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轮南2油田JIV油藏水驱实验及微观剩余油分布特征_何巧林

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轮南 油田 JIV 油藏 实验 微观 剩余 分布 特征
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第38卷第1期新疆石油地质Vol.38,No.12017年2月XINJIANGPETROLEUMGEOLOGYFeb.2017收稿日期:2016-07-14修订日期:2016-10-17作者简介:何巧林(1984-),女,四川盐亭人,工程师,硕士,沉积储集层,(Tel)13565058491(E-mail)heql-tlm@petrochina.com.cnWaterfloodingExperimentandMicro⁃DistributionofRemainingOilinJIVReservoirinLunnan⁃2OilfieldHEQiaolina,GUANZengwub,ZUOXiaojuna,WULina,XINGXinga,HUANGLana(PetroChinaTarimOilfieldCompany,a.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment;b.DepartmentofDevelopment,Korla,Xinjiang841000,China)Abstract:Basedontheanalysisofcastthin⁃section,conventionalphysicalproperties,SEMandmercuryinjection,theporestructuresofJIVreservoiroftheLowerJurassicYangxiaformationareclassified.Microscopicwaterfloodingexperimentsforsandstonecoresarecarriedoutinthereservoirswith4mainporestructures.Theexperimentresultsshowthatthereservoirswithdifferentporestructureshavediffer⁃entpercolationfeatures.Fine⁃throat,low⁃permeabilityreservoirandmicrofine⁃throat,super⁃lowpermeabilityreservoiraredominatedbyfin⁃ger⁃likepercolation,relativefine⁃throat,high⁃permeabilityreservoirbyfinger⁃like⁃net⁃likepercolationandfine⁃throat,medium⁃permeabili⁃tyreservoirbynet⁃like⁃uniformpercolation.Theremainingoilafterwaterfloodingaremainlyinsheet⁃likeandcluster⁃likedistributionsre⁃sultedfromby⁃passoilwiththesecondaryofscatteredcolumnar,angularandfilm⁃likedistribution.Theanalysisonmicro⁃percolationfea⁃turesofwaterfloodinginreservoirswithdifferentporestructurescouldprovidebasisforreasonableandefficientdevelopmentoftheoilfield.Keywords:Tarimbasin;Lunnan⁃2oilfield;waterfloodingexperiment;porestructure;percolationfeature;remainingoildistribution文章编号:1001-3873(2017)01-0081-04DOI:10.7657/XJPG20170114轮南2油田JIV油藏水驱实验及微观剩余油分布特征何巧林a,关增武b,左小军a,吴琳a,邢星a,黄兰a(中国石油塔里木油田分公司a.勘探开发研究院;b.开发处,新疆库尔勒841000)摘要:根据铸体薄片、常规物性、扫描电镜、压汞等分析结果,对塔里木盆地轮南2油田下侏罗统阳霞组JIV油藏储集层孔隙结构类型进行了划分,选取主要的4类孔隙结构储集层进行砂岩岩心微观水驱实验。实验结果表明,不同孔隙结构储集层渗流特征不同,细喉低渗类和微细喉特低渗类储集层以指状渗流为主,较细喉高渗类储集层为指状—网状渗流,细喉中渗类储集层为网状—均匀渗流;水驱后微观剩余油以绕流形成的片状和簇状分布为主,其次为柱状、角状、膜状等分散分布。通过分析不同孔隙结构类型储集层水驱油微观渗流特征,为油田有效合理开发提供依据。关键词:塔里木盆地;轮南2油田;水驱实验;孔隙结构;渗流特征;剩余油分布中图分类号:TE327文献标识码:A塔里木盆地轮南2油田阳霞组JIV油藏于1988年发现,2008年进入二次开发以来,80%以上的新井水淹,油藏采收率仅为24.5%.因此,查明储集层微观驱替机制、渗流机理及剩余油分布特征具有重要意义。轮南2油田JIV油藏自投入开发以来,对微观剩余油分布的研究甚少。本文通过砂岩岩心微观模型实验,结合常规物性、铸体薄片、毛细管压力、扫描电镜等测试数据,研究了JIV油藏不同孔隙结构储集层的微观渗流特征和微观剩余油分布特征,旨在为油田合理开发提供依据。1区域地质背景塔里木盆地轮南2油田下侏罗统阳霞组JIV油藏为一构造层状边水油藏,储集层为一套辫状河沉积,孔隙度3.6%~26.0%,平均17.8%,渗透率0.2~5980.0mD,平均300.3mD,属中孔中渗储集层,但垂向上非均质性极强,渗透率变异系数1.68,突进系数5.60,级差达24318,均质系数仅为0.17.储集层岩性主要为岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩,岩屑主要为酸性喷出岩,其次为变质岩。填隙物以黏土矿物(7.7%)和碳酸盐矿物(7.4%)为主,黏土矿物中高岭石含量最高,占黏土矿物总量的63.8%,以充填粒间孔隙蠕虫状和散片状为主,偶见粒表状;其次是伊利石和绿泥石,少见伊蒙混层,未见蒙脱石。孔隙类型主要为粒间溶孔,其次为残余粒间孔,少量晶间孔和微裂缝。2储集层孔隙结构分类根据石油天然气行业标准SY/T6285—2011《油气储层评价方法》。轮南2油田JIV油藏储集层孔隙结构可划分为7类(表1),其中以Ⅲz,Ⅲd,Ⅳtd和Ⅱg等4类孔隙结构为主,占储集层总量的88.9%.从铸体2017年新疆石油地质薄片和扫描电镜观察(图1),Ⅲz类和Ⅱg类储集层孔隙发育且孔喉连通性好,碎屑颗粒间填隙物少,Ⅲz类储集层颗粒大小均匀,孔隙结构较Ⅱg类更均质;Ⅲd类和Ⅳtd类储集层孔隙不发育,孔喉连通性较差,碎屑颗粒分选差,颗粒间黏土矿物含量高,以自生高岭石、绿泥石和伊利石充填为主,大量自生黏土矿物生长于碎屑颗粒粒间和粒表,缩小了孔隙和喉道空间,导致储集层连通性和渗透能力变差。3水驱油微观渗流特征实验本次实验选取了轮南2油田JIV油藏主要的4类孔隙结构砂岩岩心(表2),模型润湿性皆为亲油,实验压力为0.1kPa,实验温度为20℃.实验用的模拟油和模拟水根据实际地层原油黏度、地层水性质和组分配制而成。模拟油黏度约为3.75mPa·s,模拟水为氯化钙型,矿化度22×104mg/L.为了便于观察,油中加入少量油溶红,水中加入少量甲基蓝。模型尺寸约为2.5cm×2.5cm,承压能力为0.2MPa,耐温200℃.此实验的优点:一是保留了储集岩本身的孔隙结构特征、岩石表面物理性质及部分填隙物,使研究结果更加可信;二是实验系统通过显微镜和图像采集系统可以直接观察流体在实际岩石孔隙空间的渗流特征[1-2]。但由于模型承压能力有限,因此,此实验的缺点是不能模拟真实地层温度和压力条件。实验步骤包括:①对模型抽真空,饱和模拟水;②进行油驱水实验至束缚水饱和度;③进行水驱油实验至残余油饱和度。(1)细喉中渗类(Ⅲz)渗流特征为网状—均匀渗流。水驱油过程中水驱前缘呈网状渗流,当压力达到入口压力时油开始进入,在模型入口附近模拟水通过多条路径进入岩样内部,随着驱替的进行,各条水驱通道相互交织,网格逐渐变小、变密,水驱油接近平行推进,驱替方式接近活塞式驱替,孔隙间连通性较好,波及面积较均匀,最终驱替效率高,平均驱替效率42.3%(图2a,图2b)。(2)较细喉高渗类(Ⅱg)渗流特征为指状—网状渗流。水驱油初期水驱前缘呈指状前进,随着驱替的进行,各通道变宽分叉,最终趋向于网状渗流。由于此类模型孔隙发育,孔喉半径较大,注入水沿着相互连通的大孔道在较短的时间率先到达出口端,且出口端一旦见水,含水率将迅速上升,最终驱替效率较低,为33.3%(图2c,图2d)。(3)细喉低渗类(Ⅲd)和微细喉特低渗类(Ⅳtd)渗流特征为明显的指状渗流。此模型物性较差,孔喉细小,注入水沿着孔喉半径相对较大并连通的路径缓慢向前驱替,基本不进入孔隙喉道不发育的区域,表1轮南2油田JIV油藏储集层孔隙结构分类中喉高渗类(Ig)较细喉高渗类(Ⅱg)较细喉中渗类(Ⅱz)细喉中渗类(Ⅲz)细喉低渗类(Ⅲd)细喉特低渗类(Ⅲtd)微细喉特低渗类(Ⅳtd)孔隙结构类型孔喉半径(μm)≥105~105~101~51~51~5500>50050~50050~50010~501~101~10占储集层总量百分比(%)1.418.02.826.525.06.919.4a—较细喉高渗类,LN5井,4569.32m,铸体薄片;b—较细喉高渗类,LN5井,4569.32m,扫描电镜;c—细喉中渗类,LN2-3-1井,4550.92m,铸体薄片;d—细喉中渗类,LN2-3-1井,4550.92m,扫描电镜;e—细喉低渗类,LN2井,4565.99m,铸体薄片;f—细喉低渗类,LN2井,4565.99m,扫描电镜;g—微细喉特低渗类,LN2-34-2井,4555.40m,铸体薄片;h—微细喉特低渗类,LN2-34-2井,4555.40m,扫描电镜图1轮南2油田JIV油藏不同孔隙结构储集层镜下特征孔隙结构类型Ⅱg类Ⅲz类Ⅲz类Ⅲd类Ⅳtd类井号LN5井LN2-3-15井LN2-3-1井LN2井LN2-34-2井深度(m)4569.324569.944550.924565.994555.40岩性灰绿色细砂岩灰绿色粉细砂岩灰色细砂岩灰绿色粉砂岩灰绿色细砂岩25.117.819.216.815.7孔隙度(%)1161.0073.30220.0033.101.11渗透率(mD)表2轮南2油田JIV油藏真实砂岩模型参数··82第38卷第1期何巧林,等:轮南2油田JIV油藏水驱实验及微观剩余油分布特征形成大面积绕流,最终水驱波及面积较小,模型最终驱油效率很低,平均驱替效率25.5%,大量剩余油残留在孔隙介质中(图3)。不难看出,4类孔隙结构储集层中,细喉中渗类(Ⅲz)储集层渗流特征接近于活塞式驱油方式,且驱油效率最高;细喉低渗类(Ⅲd)和微细喉特低渗类(Ⅳtd)储集层指进现象明显,驱油效率最低;较细喉高渗类(Ⅱg)储集层渗流特征为指状—网状渗流,驱油效率介于前两者之间。微观模拟实验表明,高渗类和低渗类、特低渗类储集层渗流过程中微观指进现象明显,注入水由入口端进入,沿着一条或几条相互连通的大孔道突进并首先到达出口端,当优势通道形成后,注入水在模型中的流动网络基本保持不变,造成大面积的绕流;边底水沿着阻力最小的通道(高渗带)迅速到达生产井,将油层中的大部分油留下,这就是宏观指进。无论是宏观指进还是微观指进,其结果都导致储集层中的油成片地滞留于孔隙空间,从而降低整个油藏的采收率[3]。前人研究指出,驱油效率的影响因素有很多,归结起来有3点:①外界因素,包括注入水性质、注入水的加压方式和注入体积等;②油水性质,包括油水黏度比、注入水的性质、油水相对渗透率等;③储集层特征,包括储集岩物性、孔隙结构、润湿性等[4-9]。本次实验的4种孔隙结构模型在相同的驱替条件下,影响其驱油效率的因素主要有2个:物性和孔隙结构特征(表3)。对于低渗类和特低渗类储集层,其储集性能与渗流特征较差,孔喉细小,连通性差,因此最终驱替效率很低;高渗类储集层物性较好,孔喉发育,但孔喉分选性不如中渗类储集层,注入水易以很快的速度沿着最优势的通道进入出口端,且出口端一旦见水,含水率将迅速上升,最终驱替效率也较低;中渗类储集层孔喉发育,且分选性较好,水驱油过程近于活塞式驱替,注入水波及程度高,剩余油含量较低,驱油效率高。因此,从宏观上来讲,由于储集层垂向上层间矛盾的影响,导致了各层间吸水不均匀,部分中、低渗层吸水量很少,甚至不吸水,建议通过分层调驱(封堵大孔道),使原来高渗透层的吸水得到调整,提高中、低渗透层的吸水能力,扩大水驱的波及面积,以提高整个油田的采收率。图2细喉中渗类(a,b)和较细喉高渗类(c,d)储集层水驱油局部视域不同时刻照片(蓝色为水,红色为油)图3细喉低渗类(a,b)和微细喉特低渗类(c,d)储集层水驱油局部视域不同时刻照片(蓝色为水,红色为油)表3轮南2油田JIV油藏储集层微观水驱油实验结果孔隙结构类型较细喉高渗类(Ⅱg)细喉中渗类(Ⅲz)细喉中渗类(Ⅲz)细喉低渗类(Ⅲd)微细喉特低渗类(Ⅳtd)井号LN5井LN2-3-15井LN2-3-1井LN2井LN2-34-2井孔喉比5.95.55.24.85.1分选系数23.811.414.416.639.4填隙物含量(%)2651014最终驱油效率(%)33.343.541.227.024.0水驱油微观渗流特征指状—网状渗流网状—均匀渗流网状渗流指状渗流指状渗流4微观剩余油分布特征岩心微观水驱油实验发现,研究区微观剩余油分布主要有3种(图4):一是由微观指进导致的绕流而形成的剩余油,由于微观孔隙结构存在非均质性,连通好的大孔隙群迅速水淹,驱油效率高,而大面积连通不好的小孔隙群和垂直孔隙则被注入水绕过,形成片状、簇状剩余油,这种方式形成的剩余油一般比较··832017年新疆石油地质多,在细喉低渗类(Ⅲd)、微细喉特低渗类(Ⅳtd)、较细喉高渗类(Ⅱg)储集层中常见;二是由卡断形成的柱状、角状剩余油,这种方式形成的剩余油一般较分散,在4种孔隙结构类型储集层中均存在;三是由于微观模型皆为亲油储集层,油在岩石壁面的附着力大于水驱过程的剪切力,注入水在孔隙中间通过,使粘附在岩石表面的油留下,形成油膜或油环[7],因此膜状剩余油广泛存在,但膜状剩余油在剩余油中占的比例很小。针对大量存在的片状和簇状剩余油,建议通过扩大宏观和微观波及面积来提高采收率。5结论(1)微观水驱油实验结果表明,不同孔隙结构储集层渗流特征不同,高渗类(Ⅱg)储集层渗流类型为指状-网状渗流,中渗类(Ⅲz)储集层为网状-均匀渗流,低渗类(Ⅲd)、特低渗类储集层(Ⅳtd)以指状渗流为主。驱替类型的差异进而影响了水驱油效率,相同驱替条件下,中渗类储集层驱油效率最高,高渗类储集层驱油效率较低,特低渗储集层驱油效率最低;从宏观上来看,由于储集层垂向上层间矛盾的影响,建议通过分层调驱,使原来高渗透层的吸水得到调整,提高中、低渗透层的吸水能力,扩大地层水驱的波及面积,以提高整个油田的采收率。(2)砂岩岩心模型水驱后剩余油类型主要为绕流作用形成的片状、簇状剩余油,其次是柱状、角状、膜状等分散状剩余油。参考文献:[1]朱新宇,朱玉双,王平平,等.胡151区延9储层流体微观渗流特征研究[J].石油地质与工程,2010,24(5):124-127.ZHUXinyu,ZHUYushuang,WANGPingping,etal.Hu151areaYan9reservoirfluidmicro⁃flowcharacteristics[J].PetroleumGeolo⁃gyandEngineering,2010,24(5):124-127.[2]全洪慧,朱玉双,张洪军,等.储层孔隙结构与水驱油微观渗流特征——以安塞油田王窑区长6油层组为例[J].石油与天然气地质,2011,32(6):952-959.QUANHonghui,ZHUYushuang,ZHANGHongjun,etal.Reservoirporestructureandmicro⁃flowcharacteristicsofwaterflooding:acasestudyfromChang⁃6reservoirofWangyaoblockinAnsaioilfield[J].Oil&GasGeology,2011,32(6):952-959.[3]贾忠伟,杨清彦,兰玉波,等.水驱油微观物理模型实验研究[J].大庆石油地质与开发,2002,21(1):46-49.JIAZhongwei,YANGQingyan,LANYubo,etal.Experimentalstudyontheprocessofwater⁃oildisplacementwiththemicro⁃model[J].PetroleumGeology&OilfieldDevelopmentinDaqing,2002,21(1):46-49.[4]张雁,冯殿辉.分流河道储层内微观剩余油分布及影响因数[J].大庆石油地质与开发,2008,27(5):49-52.ZHANGYan,FENGDianhui.Microscopicdistributionofremainingoilanditsinfluentialfactorsindistributarychannelreservoirs[J].PetroleumGeology&OilfieldDevelopmentinDaqing,2008,27(5):49-52.[5]王瑞飞,孙卫.特低渗透砂岩微观模型水驱油实验影响驱油效率因素[J].石油实验地质,2010,32(1):93-97.WANGRuifei,SUNWei.Maincontrolsforoildisplacementefficien⁃cybythemicro⁃modelwaterfloodingexperimentinultra⁃lowper⁃meabilitysandstonereservoir[J].PetroleumGeology&Experiment,2010,32(1):93-97.[6]熊红丽.洪湖油田低渗透油藏渗流特征研究和应用效果[J].江汉石油职工大学学报,2011,24(2):4-5.XIONGHongli.Studyonseepagecharacteristicofhyposmosisreser⁃voirinHonghuareaanditsapplication[J].JournalofJianghanPe⁃troleumUniversityofStaffandWorkers,2011,24(2):4-5.[7]欧阳畹町,刘宝平,张章,等.不同物性储层微观渗流特征差异研究[J].中外能源,2009,14(4):57-60.OUYANGWanding,LIUBaoping,ZHANGZhang,etal.Astudyondifferentialmicroseepageflowsbetweenreservoirswithdiffer⁃entpetrophysicalproperties[J].Sino⁃GlobalEnergy,2009,14(4):57-60.[8]张金亮,林辉,司学强,等.鄂尔多斯盆地王窑地区上三叠统长6油层成岩作用研究[J].中国海洋大学学报,2004,34(4):625-635.ZHANGJinliang,LINHui,SIXueqiang,etal.DiagenesisofChang⁃6reservoirinWangyaoareaofAnsaioilfield[J].PeriodicalofOceanUniversityofChina,2004,34(4):625-635.[9]张章,朱玉双,陈朝兵,等.合水地区长6油层微观渗流特征及驱油效率影响因素研究[J].地学前缘,2012,19(2):176-182.ZHANGZhang,ZHUYushuang,CHENZhaobing,etal.Micro⁃flowcharacteristicsandinfluencingfactorsofoildisplacementefficien⁃cyofChang⁃6reserviorinHeshuiarea[J].EarthScienceFrontiers,2012,19(2):176-182.(编辑顾新元)图4微观水驱油实验剩余油分布类型(蓝色为水,红色为油)··84
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