CN104806212A - 一种水驱油田优势通道形成机理及发育情况的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水驱油田优势通道形成机理及发育情况的分析方法，所述方法包括：判断水驱目标油田水流优势通道发育情况；分析水驱目标油田孔隙喉道结构变化趋势；判断长期水洗造成的储层粘土矿物组成变化情况；分析长期水驱对储层敏感性的影响；研究不同围压条件下岩心中开启裂缝的闭合情况，从而推测地层隐裂缝的开启可能性。本发明直接利用岩心数据资料，综合研究储层物性的变化规律，有效避免其他因素对研究结果的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种水驱油田优势通道形成机理及发育情况的分析方法，属于水驱油田调剖堵水和提高原油采收率技术领域。
背景技术
注水驱油是我国油田普遍采用的开发方式。经过几十年的水驱开采，大庆、胜利和大港等主力油田已进入高含水期甚至特高含水期开发阶段。我国已投产油田的水驱采收率在33％左右，表明水驱后仍有大量的剩余油滞留在地层中。据统计，国内含水率超过80％、已进入高含水开发后期的油田可采储量仍占全国总量的73.1％，其原油产量仍占全国总产量的70％以上，表明了其在我国石油工业中的重要战略地位。因此，如何进一步挖掘高含水油田开发潜力是保持油田稳产增产的关键所在。
目前水驱油田面临的主要问题是长期注水冲刷导致优势通道发育，大量注入水沿地层高渗透条带进行无效循环，造成水驱波及系数降低。前期研究主要集中于对水流优势通道发育情况的识别判断，专利CN201110318567.X提出了通过采集高含水油田以层为单位的油水井间参数，利用统计分析方法，建立识别油井与水井各层间的水流优势通道的判别标准。专利CN201210449079.7报道了通过收集油田地质参数和流体参数，建立数值概念模型进行水驱开发动态计算，利用无因次化处理，绘制无因次参数分布图版，从而定量识别油藏优势流动通道的方法。专利CN201110240837.X阐述了一种利用不稳定压力恢复试井资料，通过绘制实测试井关系曲线判断优势通道的存在及其发育级别的方法。
但是目前关于水流优势通道的研究大多是通过采集或模拟计算水驱油田生产数据，反演推算优势通道的发育情况，而矿场实际开发中，生产数据受到油水井开关制度、原油供求情况和油田政策调整等多方面因素的影响，仅仅依靠生产数据很难实现对优势通道发育与否的准确判断；另一方面，前期研究中缺少对优势通道形成机理的深入分析，理论研究有待提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水驱油田优势通道形成机理及发育情况的分析方法。
本发明利用室内实验方法，分析油田注水开发某一时期取芯井岩心渗透率与尚未水驱时岩心渗透率相比的变化规律，判断水流优势通道的发育情况；通过研究油田注水开发某一时期取芯井岩心与尚未水驱时岩心相比孔隙喉道结构的变化规律，结合粘土矿物组分变化情况、储层敏感性改变规律，并借助CT扫描成像技术研究地层隐裂缝的开启可能性，从而有效确定水驱油田优势通道的形成机理，对开展油水井调剖堵水、调整地层注入水液流转向和解决层间矛盾、平面矛盾具有重要指导意义。
为达到上述目的，本发明提供了一种水驱油田优势通道形成机理及发育情况的分析方法，所述方法包括：
a、判断水驱目标油田水流优势通道发育情况；
b、分析水驱目标油田孔隙喉道结构变化趋势；
c、判断长期水洗造成的储层粘土矿物组成变化情况；
d、分析长期水驱对储层敏感性的影响；
e、研究不同围压条件下岩心中开启裂缝的闭合情况，从而推测地层隐裂缝的开启可能性。
根据本发明所述的方法，步骤a中可以按照现有常规方法对水流优势通道发育情况进行判断，本发明优选是通过测定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心渗透率，分析两者相比变化幅度，来判断水驱目标油田水流优势通道发育情况。
根据本发明所述的方法，本发明优选步骤a是分析两者相比变化幅度是否超过30％，来判断水驱目标油田水流优势通道发育情况。
根据本发明所述的方法，本发明优选步骤a从岩心物性参数变化规律直接来判断水驱目标油田水流优势通道发育情况。
根据本发明所述的方法，步骤b中可以按照现有常规方法来分析水驱目标油田孔隙喉道结构变化趋势，本发明优选是通过确定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的孔隙喉道结构，判断两者相比孔隙喉道结构参数值变化幅度，来分析水驱目标油田孔隙喉道结构变化趋势，从岩心孔隙喉道结构角度判断地层微粒的运移情况。
根据本发明所述的方法，本发明优选步骤b是判断两者相比孔隙喉道结构参数值变化幅度是否超过30％，来分析水驱目标油田孔隙喉道结构变化趋势，从岩心孔隙喉道结构角度判断地层微粒的运移情况。
其中确定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的孔隙喉道结构可以参照现有常规方法，本发明优选利用恒速压汞实验来确定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的孔隙喉道结构。
根据本发明所述的方法，步骤c中可以按照现有常规方法来判断长期水洗造成的储层粘土矿物组成变化情况，本发明优选是通过测定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的粘土矿物组成，分析两者相比变化幅度，来判断长期水洗造成的储层粘土矿物组成变化情况，从粘土矿物的角度来判断长期水洗造成的储层微粒运移情况。
根据本发明所述的方法，本发明优选步骤c是分析两者相比变化幅度是否超过10％，来判断长期水洗造成的储层粘土矿物组成变化情况，从粘土矿物的角度来判断长期水洗造成的储层微粒运移情况。
其中对比目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的粘土矿物组成变化可以参照现有常规方法，本发明优选通过X射线衍射法来对比目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的粘土矿物组成变化。
根据本发明所述的方法，步骤c中所述的粘土矿物包括高岭石、伊利石、蒙脱石和伊蒙混层。
根据本发明所述的方法，步骤d中可以按照现有常规方法来分析长期水驱对储层敏感性的影响，本发明优选是通过利用目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井的岩心开展速敏性和水敏性评价实验，判断两者相比速敏性和水敏性评价结果变化幅度，来分析长期水驱对储层敏感性的影响，从而研究岩石孔隙内粘土矿物的组成变化，从储层敏感性角度判断地层微粒的运移情况。
根据本发明所述的方法，本发明优选步骤d是判断两者相比速敏性和水敏性评价结果变化幅度是否超过10％，来分析长期水驱对储层敏感性的影响，从而研究岩石孔隙内粘土矿物的组成变化，从储层敏感性角度判断地层微粒的运移情况。
根据本发明所述的方法，步骤e中可以按照现有常规方法来研究地层隐裂缝开启的可能性，本发明优选是通过结合CT扫描成像技术，来研究不同围压条件下岩心中开启裂缝的闭合情况，进而推测地层隐裂缝的开启可能性。
综上所述，本发明提供了一种水驱油田优势通道形成机理及发育情况的分析方法。本发明的分析方法具有如下优点：
(1)本发明直接利用岩心数据资料，综合研究储层物性的变化规律，有效避免其他因素对研究结果的干扰；
(2)本发明从多角度、多尺度探索不同因素对水流优势通道形成的影响，结果更加准确可靠。
附图说明
图1为实施例1饱和盐水前后岩心不同断面CT值之差；
图2为实施例1施加围压时与未施加围压时岩心断面的CT值之差；其中围压分别为：1、围压＝5.0MPa；2、围压＝4.5MPa；3、围压＝4.0MPa；4、围压＝3.5MPa；5、围压＝3.0MPa；6、围压＝2.5MPa；7、围压＝2.0MPa；8、围压＝1.5MPa；9、围压＝1.0MPa；10、围压＝0.5MPa。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
所使用的试剂和仪器如下：
使用试剂：
8wt％氯化钠盐水，模拟地层水(矿化度为2000mg/L、4000mg/L和6000mg/L)，蒸馏水，模拟地层原油。
使用仪器：
恒速压汞仪；X射线衍射仪，恒速恒压泵，岩心夹持器(江苏海安石油设备有限公司)，压力流量采集***(昆仑海岸公司)，CT扫描仪。
下面通过实施例对本发明进行进一步阐释。
步骤a：岩心渗透率变化规律分析：分别利用扶余油田尚未水驱(A时期)和注水开发10年(B时期)时取芯井的115块和102块岩心，测定每块岩心的渗透率，计算渗透率的平均值，见表1。
表1 扶余油田A时期和B时期取芯井岩心渗透率值
由表1可知，随着水驱程度增加，取芯井岩心平均渗透率呈现升高趋势，注水开发10年时与尚未水驱时相比渗透率增加幅度大于30％，表明注水冲刷增大孔隙喉道半径，提高储层渗流能力，地层呈现出优势通道发育的特征。
步骤b：岩心孔隙喉道结构变化规律分析：分别利用扶余油田尚未水驱(A时期)和注水开发10年(B时期)时取芯井的18块和34块岩心，开展恒速压汞实验，分析孔隙喉道半径均值、孔隙结构系数和相对分选系数的变化规律，见表2。
表2 扶余油田A时期和B时期取芯井岩心孔隙喉道结构参数值
由表2可知，经过水驱后的岩心孔渗特性变好，孔隙喉道半径均值增加；孔隙结构系数减小，表明孔隙中流体渗流迂回程度减小。此外，注水冲刷造成地层微粒运移，增大部分喉道半径的同时会导致较小喉道的堵塞，因此喉道分布非均匀程度增强，相对分选系数增大。注水开发10年时与尚未水驱时相比，岩心孔隙喉道结构参数变化幅度均大于30％，由此可以判断该油田水驱过程中出现地层微粒运移的现象。
步骤c：粘土矿物组成测试：利用X射线衍射仪，分别测试扶余油田尚未水驱(A时期)和注水开发10年(B时期)时取芯井的23块和25块的高岭石、伊利石和伊蒙混层等粘土矿物绝对含量和相对含量，经检测该油田区块岩心粘土矿物中不含蒙脱石。随着注水开发的进行，岩心粘土矿物绝对含量从A时期的18.2％降为B时期的15.0％；其中粘土矿物中高岭石相对含量由A时期的62.44％降为B时期的54.32％，伊利石相对含量由A时期的25.30％降为B时期的18.65％，同时伊蒙混层相对含量由A时期的12.26％增至B时期的27.03％。注水开发10年时与尚未水驱时相比，岩石粘土矿物的绝对含量和各组成相对含量变化幅度均大于10％，由此表明注水冲刷将部分胶接程度较差的地层微粒冲出地层，造成地层中粘土绝对含量降低，尤其是易发生颗粒迁移的粘土矿物相对含量普遍降低，同时伊蒙混层等遇水膨胀性较好的粘土矿物相对含量升高。
步骤d：岩心敏感性评价测试：利用岩心流动装置，对扶余油田尚未水驱(A时期)和注水开发10年(B时期)时取芯井的22块和20块岩心分别进行速敏性和水敏性实验，测试得出岩心速敏性引起的渗透率伤害程度由A时期的85.66％降为B时期的61.25％，速敏类型由强速敏变为中等偏强速敏；岩心水敏指数由A时期的45.72％增至B时期的53.12％，水敏类型由中等偏弱水敏变为中等偏强水敏。注水开发10年时与尚未水驱时相比，岩心速敏性和水敏性评价结果变化幅度均大于10％，说明水驱过程中，易发生颗粒运移的高岭石和伊利石随水流迁移后相对含量明显降低，而易于发生晶格膨胀的伊蒙混层的相对含量增加，地层出现微粒运移现象。
步骤e：选取发育天然裂缝的岩心，利用CT扫描技术进行检测，按1mm的宽度共扫描了31个面，确定岩心中裂缝走向。在利用8wt％氯化钠盐水饱和岩心前后，分别检测计算岩心不同断面CT值，并做出饱和盐水前后CT之差(见图1)，可以发现岩心裂缝附近的孔隙度明显高于基质部分的孔隙度。然后，通过对岩心施加不同的围压，测量不同围压条件下岩心不同断面CT值，利用施加围压时的CT值减去未施加围压时的CT值，分析不同围压条件下天然裂缝形态是否发生变化(见图2)。由图2可知，不同围压条件下岩心裂缝形态变化很小，同时与未施加围压条件下的岩心裂缝形态差异也很小。在0.5MPa围压下裂缝为一条明显的线，但是在5MPa围压下，裂缝依然清晰可见，裂缝形态未见明显变化，由此说明5MPa压力差难以使天然裂缝闭合。
根据天然裂缝闭合压力的测试实验得出扶余油田的天然裂缝闭合压力大于5MPa，从而推测5MPa的压差不足以使地层中发育的隐裂缝出现开启情况。考虑到扶余油田埋深较浅，仅为320m-500m，原始地层压力为4.4MPa，因此可以认为该油田注水开发过程中不会产生地层隐裂缝开启的情况。
综合上述实验研究表明，扶余油田注水开发10年时(B时期)地层已经呈现出优势通道发育的特征，形成水流优势通道的主要机理是地层中胶结程度较差的微粒发生运移，尤其是易发生颗粒运移的高岭石和伊利石等粘土矿物随水流迁移后含量明显降低，而地层隐裂缝发育对水流优势通道形成的影响有限。
Claims (10)
1.一种水驱油田优势通道形成机理及发育情况的分析方法，所述方法包括：
a、判断水驱目标油田水流优势通道发育情况；
b、分析水驱目标油田孔隙喉道结构变化趋势；
c、判断长期水洗造成的储层粘土矿物组成变化情况；
d、分析长期水驱对储层敏感性的影响；
e、研究不同围压条件下岩心中开启裂缝的闭合情况，从而推测地层隐裂缝的开启可能性。
2.根据权利要求1所述的方法，步骤a是通过测定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心渗透率，分析两者相比变化幅度，来判断水驱目标油田水流优势通道发育情况。
3.根据权利要求2所述的方法，步骤a是分析两者相比变化幅度是否超过30％，来判断水驱目标油田水流优势通道发育情况。
4.根据权利要求1所述的方法，步骤b是通过确定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的孔隙喉道结构，判断两者相比孔隙喉道结构参数值变化幅度，来分析水驱目标油田孔隙喉道结构变化趋势；其中优选利用恒速压汞实验来确定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的孔隙喉道结构。
5.根据权利要求4所述的方法，步骤b是判断两者相比孔隙喉道结构参数值变化幅度是否超过30％，来分析水驱目标油田孔隙喉道结构变化趋势。
6.根据权利要求1所述的方法，步骤c是通过测定目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的粘土矿物组成，分析两者相比变化幅度，来判断长期水洗造成的储层粘土矿物组成变化情况；其中优选通过X射线衍射法来对比目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井岩心的粘土矿物组成变化。
7.根据权利要求6所述的方法，步骤c是分析两者相比变化幅度是否超过10％，来判断长期水洗造成的储层粘土矿物组成变化情况。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述的粘土矿物包括高岭石、伊利石、蒙脱石和伊蒙混层。
9.根据权利要求1所述的方法，步骤d是通过利用目标油田尚未水驱和注水开发某一时期取芯井的岩心开展速敏性和水敏性评价实验，判断两者相比速敏性和水敏性评价结果变化幅度，来分析长期水驱对储层敏感性的影响；其中优选步骤d是判断两者相比速敏性和水敏性评价结果变化幅度是否超过10％，来分析长期水驱对储层敏感性的影响。
10.根据权利要求1所述的方法，步骤e是通过结合CT扫描成像技术，分析天然岩心发育裂缝的形态在不同围压条件下的变化规律，来研究岩心中开启裂缝的闭合情况，从而推测地层隐裂缝的开启可能性。
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