低滲透油區(qū)儲層評價(jià)方法研究

低滲透石油的勘探儲量和原油產(chǎn)量逐年增加。自2010年以來，中國石油天然氣有限公司（以下簡稱中石油）的低滲透石油儲量占總勘探石油儲量的40.6%，接近三年的73%新增石油儲量就是低滲儲量。在全國石油遠(yuǎn)景剩余資源中,低滲透儲量也占剩余資源總量的54%。低滲透儲量已成為目前新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)和油田上產(chǎn)的主體。篩選出相對優(yōu)質(zhì)儲量,制定開發(fā)規(guī)劃,確定技術(shù)攻關(guān)方向,就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的以滲透率為主要評價(jià)參數(shù)的中、高滲透油藏開發(fā)儲層評價(jià)結(jié)果與低滲透油藏的單井產(chǎn)量沒有很好的相關(guān)性,如:長慶油田在1mD的儲層容易開發(fā),而大慶外圍扶楊油層在1mD的儲層難以開發(fā),需要新的儲層分級評價(jià)方法來評價(jià)低滲透油田。因此,筆者提出了低滲透油田儲層綜合評價(jià)方法,新增了喉道半徑、可動流體百分?jǐn)?shù)、啟動力梯度和有效驅(qū)動因子4個參數(shù)作為低滲透儲層評價(jià)表征參數(shù),并將形成的低滲透油田儲層綜合評價(jià)方法應(yīng)用于大慶外圍低滲透油田,取得了較好的應(yīng)用效果。但隨著該方法在長慶、吉林和華北等油田的應(yīng)用,出現(xiàn)了一些新問題。在長慶、大慶外圍、吉林和華北等油區(qū)2200塊巖心分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合中石油幾大低滲透油區(qū)的開發(fā)現(xiàn)狀,筆者提出了用主流喉道半徑、可動流體百分?jǐn)?shù)、擬啟動壓力梯度、原油黏度和黏土礦物含量作為評價(jià)參數(shù),確定了各表征參數(shù)的分類界限,編制了中石油幾大低滲透油區(qū)儲層表征參數(shù)的對比圖版。在此基礎(chǔ)上,利用五元分類系數(shù)方法,對中石油典型幾大油區(qū)或區(qū)塊進(jìn)行儲層評價(jià),給出了中石油幾大油區(qū)低滲透分類評價(jià)結(jié)果。1低滲透油田儲層評價(jià)的表面參數(shù)1.1儲層流通性質(zhì)與滲透率的關(guān)系主流喉道半徑是指喉道對滲透率累積貢獻(xiàn)達(dá)到80%時(shí)所對應(yīng)的喉道半徑,它是表征低滲透儲層巖心微觀孔隙結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),影響低滲透油田流體的滲流能力。低滲透、特低滲透儲層性質(zhì)主要受喉道控制,主流喉道半徑大小決定了儲層流通性質(zhì)的好壞,并進(jìn)而影響開發(fā)效果。圖1為不同區(qū)塊和不同油區(qū)主流喉道半徑與滲透率的對比圖版。從圖1中可以看出:(1)對于同一個區(qū)塊,其主流喉道半徑與滲透率呈半對數(shù)關(guān)系,主流喉道半徑隨滲透率的增加而增加;(2)對于不同的區(qū)塊,在相同的滲透率條件下,其主流喉道半徑是不同的,即在相同滲透率條件下,西峰油田的主流喉道半徑要高于巴彥查干扶楊油層的主流喉道半徑和肇源油田的主流喉道半徑;(3)不同油區(qū)不同滲透率所對應(yīng)的主流喉道半徑是不同的。在相同的滲透率下,長慶油區(qū)巖心所對應(yīng)的主流喉道半徑要高于大慶外圍巖心所對應(yīng)的主流喉道半徑,吉林油區(qū)和華北油區(qū)巖心所對應(yīng)的主流喉道半徑介于大慶外圍和長慶油區(qū)之間。1.2儲層流體滲流性能可動流體百分?jǐn)?shù)是指在核磁共振T2圖譜中,可動流體的面積占流體總面積的百分比。它表征低滲透儲層孔隙流體賦存特征的一個重要參數(shù),也是評價(jià)儲層開發(fā)潛力的一個重要物性參數(shù)。由于低滲透或特低滲透儲層巖心喉道微細(xì),孔隙壁面比表面積較大,展布在孔隙壁面上的束縛流體含量很大,此時(shí)可動流體百分?jǐn)?shù)對儲層流體滲流性能的影響不容忽視。圖2為不同區(qū)塊和不同油區(qū)的可動流體百分?jǐn)?shù)與滲透率的關(guān)系曲線。從圖2中可以看出:(1)對于相同的區(qū)塊,滲透率和可動流體百分?jǐn)?shù)有很好的半對數(shù)關(guān)系;(2)對于不同的區(qū)塊,在相同的滲透率條件下,其可動流體百分?jǐn)?shù)數(shù)值是不一樣的,即在相同的滲透率條件下,大慶榆樹林油田的可動流體百分?jǐn)?shù)要高于英臺、古龍和敖南區(qū)塊的可動流體百分?jǐn)?shù),源264-142井區(qū)的可動流體百分?jǐn)?shù)最低;(3)不同油區(qū)不同滲透率所對應(yīng)的可動流體百分?jǐn)?shù)是不同的。在相同的滲透率下,長慶油區(qū)巖心所對應(yīng)的可動流體百分?jǐn)?shù)要高于大慶外圍巖心所對應(yīng)的可動流體百分?jǐn)?shù),吉林油區(qū)和華北油區(qū)巖心所對應(yīng)的可動流體百分?jǐn)?shù)介于大慶外圍和長慶油區(qū)之間。1.3儲層參數(shù)與滲透率的關(guān)系低滲透儲層由于孔道微細(xì),流體在滲流過程中受到固液作用的影響很大,呈現(xiàn)非線性滲流現(xiàn)象,其中擬啟動壓力梯度是其主要特征,擬啟動壓力梯度是巖心中平均毛管半徑所對應(yīng)的壓力梯度,它是儲層滲流能力評價(jià)的一個重要參數(shù)。圖3表示不同區(qū)塊和不同油區(qū)擬啟動壓力梯度與滲透率的關(guān)系。從圖3中可以看出:(1)同一區(qū)塊,擬啟動壓力梯度與滲透率有很好的半對數(shù)關(guān)系。對于不同區(qū)塊,在相同滲透率下,擬啟動壓力梯度是不同的。長慶西峰區(qū)塊的擬啟動壓力梯度要低于大慶外圍肇州區(qū)塊的擬啟動壓力梯度。(2)在相同滲透率下,不同油區(qū)的擬啟動壓力梯度是不同的。長慶油區(qū)的擬啟動壓力梯度要小于大慶外圍的擬啟動壓力梯度;吉林油區(qū)的擬啟動壓力梯度介于長慶油區(qū)擬啟動壓力梯度和大慶外圍擬啟動壓力梯度之間,在滲透率小于1mD時(shí),偏向大慶外圍的擬啟動壓力梯度,當(dāng)滲透率大于1mD時(shí),偏向長慶油區(qū)的擬啟動壓力梯度。1.4低滲透油藏儲層流變性在中高滲透油藏評價(jià)中,流體的性質(zhì)基本未予以考慮,對低滲透油藏而言,黏度的大小對油藏的開發(fā)難易程度影響較大。原油黏度除了是表征儲層中流體物性的一個特性參數(shù)外,它還影響油藏流體滲流和壓力傳播的重要因素之一。因此,在對低滲透油藏儲層評價(jià)時(shí),應(yīng)考慮原油黏度的影響。不同油區(qū)不同區(qū)塊地下原油黏度數(shù)據(jù)見表1。從不同油區(qū)可以看出:長慶低滲透油藏原油黏度基本處于1~2mPa·s,小于大慶外圍低滲透油藏的原油黏度(4~6mPa·s),吉林和華北低滲透區(qū)塊的原油黏度基本在于長慶和大慶外圍區(qū)塊的黏度之間。1.5黏土類型及含量低滲透油藏一般含有黏土礦物,而黏土礦物的成分、含量及其分布方式對低滲透油藏流體滲流能力有較大的影響。因此,黏土類型及含量是表征儲層敏感性和注水難易程度的一個重要參數(shù),伊-蒙混層、伊利石和綠泥石的含量分別是形成水敏、速敏和酸敏的主要來源。表2為不同油區(qū)黏土礦物礦物含量數(shù)據(jù)。從表2中可以看出:大慶水敏性最強(qiáng),而長慶水敏性最弱;長慶酸敏性最強(qiáng),華北和吉林酸敏性最弱;吉林的速敏性最強(qiáng)。2儲層開發(fā)潛力以可動流體百分?jǐn)?shù)為例,說明其分級界限確定的方法。研究表明,在低滲透率范圍內(nèi),巖心的驅(qū)油效率與滲透率沒有較好的相關(guān)關(guān)系,而巖心的驅(qū)油效率與可動流體百分?jǐn)?shù)有很好的相關(guān)關(guān)系,證明了可動流體百分?jǐn)?shù)比滲透率參數(shù)更能反映儲層開發(fā)潛力大小。裘懌楠等統(tǒng)計(jì)了我國25個低滲透砂巖油田注水資料,得出注水波及系數(shù)在0.474~0.860之間,平均為0.693。而油田采收率為水驅(qū)油效率與注水波及系數(shù)的乘積。根據(jù)采收率等級劃分標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5838—93),可將流動百分?jǐn)?shù)分為4級,分別為I類:可動流體百分?jǐn)?shù)>65%;II類:可動流體百分?jǐn)?shù)為50%~65%;III類:可動流體百分?jǐn)?shù)為35%~50%;IV類:可動流體百分?jǐn)?shù)為20%~35%。采用同樣的方法并結(jié)合2200塊巖心的測試結(jié)果和67個低滲透區(qū)塊的開發(fā)現(xiàn)狀,確定了主流喉道半徑、可動流體百分?jǐn)?shù)、擬啟動壓力梯度、原油黏度和黏土礦物含量各表征參數(shù)的分類界限,如表3所示。3儲層綜合分類系數(shù)和采油強(qiáng)度的確定由于模糊綜合評價(jià)方法需要確定各評價(jià)參數(shù)的權(quán)重,導(dǎo)致現(xiàn)場應(yīng)用較難。根據(jù)上面的研究結(jié)果可以看出:主流喉道半徑和可動流體百分?jǐn)?shù)的大小與區(qū)塊的開發(fā)效果成正相關(guān)關(guān)系,即主流喉道半徑越大或者可動流體百分?jǐn)?shù)越高,開發(fā)效果越好;啟動壓力梯度、原油黏度和黏土礦物成分含量的大小與區(qū)塊的開發(fā)效果成負(fù)相關(guān)關(guān)系,即啟動壓力梯度、原油黏度或者黏土礦物含量越高,區(qū)塊開發(fā)效果越差。據(jù)此,構(gòu)建了低滲透油藏五元綜合分類系數(shù)。即:式中:So為可動流體百分?jǐn)?shù),%;Sotad為標(biāo)定可動流體百分?jǐn)?shù),%;rm為平均喉道半徑,μm;rmtad為標(biāo)定平均喉道半徑,μm;λ為擬啟動壓力梯度,MPa/m;λstad為標(biāo)定擬啟動壓力梯度,MPa/m;m為黏土礦物含量,%;mstad為標(biāo)定黏土礦物含量,%;μ為原油黏度,mPa·s;μstad為標(biāo)定原油黏度,mPa·s。以大慶、吉林和長慶低滲透油田的30個區(qū)塊為例,計(jì)算了30個區(qū)塊的儲層綜合分類系數(shù),并將其與所對應(yīng)的采油強(qiáng)度進(jìn)行對比(圖4)。從圖4中可以看出,儲層綜合分類系數(shù)與采油強(qiáng)度有很好的相關(guān)性。根據(jù)綜合分類系數(shù)大小,可以將儲層分為4類,分別為:I類:Feci>8;II類:5<Feci<8;III類:2<Feci<5;IV類:Feci<2。利用上述研究結(jié)果,并結(jié)合各油區(qū)滲透率與綜合分類系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系,初步確定了長慶、大慶、吉林3大低滲透油區(qū)儲層分類結(jié)果與滲透率的對應(yīng)關(guān)系,見表4。從表4中可以看出,各油區(qū)低滲透油藏被分成4類,Ⅰ和Ⅱ類儲層在現(xiàn)有技術(shù)條件下,能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效開發(fā);Ⅲ類儲層需要技術(shù)攻關(guān)才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效動用;Ⅳ類儲層在現(xiàn)有技術(shù)很難動用,不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。大慶、吉林和長慶攻關(guān)的低滲透油田滲透率目標(biāo)是不同的,大慶油田攻關(guān)的低滲透油田滲透率目標(biāo)為1.0~2.0mD;吉林油田攻關(guān)的低滲透油田滲透率目標(biāo)為0.4~1.0mD;長慶油田攻關(guān)的低滲透油田滲透率目標(biāo)為0.2~0.5mD。因此,通過儲層分類評價(jià),提出了3大油區(qū)分類評價(jià)相應(yīng)的滲透率范圍,明確了3大油區(qū)低滲透油藏開發(fā)攻關(guān)的目標(biāo)方向。4表征參數(shù)確定(1)深化了對低滲透油藏的認(rèn)識,提出了低滲透油藏儲層評價(jià)新的表征參數(shù)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和礦場實(shí)踐表明:在相同滲透率條件下,不同油區(qū)低滲透油藏巖心的微觀孔隙結(jié)構(gòu)、液固界面作用及滲流規(guī)律差異較大,導(dǎo)致其現(xiàn)場開發(fā)效果也不同。以滲透率為主要評價(jià)參數(shù)的中、高滲透油藏儲層評價(jià)方法已不能較好地評價(jià)低滲透油藏,提出了低滲透油藏儲層評價(jià)新的表征參數(shù),即表征儲層特征和滲流難易程度的主流喉道半徑、表征儲層開發(fā)潛力的可動流體百分?jǐn)?shù)和表征