引用本文
贾然. 高尚堡油田G 5断块储集层微观非均质性研究[J]. 录井工程, 2021,32(1): 120-126.
JIA Ran. Study on reservoir micro-heterogeneity of G 5 fault block in Gaoshangpu Oilfield[J]. Mud Logging Engineering, 2021,32(1): 120-126.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2021.01.022  
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高尚堡油田G 5断块储集层微观非均质性研究
贾然
中国石油长城钻探工程有限公司录井公司

作者简介：贾然 工程师,1987年生,2009年本科毕业于长江大学资源勘查工程专业,2016年硕士毕业于东北石油大学地质工程专业,现在中国石油长城钻探工程有限公司录井公司从事提高采收率实验工作。通信地址:124010 辽宁省盘锦市石油大街77号。电话:15942782626。E-mail:63619105@qq.com

收稿日期: 2021-01-20
摘要

高尚堡油田G 5断块开发较早,并以水驱方式为主。由于大通道已形成,水窜现象极为严重,层内矛盾突出,尽管剩余油储量丰富,但以现有水驱方式注采很难深度挖掘。储集层微观非均质性研究对寻找、开采剩余油尤为重要,对高尚堡油田G 5断块储集层微观非均质性研究揭示了剩余油的分布规律。首先对研究区背景概况进行详细刻画,并对G 5断块的地质特征进行分析;其次通过特征实验参数分析,开展储集层微观非均质性的研究。在研究成果及实验数据分析的基础上,结合储集层非均质性的差异,对不同提高采收率的方法进行了分析,揭示了提高采收率工艺效果存在的差异,对于高尚堡油田G 5断块油藏采收率的提高具有一定指导意义。

关键词: 储集层; 微观; 非均质性; 高尚堡油田; 剩余油; 提高采收率
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Study on reservoir micro-heterogeneity of G 5 fault block in Gaoshangpu Oilfield
JIA Ran
GWDC Mud Logging Company,CNPC,Panjin,Liaoning 124010,China
Abstract

The G 5 fault block in Gaoshangpu Oilfield has been developed earlier mainly by means of water flooding. With the large channel formed,there are extremely serious water channeling and prominent contradiction within formations. It is difficult to deeply excavate the remaining oil with existing method of water flooding in spite of its abundant reserves. The study on micro-heterogeneity of reservoirs is particularly important for finding and extracting remaining oil,and the one on G 5 fault block in Gaoshangpu Oilfield reveals the distribution of remaining oil. First,the background of the study area is described in detail,and geological characteristics of G 5 fault block are analyzed. Secondly,the characteristics experimental parameters are analyzed to study reservoir micro-heterogeneity. Based on the analysis of research results and experimental data,different methods of enhancing recovery efficiency are analyzed according to the difference of reservoir heterogeneity. The results show that reservoirs with different features have differences in the effect of recovery efficiency enhancing techniques,which has important guiding significance for the improvement of recovery efficiency of reservoirs in G 5 fault block,Gaoshangpu Oilfield.

Keyword: reservoir; microscopic; heterogeneity; Gaoshangpu Oilfield; remaining oil; recovery efficiency enhancement
0 引言

G 5断块是高尚堡油田主要开采区块, 其投产时间早, 初期开发效果较好。随着注采开发的进行, 井网越布越密, 地层能量补充不足, 压力下降较快, 且采出液综合含水逐渐升高, 储集层动用程度越来越低。在不改变开采方式的前提下, 亟需通过储集层内部结构的研究, 丰富区块内分析化验资料, 形成储集层微观非均质性评价体系, 模拟剩余油分布规律, 选取合适助剂, 改善注水系统, 以期达到提高采收率的目的。

1 研究区概况
1.1 构造背景

高尚堡油田位于南堡凹陷中段, 构造范围以柏各庄断层、西南庄断层为北界, 以柳赞构造、林雀次洼为南界[1], 有利勘探面积逐步扩大为约98 km2。高尚堡油田主力含油层系为古近系沙河街组二、三亚段, 为一套近物源、短距离搬运、快速堆积的陡坡型扇三角洲沉积体系。油藏类型为未饱和层状断块型油藏, 具有埋藏深、断裂系统复杂、含油井段长、油层层数多、厚度大、油水关系复杂及地震资料品质差(图1)等特点。

图1 G 5断块层序界面的地震反射特征

G 5断块位于高尚堡油田西北部, 在Ⅰ 油层组底界构造上, 西以过G 3104井断层为界, 南以过G 34-28井断层为界, 是一个以G 2井区为高点向北东方向倾没的断鼻构造, 地层走向为北西-南东, 倾向北东, 倾角10° ~20° 。

1.2 沉积特征

高尚堡油田G 5断块储集层发育于南堡凹陷裂陷Ⅰ -Ⅱ 幕充填阶段, 充填型式为冲积扇-扇三角洲-浅湖。通过对高尚堡油田不同油层组油层有效厚度的研究, 确定油层有效厚度与沉积相带展布有着很好的一致性。在水下分流河道、前缘砂、远端席状砂、前扇三角洲等沉积相带中砂体厚度最大, 油层有效厚度相应较大。

G 5断块储集层岩石类型以岩屑长石砂岩为主, 长石岩屑砂岩次之。碎屑组分以岩屑最多, 长石、石英次之。储集层砂岩结构组成复杂, 结构成熟度低, 分选中等-差, 磨圆以次圆-次棱角为主, 颗粒接触类型以线-点接触为主, 胶结类型以孔隙式为主。填隙物包括杂基和各种胶结物, 填隙物总含量为2%~12%, 其中胶结物含量2%~9%, 主要为方解石和泥质[2]。

1.3 储集层物性特征

通过对G 5断块174块岩心物性数据统计分析, 该断块储集层平均孔隙度为19.2%, 平均渗透率为62 mD(表1)。测井解释资料结果表明, 该区储集层孔隙度主要分布在17.6%~22.7%, 平均为19.9%, 渗透率分布在0.5~400 mD之间。

表1 G 5断块物性数据统计
2 储集层微观非均质性特征

储集层微观空间由岩石颗粒、孔隙喉道、填隙物组成, 这三项的不均一性直接影响储集层的微观非均质性。我们通过定量参数来描述储集层的微观组成, 最终判断储集层微观非均质性的强弱[3]。

2.1 岩石颗粒及孔隙类型

储集层颗粒的微观非均质性主要表现为颗粒大小、胶结程度、排列及接触关系, 它们既影响孔隙的非均质性, 也可能造成渗透率的各向异性。岩石颗粒非均质性主要通过铸体薄片、图像分析、物性实验等进行分析(图2)。

图2 G 5断块铸体薄片照片

通过对G 5断块的铸体薄片观察, 结合物性数据, G 5断块内储集层颗粒类型主要有以下几类:

(1)Ⅰ 类(大量原生孔隙, 含少量次生溶蚀孔隙):颗粒定向排列, 基底式胶结, 储集空间主要为原生粒间孔和少部分次生溶蚀加大部分, 局部发育较大孔隙, 渗透率范围160.10~2 500.21 mD, 孔隙度范围21.6%~24.4%, 颗粒非均质性强。

(2)Ⅱ 类(大量原生孔隙, 含少量次生溶蚀孔隙):颗粒无序排列, 孔隙式胶结, 储集空间主要为原生粒间孔隙、少量的粒间溶蚀孔隙及颗粒溶蚀微孔, 局部发育较大孔隙, 渗透率范围123.97~358.27 mD, 孔隙度范围20.0%~25.0%, 颗粒非均质性中等。

(3)Ⅲ 类(少量原生粒间孔隙, 含少量次生溶蚀孔隙):颗粒无序排列, 接触式胶结, 储集空间主要为少量次生溶蚀孔隙, 少量原生粒间孔隙, 样品孔隙发育一般, 渗透率范围14.86~98.50 mD, 孔隙度范围19.1%~24.8%, 颗粒非均质性中等。

(4)Ⅳ 类(少量次生溶蚀孔隙, 极少量原生粒间孔隙):颗粒无序排列, 镶嵌式胶结, 储集空间为少量次生溶蚀孔隙, 样品孔隙不发育, 渗透率范围1.23~7.35 mD, 孔隙度范围10.6%~20.5%, 颗粒非均质性较强。

(5)Ⅴ 类(极少量次生溶蚀孔隙):颗粒无序排列, 镶嵌式胶结, 储集空间为极少量次生溶蚀孔隙, 样品孔隙极不发育, 渗透率范围0.11~0.89 mD, 孔隙度范围7.2%~17.3%, 颗粒非均质性较强。

表2为各种岩石颗粒类型、样品的数量及特征。

表2 G 5断块岩石颗粒类型分析
2.2 孔喉特征

孔隙喉道的形状和大小控制着地层的储集性能和渗流能力, 对储集层微观非均质性的影响很大。孔喉的大小、变异系数等参数是判断孔喉非均质性的主要因素, 在岩石颗粒类型的基础上结合孔喉特征, 可以对储集层微观非均质性进行更详细的研究。

借助压汞实验, 可以得到孔喉半径及渗流贡献图, 同时结合岩石颗粒类型, 对样品进行数据对比, 将储集层孔喉特征分为以下几类:

(1)Ⅰ 类(孔喉半径大, 分布集中):孔喉大小分布集中, 最大孔喉半径为25 μ m, 半径大于1 μ m的孔喉体积占总孔隙体积80%以上, 参与渗流孔喉平均半径大于10 μ m, 孔喉非均质性较弱(图3)。

图3 Ⅰ 类孔喉半径及渗流贡献图

(2)Ⅱ 类(孔喉半径较大, 分布不集中):孔喉大小分布不集中, 最大孔喉半径为40 μ m, 半径大于1 μ m的孔喉体积占总孔隙体积65%左右, 参与渗流孔喉平均半径为5.0~10 μ m, 孔喉非均质性强(图4)。

图4 Ⅱ 类孔喉半径及渗流贡献图

(3)Ⅲ 类(孔喉大小中等, 分布较集中):孔喉大小分布较集中, 最大孔喉半径为16 μ m, 半径大于1 μ m的孔喉体积占总孔隙体积40%左右, 参与渗流孔喉平均半径为1.0~5.0 μ m, 孔喉非均质性中等(图5)。

图5 Ⅲ 类孔喉半径及渗流贡献图

(4)Ⅳ 类(孔喉大小中等, 分布不集中):孔喉大小分布不集中, 最大孔喉半径为4 μ m, 半径大于1 μ m的孔喉体积占总孔隙体积30%左右, 参与渗流孔喉平均半径为0.5~1.0 μ m, 孔喉非均质性较强(图6)。

图6 Ⅳ 类孔喉半径及渗流贡献图

(5)Ⅴ 类(孔喉偏小, 分布不集中):孔喉大小分布不集中, 最大孔喉半径为1.6 μ m, 半径大于1 μ m的孔喉体积占总孔隙体积15%左右, 参与渗流孔喉平均半径为0.1~0.5 μ m, 孔喉非均质性较强(图7)。

图7 Ⅴ 类孔喉半径及渗流贡献图

(6)Ⅵ 类(孔喉极小, 分布不集中):孔喉大小分布不集中, 最大孔喉半径为0.63 μ m, 半径无大于1 μ m的孔喉, 参与渗流孔喉平均半径小于0.1 μ m, 孔喉非均质性较强(图8)。

图8 Ⅵ 类孔喉半径及渗流贡献图

表3为各种孔喉类型样品的数量及特征。

表3 G 5断块孔喉类型分析
2.3 填隙物

在注水开发过程中, 填隙物中的黏土矿物会发生运移膨胀沉淀, 造成孔喉堵塞, 从而对储集层微观非均质性造成不可逆的影响。通过对G 5断块黏土样品进行分析发现, 受注水开发影响最大的伊蒙混层占总黏土矿物含量的50%以上(图9)。填隙物对储集层的影响较为复杂、参数较多, 主要影响参数为注入液流速及矿化度, 对应的敏感性实验分别为速敏和水敏, 其中由于流速在储集层不同位置差异明显, 生产井与注入井井口附近流速较大。因G 5断块近井地带均做了压裂处理, 虽然流速较高但裂缝对速敏不敏感, 而远井地带流速很低, 速敏影响也较小, 过渡带渗流又比较复杂, 所以对于速敏不进行分析。

图9 黏土矿物分布情况

收集模拟地层水、注入水、蒸馏水的水敏数据进行处理后发现(表4), 零矿化度的蒸馏水比模拟地层水对储集层伤害更大, 渗透率会降至原来的55.7%, 非均质系数达到27.9; 而2 900 mg/L矿化度的注入水对储集层伤害较小, 渗透率下降至13.8%, 非均质系数为4.9。因此在实际生产中, 注入水矿化度应控制在2 900~4 000 mg/L区间内, 可以忽略填隙物对储集层微观非均质性的影响。

表4 水敏性实验数据(均值)
3 储集层微观非均质性评价
3.1 储集层微观非均质性分类

根据岩石颗粒、孔隙喉道、填隙物对微观非均质性的影响, 综合实验数据, 将储集层按微观非均质性强弱分为A、B、C、D、E、F六类(表5)。

表5 G 5断块储集层微观非均质性分类
3.2 储集层微观非均质性评价标准

利用平均粒径、平均孔喉半径和变异系数绘制分类图板(图10), 统计数据后发现储集层类型不同, 数据分布形态不同, 具体表现为分布范围越小, 非均质性越弱, 反之非均质性则越强。结合这三个参数的数值范围可以评价储集层非均质性的强弱, 建立储集层微观非均质性评价标准(表6)。

图10 G 5断块储集层数据分布

表6 G 5断块储集层分类
3.3 评价标准验证

选择G 5断块另外两口井G 32-20、G 23-39井的数据, 用于对评价标准和图板进行验证, 验证结果如图11所示。

图11 G 32-20、G 23-39井储集层数据分布

由图11可见, G 32-20、G 23-39井数据点分布范围与图板大致吻合, 数据范围和标准范围一致, 说明该分类图板和标准适用于G 5断块储集层微观非均质性评价。

4 储集层微观非均质性对采收率的影响

微观非均质性研究对油田后期注水开发具有重要指导意义, 微观结构的不同对储集层的驱油效率影响较大[4]。储集层微观非均质性的存在会导致油层开发中大量剩余油的形成, 从而影响储集层的驱油效率, 最终影响油田注水开发采收率[5, 6]。

4.1 储集层基本情况分析

基于储集层微观非均质性强弱对驱油效率的影响, 利用上述评价标准, 同时结合束缚水饱和度和驱油效率, 将六类储集层细划归AC(弱-中)、B(强)、DEF(较强)三小类储集层, 分别进行分析(表7)。

表7 G 5断块储集层微观非均质性分析

从表7可以发现, A、B、C类储集层驱油效率明显高于D、E、F类储集层, 这是因为D、E、F类储集层较A、B、C类储集层物性差、孔喉半径极小, 所以A、B、C类储集层适合使用提高采收率技术, D、E、F类储集层只能通过后期开发提高产量; 同时从微观非均质性角度看, B类储集层非均质性最强, D、E、F类次之, A、C类与其相比趋于均质。故后期开发应加强对A、C类储集层的投入, 提高采收率效果会更好。

高尚堡油田G 5断块埋藏深度为3 300~4 600 m, 地层温度为105℃, 油质类型为稀油, 因此对聚合物分解作用较强, 不适合采用火驱、蒸汽驱、SAGD和聚合物驱。

4.2 提高采收率建议

根据各类储集层微观非均质性强弱, 提出分层封堵、分层注采提高油气采收率的总体思路, 具体方法是:A、C类储集层占比较大的油层, 相对比较均质, 可以通过注入表面活性剂的方法降低界面张力, 减小毛细管阻力作用, 增加渗流能力, 是提高采收率效果较好的储集层; B类储集层占比较大的油层, 由于非均质性强, 但孔喉半径较大, 渗流能力好, 残余油大部分存留在渗流能力差的部位, 在注水开发过程中应采用高效驱油剂, 使用“ 四细四选” 工艺堵塞大孔喉, 减少指进现象, 可达到提高采收率的效果; D、E、F类储集层占比较大的油层, 由于非均质性较强, 且孔喉半径极小, 物性差, 不适用水驱提高采收率技术方式, 只能通过后期压裂开发、改变布井方式增加产量。

在储集层开发的同时应注意注入水的矿化度、配伍性等问题, 降低水敏对储集层的影响, 预防二次非均质性的产生。

5 结论

油气成藏受到多种因素的影响, 而储集层微观非均质性控制着剩余油在储集层中渗流运移、聚集状态、分布状况, 因此, 储集层微观非均质性研究十分重要。对于处于开发后期的老油田, 剩余油分布状况与储集层微观非均质性息息相关, 是研究油气成藏和剩余油分布的核心, 更是基础。本文在大量实验数据分析以及相关研究的基础上, 得出以下结论:

(1)通过研究区黏土矿物分析和水敏性实验分析, 实施注水开发时, 注入水矿化度应控制在2 900~4 000 mg/L。

(2)利用各项实验数据, 提出储集层微观非均质性评价标准, 将高尚堡油田G 5断块储集层分为六大类三小类, 微观非均质性从弱到强依次为A< C< D、E、F< B。

(3)A、C类储集层占比例较大的油层适合用表面活性剂, 预计提高采收率效果明显; B类储集层占比例较大的油层适合用高效驱油剂和“ 四细四选” 工艺; D、E、F类储集层占比例较大的油层不适用水驱提高采收率技术, 可通过改变储集层状态、布井方式等手段提升产量。

编辑 棘嘉琪

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