低滲弱親油儲(chǔ)層水驅(qū)油效率及其影響因素

一般來(lái)說(shuō)，[1.3]，潤(rùn)濕性對(duì)儲(chǔ)層巖石油水的分布和微觀水驅(qū)油效率有顯著影響。弱親水儲(chǔ)層水驅(qū)油效率相對(duì)較高，親油儲(chǔ)層水驅(qū)油效率較低。然而,對(duì)于弱親油特低滲儲(chǔ)層巖石中的水驅(qū)油過(guò)程是否仍然存在這一規(guī)律、其微觀水驅(qū)油機(jī)理如何,目前研究尚少。本文通過(guò)真實(shí)砂巖微觀模型實(shí)驗(yàn)和巖心實(shí)驗(yàn),對(duì)西峰油田長(zhǎng)8特低滲弱親油儲(chǔ)層微觀水驅(qū)油效率及其影響因素進(jìn)行了研究。1巖性油氣藏類型及含量西峰油田長(zhǎng)8儲(chǔ)層具三角洲前緣沉積和局部濁流沉積特征,以灰綠、灰黑色細(xì)—中粒、細(xì)粒、中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖等為主,巖石顆粒以次棱角狀為主,分選性較好。石英含量36.1%～45.9%,長(zhǎng)石含量30%～40%,長(zhǎng)石、石英二者平均含量接近1∶1,還有含量非常高的中基性噴發(fā)巖巖屑(7%～15%,平均10%左右),不含白云巖巖屑。沉積變質(zhì)型巖屑含量也較高,以千枚巖、泥板巖變質(zhì)砂巖等為主含量左右填隙物以薄膜狀膠結(jié)的綠泥石及充填孔隙的鐵方解石為主,總量一般10%～16%。物性研究表明:巖石平均孔隙度10.2%,平均滲透率0.9×10-3μm2,為特低滲砂巖巖性油藏(1)。壓汞分析表明:平均孔喉半徑0.4μm,中值半徑0.2～0.3μm以上;喉道分選系數(shù)平均2.04,排驅(qū)壓力0.19～0.39MPa;退汞效率14.9%～27.4%。2實(shí)驗(yàn)方法2.1實(shí)驗(yàn)材料2.1.1弱親油巖心采用西峰油田長(zhǎng)8油層中22塊特低滲弱親油巖心,其空氣滲透率0.254×10-3～6.14×10-3μm2,孔隙度7.50%～15.5%。2.1.2磨平等工序模型在保持實(shí)驗(yàn)巖心的各類性質(zhì)和孔隙結(jié)構(gòu)的條件下,經(jīng)洗油、烘干、切片、磨平等工序做成,模型直徑1.8～2.5cm,厚度0.5mm左右,模型承受壓力0.15MPa。利用顯微鏡等可視化技術(shù),在實(shí)驗(yàn)中隨時(shí)觀察該模型的各種水驅(qū)油動(dòng)態(tài)現(xiàn)象同時(shí)照相或錄相記錄重要現(xiàn)象2.1.3實(shí)驗(yàn)用模擬油實(shí)驗(yàn)用地層水為X27井地層水,黏度1.051mPa·s;實(shí)驗(yàn)用模擬油為X27井原油與煤油配制而成,黏度1.63mPa·s;實(shí)驗(yàn)在常溫常壓下進(jìn)行。2.2實(shí)驗(yàn)方法巖心模型潤(rùn)濕性恢復(fù)為7d,微觀模型水驅(qū)倍數(shù)為2～3倍,實(shí)驗(yàn)壓差0.03～0.06MPa。3結(jié)果與分析3.1顯微鏡下觀察微觀水驅(qū)油的特性3.1.1親水儲(chǔ)層的油包織物由于儲(chǔ)層巖石表面的弱親油性,當(dāng)模型處于原始含油狀態(tài)下時(shí),束縛水主要以兩種形式存在于孔隙中:(1)存在于孔隙的中央,為周圍的油膜所包圍,形成油包水滴,卡在較大喉道中;(2)孔隙中油水同存,油水界面有些凸向油,有些凸向水,但凸向油的油水界面較多,而在親水儲(chǔ)層中油水界面多凸向水。鏡下觀察表明:一些油吸附在巖石顆粒的表面,呈浸染狀,油巖界線不清,而親水儲(chǔ)層油巖界限清楚。由此可見(jiàn),特低滲弱親油儲(chǔ)層中束縛水的分布,對(duì)原油的流動(dòng)存在賈敏效應(yīng),可能降低油相的滲透率。3.1.2指狀“前”指狀“前”在該階段,水先沿某些低阻力通道突進(jìn),在平面上反映為一個(gè)或幾個(gè)指狀“水道”,水道前沿之間幾乎不連通,但后緣在較小范圍內(nèi)連通,指狀水道在出口端較快地形成了突破。這表明該類儲(chǔ)層在水驅(qū)油時(shí)無(wú)水期短,無(wú)水期水驅(qū)油效率低。3.1.3低滲親水儲(chǔ)層的水驅(qū)油過(guò)程觀察從根當(dāng)注入水突破后,水油路徑在平面上逐漸交織成網(wǎng),隨著注入水的進(jìn)行,水網(wǎng)越來(lái)越密;水在孔隙中主要為活塞式驅(qū)油,即水在孔喉中以活塞的形式向前推進(jìn),且水流過(guò)的孔喉驅(qū)替的較為干凈,水流過(guò)后一些孔道有油膜留下,但隨著水的不斷流過(guò),油膜逐漸變薄,一些地方的油膜可被水剝蝕掉;水主要先通過(guò)較大的孔道,然后通過(guò)較小的孔道,水常常繞流過(guò)一些含油孔隙,留下未波及到的死油塊,形成繞流殘余油。在整個(gè)水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,很少觀察到低滲親水儲(chǔ)層中經(jīng)常見(jiàn)到的卡斷現(xiàn)象或非活塞驅(qū)。同時(shí),在油水兩相流動(dòng)期,水在模型平面上波及的比較均勻。3.1.4殘余油的殘余形式當(dāng)水驅(qū)殘余油時(shí),殘余油主要以油膜、微觀繞流(幾個(gè)孔隙組成的死油塊)的形式存在,尤其微觀繞流是最主要的殘余油形式。在整個(gè)水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,很少見(jiàn)到低滲親水儲(chǔ)層中常見(jiàn)的卡斷油滴3.2儲(chǔ)層精細(xì)水驅(qū)油效率與同水儲(chǔ)層巖心比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:長(zhǎng)8弱親油儲(chǔ)層巖心最終水驅(qū)油效率46.6%～55.8%,平均49.3%;無(wú)水期水驅(qū)油效率18.1%～25%,平均21.3%(見(jiàn)表1)。通過(guò)與同類儲(chǔ)層對(duì)比可看出:長(zhǎng)8弱親油儲(chǔ)層巖心的無(wú)水期水驅(qū)油效率和最終水驅(qū)油效率略高于同類中性和弱親水的長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖心;無(wú)水期水驅(qū)油效率明顯低于同類長(zhǎng)2親水儲(chǔ)層巖心和其他親水特低滲儲(chǔ)層巖心;最終水驅(qū)油效率與同類親水儲(chǔ)層巖心基本相當(dāng)(見(jiàn)表1)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:長(zhǎng)8弱親油儲(chǔ)層巖石真實(shí)砂巖微觀模型水驅(qū)油效率39.8%～60.2%,平均49.7%,與巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同(見(jiàn)表2)。通過(guò)與同類儲(chǔ)層的真實(shí)砂巖微觀模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明:其平均水驅(qū)油效率略大于長(zhǎng)2低滲親水儲(chǔ)層和長(zhǎng)6中性和弱親水儲(chǔ)層,并且與鄯善油田三間房組親水儲(chǔ)層水驅(qū)油結(jié)果相當(dāng)(見(jiàn)表2)。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:盡管長(zhǎng)8特低滲弱親油儲(chǔ)層巖石物性、孔隙結(jié)構(gòu)與其他儲(chǔ)層存在一定差異(見(jiàn)表3),但仍然可認(rèn)為儲(chǔ)層的弱親油性未嚴(yán)重影響最終水驅(qū)油效率,水驅(qū)油效率與其他親水、弱親水、中性特低滲儲(chǔ)層的微觀水驅(qū)油效率基本相當(dāng);潤(rùn)濕性對(duì)特低滲儲(chǔ)層微觀水驅(qū)油效率的影響,主要反映在無(wú)水期水驅(qū)油效率上,親水儲(chǔ)層的無(wú)水期微觀水驅(qū)油效率明顯高于弱親水、中性和弱親油儲(chǔ)層;當(dāng)原油黏度為1～3mPa·s時(shí),特低滲儲(chǔ)層砂巖微觀水驅(qū)油效率一般40%～55%,潤(rùn)濕性影響不是非常顯著,而巖石孔隙結(jié)構(gòu)的影響更明顯一些。這可能是親水儲(chǔ)層存在更多的非活塞式驅(qū)油,容易產(chǎn)生較多的卡斷油滴殘余油,而弱親油儲(chǔ)層存在較多的油膜和繞流殘余油,雖然殘余油的形式不一樣,但對(duì)最終驅(qū)油效率的影響基本相同。3.3微觀水驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:提高注入壓力可以較大地提高長(zhǎng)8弱親油儲(chǔ)層微觀水驅(qū)油效率;水驅(qū)油效率平均增加幅度為9.0%,最高增加幅度為12%(見(jiàn)表4)。這是因?yàn)樘岣咦⑺畨毫?一方面油膜厚度減薄,甚至被剝離,另一方面繞流殘余油明顯減少。3.4殘余油的攜帶實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:由于長(zhǎng)8儲(chǔ)層的弱親油性,大量水地沖刷將孔隙壁上吸附的油膜及繞流的殘余油不斷地?cái)y帶出來(lái);水驅(qū)體積倍數(shù)(PV)越多,水驅(qū)油效率越高,當(dāng)水驅(qū)倍數(shù)超過(guò)2PV達(dá)到3PV時(shí),水驅(qū)油效率雖然有所增加,但不顯著(見(jiàn)表5)。3.5殘余油的驅(qū)走和潤(rùn)濕性的變化本研究選擇了非離子表面活性劑(DBA和CF-5D)和季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑(FRC)對(duì)該儲(chǔ)層進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)表明:活性劑注入地層后,可驅(qū)走一些繞流的殘余油,并將一部分油膜從孔壁上剝蝕下來(lái);同時(shí),巖石的潤(rùn)濕性發(fā)生了變化,一些親油孔道變成親水孔道,殘余油出現(xiàn)較多被卡斷的油滴;表面活性劑對(duì)長(zhǎng)8特低滲弱親油儲(chǔ)層的驅(qū)油效率的影響顯著,在水驅(qū)油基礎(chǔ)上驅(qū)油效率平均增加7.03%,最高9.13%(見(jiàn)表6)。4儲(chǔ)層巖石表面弱親油的強(qiáng)化效果1)特低滲弱親油、中性、弱親水、親水儲(chǔ)層微觀水驅(qū)油效率相當(dāng),未出現(xiàn)明顯的差異,對(duì)無(wú)水期微觀水驅(qū)油效率影響較大;低滲儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)微觀水驅(qū)油的影響更明顯。2)在水驅(qū)油的各個(gè)階段,弱親油儲(chǔ)層的油水分布與親水儲(chǔ)層明顯不同,主要是活塞式水驅(qū)油,殘余油主要為油膜和繞流殘余油。3)水驅(qū)壓力對(duì)弱親油油層的微觀水驅(qū)油效率