砾岩油藏流动单元渗流特征及剩余油_省略__以克拉玛依油田三3区克下组为例_刘仁静

砾岩油藏流动单元渗流特征及剩余油分布规律以克拉玛依油田三3区克下组为例刘仁静1,刘慧卿1*,李秀生1,高 建2(1.中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;2.中国石化股份胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015)摘要:利用岩心、测井资料开展流动单元研究,采用定性与定量相结合的方法,选择渗流系数、存储系数和夹层密度等参数将克拉玛依油田三3区克下组分为 , , 和 类流动单元,并详细描述了各类流动单元的孔隙结构特征、分布规律及渗流能力特征。

按流动单元进行了数值模拟研究,并分析了各类流动单元与剩余油分布的关系。

研究表明:不同流动单元具有不同的渗流特征,从 到 类流动单元,毛细管压力曲线阀压不断增加,进汞曲线平缓段不断变短,最小润湿相饱和度大幅上升,残余油时水相相对渗透率不断下降,渗流能力不断下降;剩余油分布与储层流动单元类型密切相关, 类流动单元水淹严重, 和 类流动单元是剩余油分布的相对富集区, 类流动单元水淹较弱,但剩余油储量低。

关键词:流动单元;剩余油分布;砾岩油藏;相对渗透率曲线;克拉玛依油田中图分类号:TE331.3文献标识码:A文章编号:1009-9603(2009)01-0030-04 目前中国大多数油田已进入中高含水期,准确预测油藏剩余油的空间分布并制定合理的开发调整方案,已成为稳产和增产的主攻方向。

砾岩油藏由于储层物性变化大,层间差异明显,非均质性严重,油水分布复杂,剩余油研究难度很大[1-2]。

储层流动单元是在空间上连续分布的具有相似的岩石物理特征和渗流特征的储集体,是储层岩性、物性和渗流特征的综合反映,代表特定的沉积环境和渗流场[3-4]。

对于中高含水期的油田开发来说,研究流动单元能更详细地进行储层特征表征,描述油水运动规律,预测剩余油分布。

笔者针对克拉玛依油田三3区克下组高含水期流动单元的变化特征进行研究,揭示了流动单元的分布规律、渗流变化特征及其与剩余油分布的关系。

1 地质概况克拉玛依油田位于准噶尔盆地西北缘与扎依尔褶皱带相接的断阶带上,是以缓倾单斜为背景的断块油田。

三3区为一个鼻状构造,油层平均埋深为380~450m,岩心分析绝对渗透率为564 10-3 m 2,含油面积为13.8km 2,石油地质储量为1048 104t 。

油藏的东、西、北面岩性变差,油层岩性主要是砾岩,包括粗、细砾岩,砾岩占剖面数为72.6%,粒径中值为2.317mm,分选系数为4.49%。

研究区储层发育有正韵律(38%)、反韵律(27%)、跳跃式复合韵律(18%)和均匀型(17%)等多种韵律特征,渗透率级差变化较大,非均质性严重。

三3区克下组自1971年采用面积注水井网开发,1976年后进行了大排量高强度注水,目前综合含水率已达85%以上,采出程度仅为21.4%,比条件相近的同类储层采出程度低10%~20%。

2 流动单元划分流动单元是横向上和垂向上连续的储集带,带内岩石的特点和影响流体流动的岩石物理性质相似,是地下流体渗流的基本单元。

流动单元划分实质上是对连通体内的储层渗流质量进行划分[5]。

中外学者从不同角度对流动单元的形成机制和控制因素进行了大量研究,提出了多种流动单元划分方法[6-8]。

笔者利用岩心分析和渗流系数相结合的方收稿日期2008-11-10;改回日期2008-12-11。

作者简介:刘仁静,男,2005年毕业于成都理工大学石油工程专业,现为中国石油大学(北京)油气田开发专业在读博士研究生,主要从事油藏地质建模及数值模拟研究。

联系电话:(010)89731163,E-m ai:l li u-913@163.co m 。

*通讯作者:刘慧卿,男,教授,联系电话:(010)89733511,E -m ai:l li uhq @cup 。

基金项目:教育部新世纪优秀人才资助项目 高含水油藏剩余油分布及措施研究 (NCET-06-0089)第16卷 第1期 油 气 地 质 与 采 收 率V o.l 16,N o .1 2009年1月 Petro leum Geology and Recovery E fficiency Jan .2009法对流动单元进行了划分。

2.1 岩心分析法在对研究区内29口取心井岩心观察描述的基础上进行了砂体成因和沉积特征分析,识别了岩心井的隔夹层,分析胶结屏障特征,并利用岩心分析化验资料开展储层物性特征研究,在此基础上定性划分流动单元。

类流动单元以细砾岩、中砾岩为主,孔隙度、渗透率高; 类流动单元以含砾砂岩和不等粒砾岩为主,渗透率、孔隙度较高; 类流动单元以不等粒砾岩和砂砾岩为主,渗透率、孔隙度中等; 类流动单元以泥质砾岩和泥质粉砂岩为主,孔隙度和渗透率较低。

2.2 渗流系数法反映储层渗流能力最直接、最有效的参数是储层渗透率,它是沉积和成岩作用的综合结果[8]。

因此,在选择流动单元划分参数时应以储层渗透率为核心选择评价参数,将影响储层内部油水两相运动规律的参数作为划分储层流动单元的标准,才能真正体现同一流动单元内部油水运动规律的相似性以及不同流动单元之间油水渗流的差异性。

渗流系数和存储系数的表达式分别为S=kh (1)C= C t h(2) 式中:S为渗流系数,10-3 m2 m/(m Pa s);k 为空气渗透率,10-3 m2;h为储层有效厚度,m; 为流体的粘度,mPa s;C为存储系数,m/MPa; 为岩石孔隙度,%;C t为岩石压缩系数,M Pa-1。

渗流系数反映了地下储集岩体通过流体的能力,可直接反映储层是否具备开发利用价值;存储系数是储层存储空间大小的反映。

选择渗流系数、存储系数能充分表征储层质量及渗流差异特征,由于同一油藏岩石压缩系数为常数,因此可只计算 h 值。

储层纵向非均质性也是影响油水运动规律的重要因素,因此选取合适的能够描述纵向非均质性变化的参数对纵向流动单元的划分尤为重要。

在此引入夹层密度的概念,进一步校正所划分的流动单元,通常夹层数量越多,储层质量越差,流体的流动能力也越差,反之越好。

当2井点渗流系数和存储系数都很相近时,可将夹层密度大的井点流动单元降低一个级别。

结合这2种方法,将克拉玛依油田三3区克下组划分为4类流动单元(图1): 类流动单元占13%, 类流动单元占29%, 类流动单元占36%, 类流动单元占22%(表1)。

图1 克拉玛依油田三3区S73-1小层流动单元平面示意表1 克拉玛依油田三3区克下组储层流动单元物性参数流动单元类型渗流系数/(10-3 m2 m mPa-1 s-1)最大最小平均存储系数/(m M Pa-1)最大最小平均夹层平均密度/(m m-1)平均孔隙度,%平均渗透率/10-3 m2平均地面原油粘度/(m Pa s)299.912.8221.135.200.410.750.1325.0701.676.4 40.231.758.820.830.120.430.1724.6482.7115.2 5.500.542.170.920.040.280.2023.6340.2169.7 0.930.0040.411.2 0.0170.190.2422.3127.1257.03 流动单元渗流特征3.1 喉道分布特征喉道是流体渗透的通道,其大小直接影响着渗透率的高低,是储层评价的重要依据[9]。

不同流动单元具有不同的毛细管压力曲线分布特征(图2): 类流动单元,阀压小于0.02M Pa,非润湿相容易进入岩石,岩石主要喉道半径较大,渗透性很好,进汞曲线的平缓段很长,孔隙分选性好,喉道分布集中,最小润湿相饱和度小于5%,岩性主要是砂砾岩; 类流动单元,阀压在0.02M Pa左右,岩石主要喉道半径较大,渗透性好,进汞曲线的平缓段较长,孔隙分选较好,多为含砾粗砂岩; 类流动单元,阈压在0.05M Pa左右,岩石主要喉道半径较大,渗透性较好,进汞曲线有一定的平缓段,孔隙分选性较好,但喉道分布不集中,最小润湿相饱和度较小,为5%~10%,岩性以细砂岩为主; I V类流动单31第16卷 第1期 刘仁静等:砾岩油藏流动单元渗流特征及剩余油分布规律元,阈压在0.5MPa 左右,岩石主要喉道半径较小,进汞曲线的平缓段很短,孔隙分选不好,喉道分布不集中,最小润湿相饱和度较大,为20%~30%,岩石的物性差,主要分布在粉细砂岩中。

图2 克拉玛依油田三3区不同流动单元毛细管压力曲线3.2 相对渗透率曲线特征由于砾岩油藏的结构特征比砂岩储层更复杂,非均质性更强,因而其相对渗透率曲线形态更加复杂多样[10-11]。

岩石和流体相互作用较差,表现为:残余油饱和度高,可动油饱和度较低,水驱效率较低;水相相对渗透率(K r w )较低,曲线多呈异形;油水相相对渗透率曲线类型多样。

根据三3区克下组实际岩心压汞和油水相相对渗透率资料,砂砾岩的油水相相对渗透率曲线分为4种,分别对应不同的渗流介质和流态(图3)。

水相相对渗透率曲线形态可分为驼背形、弓形、正常形和月形等4种形态类型,分别对应于 , , 和 类流动单元。

驼背形相对渗透率曲线以裂缝流态为主,水驱油试验中,注入水迅速窜进,无水采收率低,可动油饱和度小,随着水饱和度的增加,油相相对渗透率(K r o )急剧下降,水相相对渗透率快速上升。

弓形相对渗透率曲线为 凸 形,以孔隙流态为主,此类的非均质性和水敏性相对较弱,残余油时水相相对渗透率值中等。

正常形相对渗透率曲线为 凹形,以粒间孔隙类型为主,孔喉半径频率分布图呈单峰特征。

月形相对渗透率曲线是孔隙流态兼顾非均质性的综合型曲线,多数属低渗透,水敏性强,在相对渗透率曲线的形态上表现为油相相对渗透率急剧下降,而水相相对渗透率升不起来,残余油时水相相对渗透率通常小于0.1。

图3 克拉玛依油田三3区不同类型流动单元相对渗透率曲线4 流动单元与剩余油分布的关系通过数值模拟研究流动单元与剩余油分布的关系,依据不同流动单元的流体物性参数和相对渗透率曲线,将储层非均质性从对渗透率变异系数、突进系数和级差等表征延伸到岩石与流体相互作用关系的表征,从而更加准确地反映了地下流体的渗流特征,提高数值模拟的精度。

4.1 平面剩余油分布流动单元内剩余油分布主要受渗流特征控制,在流动单元边缘结合处及横向渗流屏障附近分布着较多的剩余油。

类流动单元大孔道相对发育,物性好,容易形成优势通道,水淹程度严重,在平面上剩余油主要沿着主流线方向呈条带状或孤岛状分布,分布范围较大; 类流动单元水淹程度较高,在平面上呈宽带状,与其他类型流动单元切割分布,剩余油饱和度为40%~50%,虽然采出程度较高,但是绝对剩余地质储量仍然较大,储量丰度多在20 32 油 气 地 质 与 采 收 率 2009年1月104~35 104t/km2,是下步调整挖潜的主要方向; 类流动单元水淹程度中等,部分地区弱水淹,剩余油呈条带状连片分布,具有水线推进较慢,见水时间较晚的生产特点,剩余油饱和度为40%~55%,只要建立完善的注采关系就能够培养出稳产期长、高产油低含水的高效井; 类流动单元属于低压低产层,含水率低,属于弱水淹区及未水淹区,其含油饱和度多为原始含油饱和度,但其储层物性和原始含油性都很差,且油质稠,挖潜难度大。