入水會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的巖石黏土膨脹、分散、運(yùn)移，導(dǎo)致儲(chǔ)層的滲透率下降。

圖2 流速-驅(qū)替壓差關(guān)系曲線(xiàn)

圖3 速敏曲線(xiàn)

通過(guò)白河油區(qū)吳52井區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層巖心的全巖實(shí)驗(yàn)結(jié)果和黏土礦物分析結(jié)果，可以看出長(zhǎng)8 儲(chǔ)層黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，利用酸化壓裂的工藝可以有效改善儲(chǔ)層的滲流能力，但黏土礦物中伊蒙混層質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)61%左右，充分說(shuō)明，在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在著水敏效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，儲(chǔ)層更易于水化膨脹，導(dǎo)致微粒分散、運(yùn)移，造成儲(chǔ)層敏感性傷害。

表3 白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層巖心全巖分析結(jié)果

表4 白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層巖心黏土礦物分析結(jié)果

通過(guò)原始礦化度地層水、50%礦化度地層水和蒸餾水三種不同流體流過(guò)巖心，檢測(cè)巖心滲透率變化情況，確定儲(chǔ)層巖石的水敏性。研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層水敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層中等偏弱水敏，水敏指數(shù)為0.313 7。

表4 巖心水敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

賈敏分析：在超低滲透砂巖油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，隨著油田綜合含水不斷升高，油井近井地帶的地層溫度會(huì)不斷降低，儲(chǔ)層巖石潤(rùn)濕相發(fā)生變化，產(chǎn)生大量的分散油珠，油水界面張力增大，產(chǎn)生嚴(yán)重的賈敏效應(yīng)，導(dǎo)致油田注水開(kāi)發(fā)效果變差。

綜上所述，白河油區(qū)吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層敏感性為弱酸敏，速敏、水敏、鹽敏均為中等偏弱，臨界礦化度在2 000 mg·L-1左右，臨界驅(qū)替壓差為5～7 MPa。

1.4 注入水的配伍性分析

注水開(kāi)發(fā)是超低滲油田提高采收率的重要方法，超低滲油田具有孔隙度小、滲透率低、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，注水水質(zhì)與地層配伍,水質(zhì)達(dá)標(biāo)是增注措施實(shí)施的前提。如果注水水質(zhì)與地層流體配伍性較差，就會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層的滲流能力嚴(yán)重下降，而且對(duì)超低滲透儲(chǔ)層的傷害會(huì)更加嚴(yán)重，往往這些儲(chǔ)層傷害是不可逆的，直接影響到油田注水開(kāi)發(fā)效果。所以，對(duì)于超低滲透油田注水開(kāi)發(fā)前，必須開(kāi)展注入水的配伍性分析，確定注入水水質(zhì)和水源。

根據(jù)研究區(qū)未加藥注入水、加藥注入水和地層水全分析數(shù)據(jù)，地層水和未加藥注入水中Fe3+含量較高，對(duì)套管和管路的腐蝕會(huì)比較嚴(yán)重，在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)注意防腐，加入防腐劑。地層水的礦化度為27.2×103mg·L-1，注入水的礦化度在（3～4）×103mg·L-1，注入水的礦化度偏低，且儲(chǔ)層黏土礦物含量為20%，應(yīng)在注水過(guò)程中加入防膨劑，避免造成水敏效應(yīng)，影響注水開(kāi)發(fā)效果。

表6 加藥前后水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果表

通過(guò)地層水和無(wú)加藥注入水配伍性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，研究結(jié)果表明地層水和未加藥注入水比例為6∶4 時(shí)，濁度為872.7NUT,可能存在結(jié)垢現(xiàn)象。

圖4 地層水與無(wú)加藥注入水不同配比下濁度值曲線(xiàn)

通過(guò)地層水和加藥注入水配伍性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，研究結(jié)果表明地層水和未加藥注入水比例為4∶6 和7∶3 時(shí)，濁度為623.6 NUT 和1 023 NUT,可能存在結(jié)垢現(xiàn)象。

1.5 啟動(dòng)壓力梯度分析

超低滲透油藏地層流體滲流速度較慢，低速的非達(dá)西滲流普遍認(rèn)為存在著一定的初始啟動(dòng)壓力梯度，只有在驅(qū)替壓力高于啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，地層流體才會(huì)開(kāi)始滲流。通過(guò)對(duì)巖心驅(qū)替壓力和流速的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，可以得到驅(qū)替壓力和流速的相關(guān)性，經(jīng)過(guò)線(xiàn)性擬合可以得出一個(gè)初始的啟動(dòng)壓力梯度。在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，只有在驅(qū)替壓力達(dá)到啟動(dòng)壓力梯度后，注水開(kāi)發(fā)驅(qū)替才會(huì)有效果，確定啟動(dòng)壓力梯度對(duì)于油田注水開(kāi)發(fā)十分重要。

用直線(xiàn)回歸法確定啟動(dòng)壓力梯度影響因素較多，實(shí)驗(yàn)精度、儲(chǔ)層敏感性、孔隙變形等多種因素都可能造成回歸的曲線(xiàn)偏離坐標(biāo)原點(diǎn)，造成啟動(dòng)壓力梯度存在的假象。

壓力平衡法測(cè)量啟動(dòng)壓力梯度比較直觀。研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層滲流實(shí)驗(yàn)過(guò)程用的巖心滲透率普遍較低，得到的啟動(dòng)壓力梯度較高。

表7 研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層滲流啟動(dòng)壓力梯度結(jié)果表

1.6 壓敏分析

白河油區(qū)吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層屬于超低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層內(nèi)微裂縫發(fā)育較差，滲透率低，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注水井生產(chǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生近井帶超壓區(qū)，越靠近井底位置壓力越高。通過(guò)研究分析，超低滲透儲(chǔ)層隨著壓力的升高，滲透率會(huì)大幅下降，天然微裂縫一定程度上閉合，導(dǎo)致儲(chǔ)層導(dǎo)流能力嚴(yán)重下降。此時(shí)儲(chǔ)層就產(chǎn)生了壓敏效應(yīng)，壓敏效應(yīng)導(dǎo)致的滲透率降低是不能隨著壓力降低而恢復(fù)的，這種儲(chǔ)層傷害是不可逆的，對(duì)油田注水開(kāi)發(fā)效果帶來(lái)一定影響。

超低滲儲(chǔ)層壓敏效應(yīng)較強(qiáng)，在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以考慮周期注水，利用地層的滲吸作用，增大注水波及體積，有效平衡近井帶驅(qū)替壓力，降低壓敏效應(yīng)產(chǎn)生的近井帶滲透率變差，從而達(dá)到提高注水開(kāi)發(fā)效果的目的。

2 注水困難綜合分析及增注建議

2.1 白河吳52井區(qū)的注水影響因素分析

通過(guò)對(duì)白河油區(qū)吳52井區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層注水效果影響因素研究，分析得出：白河吳52井區(qū)的注水開(kāi)發(fā)存在影響的因素主要為以下幾點(diǎn)。

1）白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層巖石組分中黏土礦物總量為20%，其中伊蒙混層含量高達(dá)61%左右，而且地層水和注入水礦化度差異較大，存在一定程度的水敏效應(yīng)和鹽敏效應(yīng)，在注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)在注入水中加入適量的防膨劑，降低水敏效應(yīng)和鹽敏效應(yīng)引起的黏土膨脹、分散、運(yùn)移，從而達(dá)到提高注水開(kāi)發(fā)效果的目的。

2）由敏感性分析實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層敏感性為弱酸敏，水敏、鹽敏、速敏均為中等偏弱，臨界礦化度為2×103mg·L-1左右，臨界驅(qū)替壓差為5～7 MPa。弱酸敏性說(shuō)明酸化壓裂工藝對(duì)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層的措施改造和提高近井帶儲(chǔ)層導(dǎo)流能力有較大幫助，通過(guò)酸化壓裂可以有效提高注水效果，增大地層吸水能力，解決地層堵塞導(dǎo)致達(dá)不到配注的問(wèn)題。

3）通過(guò)地層水的全分析，發(fā)現(xiàn)地層水中Fe3+含量較高，可能會(huì)導(dǎo)致管線(xiàn)和套管腐蝕現(xiàn)象，在注水過(guò)程中應(yīng)加入適量的防腐劑，降低注水管線(xiàn)和套管的腐蝕。

4）通過(guò)注入水水質(zhì)配伍性研究，發(fā)現(xiàn)地層水與不加藥注入水在6∶4 的體積比下可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象；地層水與加藥注入水在4∶6 和7∶3 的體積比下也可能出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。應(yīng)在注水過(guò)程中加入適量的阻垢劑，防止結(jié)垢導(dǎo)致儲(chǔ)層損害，影響注水開(kāi)發(fā)效果。

5）研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層具有較高的啟動(dòng)壓力梯度，隨著注水開(kāi)發(fā)深入，潤(rùn)濕相的變化、壓敏效用等因素嚴(yán)重制約著白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層的注水開(kāi)發(fā)效果。

2.2 白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層增注建議

對(duì)于白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8油藏的注水的各種影響因素，建議采用酸化壓裂工藝、超前注水技術(shù)、周期注水等技術(shù)提高注水開(kāi)發(fā)效果，從而達(dá)到提高采收率的目的。

超前注水可以有效提高地層原始?jí)毫ο禂?shù)，使地層壓力保持在較高水平，降低因地層壓力降低導(dǎo)致的滲透率損害，較高的地層壓力也可使原始狀態(tài)下部分閉合的微裂縫重新張開(kāi)，達(dá)到提高儲(chǔ)層物性的目的。

周期注水可以有效利用地層的滲吸能力，降低壓敏效應(yīng)帶來(lái)的儲(chǔ)層損害，通過(guò)周期注水，可以增加注水波及體積，提高水驅(qū)動(dòng)用程度，最終達(dá)到提高采收率的目的。

3 結(jié)論

1）白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8 油層超低滲透率油藏物性很差，黏土礦物含量較高，具有較高的啟動(dòng)壓力梯度，地層水礦化度與注入水礦化度差異較大，水敏效應(yīng)和鹽敏效應(yīng)中等偏弱，但敏感性引起的儲(chǔ)層損害不可逆，從而導(dǎo)致白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8油藏欠注。

2）研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型基本上是粒內(nèi)溶孔，少量粒間溶孔。從巖心的分析中可以看出酸化壓裂有利于提高儲(chǔ)層滲透率，是提高注水開(kāi)發(fā)效果的有效方法之一。

3）通過(guò)潤(rùn)濕性實(shí)驗(yàn)可以看出，研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層的潤(rùn)濕性為弱親水性，利用注水開(kāi)發(fā)可以有效提高采收率。

4）通過(guò)敏感性分析研究區(qū)長(zhǎng)8 儲(chǔ)層敏感性為弱酸敏，鹽敏、速敏、水敏均為中等偏弱，臨界礦化度在2×103mg·L-1左右，臨界驅(qū)替壓差為5～7 MPa。

5）當(dāng)?shù)貙铀c未加藥注入水配比在6∶4 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不配伍性；當(dāng)?shù)貙铀c加藥注入水配比在4∶6 和7∶3 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不配伍性。

6）針對(duì)白河吳52井區(qū)長(zhǎng)8 油藏注水的各種影響因素，建議采用超前注水技術(shù)、酸化壓裂工藝和周期注水技術(shù)提高注水開(kāi)發(fā)效果。