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储层地质学

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地质学
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第四章 储层非均质性,第一节 储层非均质性的概念及分类第二节 储层非均质性表征第三节 储层非均质与油田开发第四节 油藏注水开发过程中储层性质变化,一、概念,储层非均质性(Reservoir Heterogeneity): 储层非均质性是指由于沉积作用、成岩作用及构造改造等作用形成的油气储层在空间分布及内部各种属性上表现出的不均匀变化。,第一节 储层非均质性的概念及分类,储层非均质性的研究是储层描述和表征的核心内容,储层非均质性是影响地下油、气、水运动及最终采收率的主要因素。,层间非均质平面非均质层内非均质微观非均质,,宏观非均质,微观非均质,,二、储层非均质性的分类,层间非均质性是指砂体之间的差异。 主要包括: 层系的旋回性 砂层间渗透率非均质程度 层间隔层分布 层间断层、层间裂缝特征,第二节 储层非均质性表征,一、层间非均质性,开发层系的确定: 隔层 渗透率层间差异 层间渗流差异 层间矛盾及剩余油分布,层间干扰,单层突进,,研究目的,层间非均质性是划分开发层系、决定开采工艺的依据;层间非均质性是引起注水开发中层间干扰和水驱差异的重要原因。, 一、二级旋回:反映盆地构造演化、沉降和抬升背景上形成的沉积层,旋回间有不整合和(或)沉积相明显变化。地层单元:组、段(含油层系),一、层间非均质性,, 五级旋回:隔层分布面积大于小层连通面积同一沉积环境下形成的微相单元。地层单元:小层、单层, 四级旋回:标准层―较稳定泥岩隔层沉积条件变化形成的沉积层。地层单元:砂层组砂岩组:油层组的细化。适应于分层开采工艺的实施。, 三级旋回:标准层―稳定泥岩隔层(10m±)代表湖盆水域的扩展与收缩。地层单元:油层组油层组:油田范围内厚度稳定、同时具稳定隔层的储层段,适用于开发层系的划分。,层系的旋回性(沉积旋回性),沉积旋回性是储层层组划分对比的依据。,油藏地层格架是指油藏范围内地层的空间分布及叠置关系。利用地震资料、测井资料和录井资料,通过地层精细划分与对比,把同一地质历史时期形成地层划分出来,形成等时地层格架。,传统地层对比: 标准层、 沉积旋回、 岩性组合旋回对比,分级控制,层序地层学,层间非均质具不同层次: 油组间非均质 砂层组间非均质 单层之间的非均质,1、分层系数与砂岩密度,一、层间非均质性,, 砂岩密度 垂向剖面上,砂岩总厚度与地层总厚度之比,%。相当于砂地比。, 分层系数 一套层系内砂层的层数。可以用平均单井钻遇砂层层数表示。 分层系数=钻遇砂层总层数/统计井数分层系数↑→层间非均质↑→油层动用率↓→油层开采效果↓,表征参数,(1)层间渗透率变异系数(2)层间渗透率突进系数,一、层间非均质性,,2、砂层间渗透率非均质程度,(3)层间渗透率级差,一、层间非均质性,,2、砂层间渗透率非均质程度,大庆油田:三角洲前缘亚相开发层系: Jk<3,不出油的层占12% Jk>3,不出油的层占86.3%河流相开发层系: Jk<5,不出油的层占13.5% Jk>5,不出油的层占61.2%,结论:层间非均质性对储层注水开发的效果影响很大。对此种情况,要采用分层开采工艺技术,以克服层间非均质带来的矛盾。,描述的内容: 隔层岩石类型:泥岩、蒸发岩、其它岩 隔层在剖面上的分布位置 隔层厚度在平面上的变化情况,一、层间非均质性,,3、层间隔层,隔层是指分隔不同砂体的非渗透层,其横向连续性好,能阻止砂体之间的垂向渗流。,隔层的作用: 能将相邻的油层完全隔开,使油层之间不发生油、气、水窜流。是划分开发单元的基础。,隔层的层次: 油组间隔层 砂组间隔层 小层间隔层,描述内容:产状:裂缝走向、倾向和倾角性质:裂缝张开与闭合性质、裂缝充填情况和裂缝壁特性等。密度:线密度、面密度、体密度穿层程度:,一、层间非均质性,,4、构造裂缝,穿层裂缝→层间流体窜流→对注水开发影响极大,开发层系间必须有稳定隔层,且无裂缝贯穿,层内非均质性:是指单砂层垂向上储层性质的变化,是控制和影响砂层组内一个单砂层垂向上注入剂波及体积的关键因素。,第二节 储层非均质性表征,二、层内非均质性,1、粒度韵律及渗透率韵律,与沉积微相的对应关系?,(1)正韵律(2)反韵律(3)均质韵律(4)复合韵律复合正韵律复合反韵律复合反正韵律复合正反韵律(5)随机韵律,二、层内非均质性,,层内非均质→ 层内指进,不同韵律砂体水驱油过程中水线推进示意图,正韵律型,复合正韵律,复合正反韵律型,平行层理水平渗透率Kh比垂直渗透率Kv大得多斜层理顺层理倾向:渗透率最大逆层理倾向:渗透率最小平行纹层走向:渗透率介于其间交错层理组合愈复杂,各向异性程度愈高,,二、层内非均质性,2、层理构造及渗透率各向异性,(1)夹层岩性,夹层:分散在单砂体内的低渗或非渗透层。其作为流体 流动的隔档层。厚度较小,一般几至几十厘米直接影响垂直和水平渗透率,,二、层内非均质性,3、层内夹层,点坝砂体,③沥青条带,①泥质夹层,②成岩胶结条带,渗流屏障界面,新疆风城油砂露头区下白垩统吐谷鲁组砂岩钙质胶结层分布特征,(2)夹层产状,平行夹层,斜交夹层,平行夹层斜交夹层,,相对稳定夹层夹层在油层内延伸距离达到一个注采井距以上,相当于隔层 较稳定夹层夹层在油层内延伸距离可达到注采井井距一半以上,但不到一个井距 不稳定夹层夹层在油层内的延伸距离均小于注采井距之半,呈透镜状分布,,二、层内非均质性,3、层内夹层,(3)夹层大小及延伸长度,夹层频率:单位厚度岩层中夹层的层数,层/米夹层密度:砂体中夹层总厚度与统计的砂体(包括夹层)总厚度的比值,%,,二、层内非均质性,4、层内夹层,平均夹层频数: 0.22n/m 平均夹层密度: 9.93%,,G501~G86夹层剖面图,(4)夹层频率和密度,,二、层内非均质性,5、层内裂缝,[岩心和显微镜下描述]裂缝长度、宽度、产状、组合方式、充填性质、发育程度,层内裂缝的存在,会增加某一方向的渗透率,改变流体在层内的渗流特征。因此,层内裂缝的存在及分布亦导致层内非均质性。,6、垂直与水平渗透率比值(Kv/Kh),,二、层内非均质性,这一比值对油层注水开发中的水洗效果有较大的影响。岩心的Kv/Kh可通过实验测定求取, Vk:渗透率变异系数 Ki:层内某样品的渗透率值 K:层内所有样品渗透率平均值 n:层内样品的个数,7、层内渗透率非均质程度,,二、层内非均质性,,(1)渗透率变异系数,变异系数评价标准: Vk<0.5 非均质程度弱 0.5<Vk<0.7 非均质程度中等 Vk>0.7 非均质程度强,突进系数评价标准: Tk<2 非均质程度弱 2<Tk<3 非均质程度中等 Tk>3 非均质程度强,(2)渗透率突进系数(Tk),7、层内渗透率非均质程度,,二、层内非均质性,Jk越大,渗透率非均质越强;Jk越小,渗透率非均质越弱。,7、层内渗透率非均质程度,,二、层内非均质性,(3)渗透率级差(Jk),陆相湖盆典型微相砂体的层内非均质性,,二、层内非均质性,,表征内容包括: 砂体的几何形态 各向连续性 砂体连通性 砂体内属性参数分布 渗透率的方向性,第二节 储层非均质性表征,三、平面非均质性,砂体的平面差异性。,,井网布置剩余油分布 ----平面舌进,研究目的,三、平面非均质性,平面非均质对井网部署、注水平面波及率及剩余油平面分布有很大影响。,,三、平面非均质性,①席状砂体长宽比近于1:1,平面上呈等轴状,大片分布,面积从几平方公里至几十平方公里。②土豆状砂体长宽比等于或小于3:1,分布面积小,形似“土豆”,零星分布,多为小透镜状砂体。③条带状砂体长宽比介于3:1和20:1之间,一些顺直型分流河道砂体属此类④鞋带状砂体长宽比大于20:1。⑤不规则状砂体,1、砂体几何形态,沉积相→砂体几何形态,,三、平面非均质性,2、砂体规模及各向连续性,砂体不连续使储层开发难度增大,一级:大于2000米(极好)二级:1200-2000米(好)三级:600-1200米 (中等)四级:300-600米 (差)五级;小于300米 (极差),2、 砂体规模与各向连续性,长度宽度厚度长/宽比宽/厚比,钻遇率:,钻遇砂层的井数占总钻井数的百分数。,(表示在一定井网条件下对砂体的控制程度),(若井网较密,则间接反映了砂体的发育程度或规模),3、 砂体连通性,★砂体叠加连通 多边式―砂体间侧向接触连通 多层式―垂向叠加连通 孤立式★断层连通,三、平面非均质性,,三、平面非均质性,(1)砂体配位数: 与一个砂体接触连通的砂体数(2)连通程度: 砂体间连通部分的面积占砂体总面积的百分数(3)连通系数: 连通的砂体层数与砂体总层数之比(4)连通体大小: 各种成因单元砂体在垂向上和平面上相互接触连通而成的复合砂体称为”连通体”(5)砂体接触处渗透能力,3、砂体连通性表征参数,影响因素:(1)沉积因素①平面上不同砂体微相渗透率的差异②同一微相不同部位渗透率的差异③砂体几何形态引起渗透率的方向性④古水流主流方向引起渗透率的方向性,,三、平面非均质性,4、砂体渗透率的平面变化及方向性,(2)裂缝影响:裂缝类型不同,影响不同微裂缝延伸长度小于井距的裂缝延伸长度超过井距的裂缝,(3)断层封闭性影响影响大范围内的流体渗流:封闭性断层:大规模渗流屏障开启性断层:大规模渗流通道,,第二节 储层非均质性表征,四、微观非均质性,微观非均质包括:孔隙非均质颗粒非均质填隙物非均质,微观非均质直接影响注入剂的微观驱替效率。,微观非均质性是指孔隙和喉道的大小、连通程度、配置关系、分选程度、以及颗粒和填隙物分布的非均质性,,孔隙、喉道大小可用:各种孔喉半径参数定量描述孔、喉大小分布孔间干扰:流体沿大孔道渗流,而小孔喉水驱不到表征参数:分选系数、相对分选系数、均质系数、孔隙结构系数 孔喉歪度、孔喉峰态等参数定量描述,四、微观非均质性,孔隙连通性表征参数:孔喉配位数、孔喉直径比、孔喉体积比孔隙连通性越好,越有利于油气采出,1、孔隙非均质性,孔隙形状复杂性,,3.填隙物非均质性粘土基质及胶结物类型、含量、产状,四、微观非均质性,2. 颗粒非均质性颗粒大小、形状、分选、排列及接触关系,影响:孔隙非均质性、渗透率各向异性 注水开发中储层自身的动态变化,既是影响孔隙非均质的重要因素,又是储层敏感性的内在原因和物质基础。,,影响注水开发油田采收率的因素,η= Hk • Sk • Kk • Zk,η- 油田采收率Hk- 油层水淹厚度系数Sk- 油层水淹面积系数Kk- 孔隙利用系数Zk- 孔隙驱油效率,,油田非均质程度及特征油田非均质的认知程度解决非均质问题的能力,第三节 储层非均质与油田开发,层间非均质性越强,层间矛盾越突出,水驱油效率越低,渗透率级差与不出油砂体的厚度成正比。,一、宏观非均质性对油田注水开发的影响,1、层间非均质性的影响:层间干扰、单层突进,层间差异对油田注水开发最严重的影响是降低油层动用层数和水淹厚度。,油层性质不同和层间干扰的双重影响——开发层系内油层越多,不吸水层越多并且随着开采时间延长,吸水 差异越来越大,使层间干扰和差异愈来愈严重。,大庆萨中3--25井吸水剖面变化图,,卡层堵水开发效果分析表,(1)渗透率韵律和渗透率非均质程度的影响(2)夹层的影响(3)层理构造对水驱效果的影响,,2、层内非均质性与水驱效果,层内水驱油实验层内非均质与水驱厚度的关系,→ 层内指进,(1)渗透率韵律和渗透率非均质程度的影响,2、层内非均质性与水驱效果,,正韵律:底部水淹型,河道正韵律砂体-水淹厚度小,一般不到30%,底部水洗严重,驱油效率高,可达60-80%;上部层段动用差甚至未动用。,切叠性砂体顶部滞流区,反韵律: 水淹特征比较复杂,但总体水淹厚度系数大,,2、层内非均质性与水驱效果,复合韵律:与韵律段厚度、K大小、方向、级差相关复合正韵律:分段水淹型复合反韵律:均匀水淹型,,2、层内非均质性与水驱效果,复合正韵律,复合反韵律,均质韵律,均质韵律:水洗效果与厚度相关 厚度薄:水洗效果一般较好(重力影响不明显) 厚度大、无夹层:水洗效果一般较差(重力的影响明显),,,,相对稳定的平行夹层:,2、层内非均质性与水驱效果,(2)夹层的影响与夹层延伸长度、产状、发育程度有关,延伸长度大于一个注采井距,有利水驱 特点:分隔厚油层,抑制纵向窜流,提高动用程度,增加水洗厚度; 夹层频率和密度越大,水驱效果越好,延伸长度小于注采井距,不利注水特点:复杂渗流屏障,降低纵横向传导系数,导致复杂的剩余油分布、甚至注采失败; 夹层频率和密度越大,水驱效果越差。,,2、层内非均质性与水驱效果,(2)夹层的影响,稳定性差的不连续平行夹层、交织的夹层:,(3)层理构造对水驱效果的影响,不同水驱方向对斜层理砂岩的驱油效果表,不同层理砂岩注水模拟结果表,,2、层内非均质性与水驱效果,层理结构不同、水驱方向不同,驱油特点和效果也显著不同。,,平面非均质与优势水驱通道,→平面舌进,3、平面非均质性与平面矛盾,一、宏观非均质性对油田注水开发的影响,,河流相沉积的河道砂体尤为突出,陆相沉积储集层在平面上不同方向、不同部位的非均质性也很严重。在油藏注水开发中,表现为平面差异,A、透镜状、条带状砂体:无井钻达:未动用剩余油区仅注水井:憋高压的未动用油层仅采油井:低压基本未动用油层B、“迷宫状”砂体: 注采井网常不完善, 注、采井间不连通, 可导致“注不进,采不出”现象。,,3、平面非均质性与平面矛盾,(1)砂体连续性和连通性对注水开发效果的影响,(2)渗透率方向性的影响,3、平面非均质性与平面矛盾,,水窜方向主要有:1)沿高渗透条带方向 低渗透区―剩余油滞留区2)沿古水流主流线方向 主流线两侧―剩余油滞留区3)沿延伸较远的大裂缝方向 远离裂缝原始孔隙区―剩余油滞留区,,,含水95%,含水32%,26-1435,25-434,高孔渗的主河道微相采出程度高、水淹严重,物性较差的侧缘微相采出程度差,含水低。,,断层附近的滞流区 断层的封闭程度及对流体渗流的遮挡 微构造高部位滞流区 行列注采井网中间井排水线会合处的滞流区,3、平面非均质性与平面矛盾,(3)水动力滞流区的影响,断层控制的剩余油,微构造高部位滞流区内的剩余油,根据水力学推测存在滞流区,根据地质分析不存在滞流区,行列注采井网中间井排水线会合处的滞流区内的剩余油,前苏联统计: 根据16位油藏工程、开发地质、地球物理化学专家的估计:,60%-65%剩余油分布于因非均质严重而引起的注入水未波及带,只有30%-35%残留在水淹层内。,美国:曾组织专家研究储量为10亿吨一些大油田认为:(1)77%的剩余油遗留在注水未波及到的油层中;(2)23%残留在注入水扫过的油层中。,,第四节 储层非均质与油田开发,二、微观非均质性对驱油效率的影响,在注入水波及的水淹地区,孔隙系统中仍然会残留许多不连续的油滴或残余油,即微观规模的剩余油。这主要受微观驱替效率的影响。,微观驱替效率与孔隙结构、润湿性、流体性质有关。,→ 孔内指进,(1)岩石孔隙结构对水驱油的影响 陆相储层的孔隙大小不均,孔隙半径分布范围宽广,峰值不太集中,这种孔隙结构对水驱油产生不利影响。,1、水驱油效果影响因素:,(2)岩石表面润湿性与驱油效率的关系 普遍认为亲水性岩样的水驱油效率比亲油性岩样的要高,但国外有个别学者认为中性润湿性岩样及混合润湿性岩样的水驱采收率最高。 大庆油区实验:强亲水油层比强亲油油层的无水驱油效率提高较多,但最终驱油效率提高较少。,北京勘探院: 孔隙结构较差时,强亲水岩样的无水驱油效率比强亲油的高17.6%,而孔隙结构较好时的强亲水岩样比强亲油的高11.8%。这表明强亲水岩样水驱效率比强亲油的要高。而且孔隙结构越差时,这一特征越明显。,亲水和亲油油层含水率与采出程度曲线,(2)岩石表面润湿性与驱油效率的关系,入孔机理亲水介质:注入水沿孔壁渗入,继续沿孔壁爬行——“爬行”机理。,,,(2)岩石表面润湿性与驱油效率的关系,亲油介质:水从孔隙的轴心部位突入,继续沿轴心部位突进,在孔壁上留下一层薄厚不同的油膜——“突入”机理。,,,指进机理亲油介质中,水沿着一条阻力最小的大孔隙长驱直人,深入插进若干孔隙群体组成的含油区域。,指进作用:注入水总是优先选择大孔道向前推进旁超作用:油滴被滞留在小孔道中,(3)油水粘度比与水驱油效果的关系 当其他条件相同时,注入水驱替不同粘度的原油,粘滞阻力不同。原油越稠,油水粘度比越大,水驱油阻力也越大。 油水粘度比不同,含水上升规律和驱油效果也不相同。,油水粘度比越大,水线推进速度越快,采收率越低,1、储层渗透性的变化2、油层孔隙特征参数的变化3.大孔道现象的出现4、油层润湿性的变化,第四节 油藏注水开发过程中储层性质变化,,,储层性质的变化,注入水对造岩矿物的作用是溶蚀作用。通常采出水的矿化度总是高于注入水,说明水驱油过程中,总是溶解了部分盐类,并把它带出地面。另一方面,注入水中杂质的种类很多,基本都对油层孔隙起堵塞作用。对中低渗透层影响更严重。,胜坨油田沙二段不同含水阶段储层物性参数统计表,1、储层渗透性大小不同,开发阶段变化趋势不同,2、油层孔隙特征参数的变化,水驱油实验前后,渗/孔比值增加26.5%,退汞效率降低40.5%。说明水驱以后油层非均质更为严重,3.大孔道现象的出现,大孔道是指高渗透油层经过注入水长期冲刷而形成的孔隙度特别大、渗透率特别高的薄层条带。 大孔道形成后,注入水沿此方向大量流走,形成低效一无效循环,同层位其他方向很难受效,形成极其严重的平面差异,很难再提高驱油效率。,4、油层润湿性的变化,油层润湿性随着水洗程度的提高,一般从亲油性向亲水性方向转变。,,第五章 储层敏感性与储层伤害,储层敏感性的分类:常规敏感性、特殊敏感性 常规敏感性:水敏、盐敏、速敏、酸敏、碱敏 特殊敏感性:流量敏感性、正反向流动敏感性、 应力敏感性等。,是指油气储层与外来的流体接触后,因不配伍而发生化学反应,或在油气开发过程中,因为储层物理状态发生变化而引起的储层渗透性能改变的现象。,储层敏感性的概念:,储层伤害的概念,在钻开油气层之前,油气藏岩石及其矿物组分、岩石中所含流体基本上处于一种物理、化学、热力学及水力学的平衡状态, 在钻井、完井、采油、增产、修井过程中由于物理、化学、生物及其复合作用使油气储层渗透率和产能的降低,称为储层伤害。,实例,美国墨西哥湾古近系,增产措施:250gal 15%HCI 酸化,产量: 250桶/日,10桶/日,溶解:富铁绿泥石、铁方解石、黄铁矿沉淀:胶状的Fe(OH)3,,伤害程度主要表示参数-污染半径、污染区渗透率,储层损害的原因与类型,第一节 储层伤害的原因与类型,建井―油藏开采阶段储层损害程度对比表,注:★表示损害程度,★越多,损害越严重。,1.概念: 当与地层不配伍的低矿化度流体(淡水)进入地层后,引起粘土矿物水化、膨胀、分散、迁移,从而导致渗透率不同程度地下降的现象,称为水敏。,一、储层水敏性,影响因素 粘土矿物类型及含量 外来流体矿化度,第二节 储层敏感性,常规敏感性:水敏、盐敏、速敏、酸敏,常见粘土矿物的主要性质,(1)易水敏的矿物主要有: 蒙脱石、 伊/蒙混层矿物、绿/蒙混层矿物等,,2.膨胀性影响因素,一、储层水敏性,,一、储层水敏性,,临界盐度Sc,2.膨胀性影响因素,(2)外来流体性质与临界盐度,高浓度盐水―膨胀性很弱淡水―膨胀性极强,临界盐度:盐度>临界盐度:渗透率变化不大盐度<临界盐度:盐度下降,渗透率大幅度减小,预防措施: 避免用淡水 注水开发―注入稀释的AlCl3溶液,在水驱采油以及酸化压裂施工作业过程中,由于所使用的地表水矿化度较低,在注入油层后使地层中地层水的盐度不断下降,引起地层渗透率下降,称为盐敏。,二、储层的盐敏性,储层盐敏性实际上是储层耐受低盐度流体的能力的度量。,盐敏性评价的目的是了解地层与外来流体的盐度的关系,确定地层渗透率伤害的临界盐度及损害程度,唐家河油田东三段储层注水前后粒度中值与孔渗关系变化(据大港油田),渗透率变化,孔隙度变化,实例:北大港构造带唐家河油田东三段储层水敏性,概念: 因外来流体流动速度的变化引起地层内微粒迁移,堵塞喉道,造成渗透率下降的现象,三、储层速敏性,V<Vc: 迁移微粒细小、数量少,难于形成稳定“桥堵”Vc<V<Vkmin: 启动与喉道直径匹配的微粒,同时迁移微粒量较多,稳定“桥堵”大量形成,致使渗透率骤然下降 V>Vkmin: 迁移微粒粒径过大、流速过大,冲击、破坏“桥堵”,渗透率增加。,三、储层速敏性,,临界流速Vc,1、外来流体速度的影响,高速流体冲击“桥塞” ,并使微粒带出岩石, 导致渗透率增大。,增渗速敏,中高渗储层,可直接进入增渗速敏。,注入水长期冲刷,形成“大孔道”,临界流速Vc:标志稳定“桥堵”的大量形成,港西开发区大规模注水前后不同层位储层物性变化,指在储层内,随流速增大而易于分散迁移的矿物。  高岭石、毛发状伊利石、  胶结不紧的微晶石英、长石等  油层酸化处理后释放的碎屑微粒,三、储层速敏性,,西43井 7 136/158 长庆西峰油田长8油层高岭石集合体充填粒间孔隙,西36井 2 6/185 长庆西峰油田长8油层片状及毛发状伊利石充填粒间孔隙,2、速敏矿物与地层微粒的影响,三、储层速敏性,,3、微粒大小、含量及喉道大小的影响,4、流体性质的影响,四、储层酸敏性,概念: 指酸化液进入地层后,与地层中的酸敏矿物发生反应,产生沉淀或释放出微粒,使储层渗透率下降的现象。,反应产物:Fe(OH)3↓、SiO2胶体、释放的微粒,四、储层酸敏性,,盐酸:,酸敏性矿物:含铁高的矿物,包括绿泥石(鲕绿泥石、蠕绿泥石)、绿/蒙混层矿物、海绿石、水化黑云母、铁方解石、铁白云石、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等,反应产物:CaF2↓、SiO2胶体,四、储层酸敏性,,氢氟酸:,酸敏性矿物:含钙高的矿物,包括方解石、白云石、钙长石、沸石类(浊沸石、钙沸石、斜钙沸石、片沸石、辉沸石等),近年新增储量以低渗透储层为主2006年底,中石油探明低/特低渗透储量55亿吨,占总储量1/3。近年来每年新增探明储量(约5亿吨)中,约2/3为低/特低渗透。主要集中在长庆、新疆、吉林和大庆四个油田。,1995年以来全国新增原油探明地质储量,,历年新增原油探明储量变化情况,第六章 低渗透储层,,一、低渗透储层的分类 二、低渗透储层的基本地质特征 三、低渗透储层的成因,四、低渗透油藏渗流特征五、低渗透油田开发现状,第六章 低渗透储层,一、低渗透储层的分类,(1)常规低渗储层 (50~10 )×10-3μm2 接近于正常储层,一般具工业性自然产能,但储层敏感 性一般较强,(2)特低渗储层 (10~1)×10-3μm2 微孔隙发育,束缚水饱和度高,测井解释难度较大。 油层自然产能一般达不到工业标准,需压裂投产,一、低渗透储层的分类,,(3)低渗近致密储层 (1-0.1)×10-3μm2 孔喉半径小,接近油层下限 几无自然产能,需大型压裂投产,(4) 低渗致密储层 <0.1×10-3μm2 只能作为储气层(非常规气层) 标准岩心分析和测井解释不能提供可靠的资料 需进行大型压裂等措施才能获得工业产能可进一步分为: 标准致密储层 (0.1-0.01) ×10-3μm2 非常致密储层 (0.01-0.001) ×10-3μm2 超致密储层 (0.001-0.0001) ×10-3μm2,低渗透储层中特低渗透及超低渗透储量占有较大比例,一般低渗透10-50 ×10-3μm2,低渗透油田孔隙度小、渗透率低,孔隙度一般8-18%,渗透率一般几个至50×10-3μm2,1、储层物性,二、低渗透储层的基本地质特征,长石溶蚀孔,胜利大芦湖低渗透油田F10井,沙三中,井深2852.4m铸体薄片照片,低渗透储层以中孔、小孔为主,喉道以管状和片状的细喉道为主,喉道中值半径一般小于1.5μm,2、孔喉结构,碎屑岩储层低渗透的根本原因是岩石结构引起的孔喉尺寸变小,孔喉半径小,孔隙结构复杂,二、低渗透储层的基本地质特征,次生溶蚀孔相对发育,造成孔隙的连通性差,一般需要压裂投产。,低渗透油田孔隙类型分布图,成岩作用的影响,碳酸盐含量较高是我国低渗透砂岩储层的普遍现象。,3、毛管压力及束缚水饱和度高 Pc = 7.5/r 束缚水饱和度高达40%~75%,,二、低渗透储层的基本地质特征,导致: 降低油气相对渗透率,常规开采困难 测井解释油(气)、水层的困难,原因:微孔相对较多,孔隙直径小于5~6μm (长庆油田,邸世祥),在特低渗透储层中(如安塞油田),微孔可高达50%,一般都在10%以上,平均渗透率7.09 ×10-3μm2,渗透率最大39×10-3μm2,渗透率最小0.06×10-3μm2,渗透率变异系数1.04,渗透率级差650,非均质系数5.5。层内、层间、平面非均质都很严重。,桩74断块5砂岩组层内非均质,4、储层非均质性,储层非均质性严重,二、低渗透储层的基本地质特征,,二、低渗透储层的基本地质特征,5、天然裂缝相对发育,低渗透储层一般都存在裂缝,且大多为构造裂缝。,低渗 致密 性脆,桩74-8-6井,井深3490m,致密砂岩中裂缝发育。,牛庄油田牛105井,井深3246m,致密砂岩中裂缝发育。,,二、低渗透储层的基本地质特征,5、天然裂缝相对发育,裂缝的研究是低渗储层研究的重要内容之一。,增加了低渗储层的渗流能力,同时会大大增强储层的非均质性,从而影响油田的注水开发效果。,低渗透储层一般都存在裂缝,且大多为构造裂缝。,,二、低渗透储层的基本地质特征,6、储层敏感性强,粘土矿物和碳酸盐含量较高是我国低渗透砂岩储层的普遍现象。,我国部分低渗透油田粘土矿物含量统计表,,二、低渗透储层的基本地质特征,7、应力敏感性强,岩石渗透率随围压增大而降低的性质称为应力敏感性。当增加低渗储层的围压时,渗透率大幅度降低。,地面条件下测得的渗透率与地下实际渗透率相差较大,可相差 2~10倍。,主要原因:岩石中具有细小片状孔和裂缝(许多是微裂缝),受应力易压缩封闭,应力释放后易扩大 。,原生型低渗储层:粒度细、泥质含量高、分选差→ 原始孔渗性较低,三、低渗储层的成因,1、沉积作用的控制,相控类型: 冲积扇 河流相的河漫滩和天然堤微相 三角洲前缘远砂坝微相 浊积相 等。,储集空间:原生孔隙为主,次生孔隙较少,而且由于岩石脆性较低,一般不发育裂缝。,滨南油田沙四段——近源快速堆积的粗碎屑储层物性差、渗透率低,2、成岩作用的控制成岩型低渗储层:原始孔渗性较高+后期成岩作用强烈(压实作用和胶结作用)→成岩低渗储层如 吉林油田的扶余、红岗、乾安、新民等油田(K储层) 陕甘宁的马岭油田(J储层)和安塞油田(T储层) 西部地区的广大侏罗系储集层等。 我国最为发育、分布最广的低渗储层类型,三、低渗储层的成因,,成岩作用形成低渗透的原因,主因是埋藏较深、成岩作用强内因:① 矿物、结构成熟度普遍较低 ② 粒间充填物和杂基含量高,应风祥等研究指出,西部侏罗系地层因处于煤系地层中,长期的酸化环境,使早期碳酸盐胶结物不易析出,成岩早期继续压实作用对原生孔隙破坏剧烈,虽然后期溶蚀产生一定的次生孔隙,但总体还是低渗透的特点。,3、构造作用的影响裂缝型低渗储层:低渗砂岩储层(尤其是成岩型低渗储层),岩石较致密,脆性较大,在构造作用下,发生破裂作用而形成,三、低渗储层的成因,,低渗透储层原始含水饱和度比高渗透层原始含水饱和度高。,典型井分析对比表,(1)油层原始含水饱和度高,四、低渗透油藏渗流特征,低渗透油田由于岩性致密、孔喉半径小、渗流阻力大,因而导致油井自然产能低。,(2)自然产能低,一般需要进行储层改造,我国部分低渗透油田油井生产能力数据表,四、低渗透油藏渗流特征,(3)天然能量不足,地层压力下降快,根据对国内一部分低渗透油田的统计,在依靠天然能量开采阶段,地层压力下降幅度很大,每采出1%地质储量,地层压力下降3.2-4.0MPa,致使产油量的年递减率一般25%-45%,最高达到60%。,我国部分低渗透油田压力、产量变化数据表,(4)低含水期含水上升慢,中低含水期是可采储量的主要开采期,,,,,30,90,,渤南油田注水井井口压力上升曲线,井口注水压力MPa,年,(5)注水井吸水能力低,启动压力和注水压力高,未动用储量数量大,新增储量比例高,但动用程度低;采收率低(20%左右),采油速度低(1%左右),单井产量低(长庆油田3吨/天,大庆和吉林2吨/天);单井自然产能低,主要靠压裂投产;枯竭式开采递减快;注水开发见效慢、易水串、套损严重;需要密集井网开发,投入高、产出低,开发风险大,综合治理难度大。,低渗透油藏开发存在问题,五、低渗透油田开发现状,我国主要低渗透油田分布情况,,,低渗透砂岩油藏采收率对比,,,中石油主要油田采收率统计表(截至2001年),目前我国低渗透油藏采收率普遍较低,谢谢大家祝各位在石油大学学习生活愉快,
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