低渗透油藏产能主要影响因素分析与评价

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文章编号：0253-2697^012)03-0437-05低渗透油藏储层分级评价方法及应用张仲宏I杨正明2刘先贵2熊伟2王学武2(•中国地质大学能源学院北京iooo83：2•中国石汕勘探开发研究院廊坊分院河北廊坊065007)摘要低渗透石油探明储量逐年增加，低渗透油藏未动用储量占未动用总储量的比例较高。笔者在长庆、大庆外圉、吉林和华北等油区2200块岩心分析的棊础上，结合几个低渗透油区的开发现状，提出了用主流喉道半径、可动流体百分数、拟启动压力梯度、原油黏度和黏土矿物含虽作为评价参数，确定了各表征参数的分类界限，对比了儿个低渗透油区储层农征参数数据的差异，深化了対低渗透储层的认识，捉出了低渗透油区储层综合评价方法“研究表明，储层分类系数与区块单井产能有较好的相关关系。在此期础上，对长庆、大庆、吉林油田3大低渗透油区进行储层分类评价，确定了各油区不同分类级别所对应的渗透率范围。该项研究將对优选产能建设区块和确定投资具有指导意义，并为确定下步低渗透油藏攻关目标、技术对策及动用界限提供技术支撑。关键词：低渗透油藏微观孔隙结构；储层分级评价；评价参数；岩心分析中图分类号：TE311文献标识码：AAgradingevaluationmethodforlow-permeabilityreservoirsanditsapplicationZHANGZhonghong1YANGZhengming2LIUXiangui2XIONGWei2WANGXuewu2(.SchoolofEnergyResources-ChinaUniversityofGeo6cienoes・Beijing100083-China:2.LangfangBranch,PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development-Langfang065007，China)Abstract:Thedemonstratedreservesoflow-permeabilityreservoirsinChinaincreaseyearbyyear.Thenon-producingreservesofIcw・permeabilityreservoirsamounttoarelativelyhighpercentageoftheallnon-producingreservesinChina.Basedonthegeochemi-calaralysisof2200coresamplescollectedfromtheperipheralzoneoftheDaqingoilregion,theChangqing.JilinandHuabeioilre-gionsandintegratedwiththecurrentsituationofseveralmajorlow-permeabilityreservoirsdevelopedbyPetroChinaCompanyLimit-ed・weproposedanumberofparameterstoevaluatelow-permeabilityreservoirs,suchastheradiusofmainflowthroat,percentageofmovablefuid・thresholdpressuregradient・viscosityofoilandcontentofclayminerals.Meanwhile-theclassificationlimitofva・「iouscharacterizationparametersweredeterminedanddifferencesintheseparametersforthemainlow-permeabilityreservoirswerecompared,whichhasdeepenedourunderstandingaboutlow-permeabilityreservoirs.Thus・acomprehensiveevaluationmethodforlow-permeabilityreservoirswasproposed・Theresultshowsthatthecorrelativitybetweenreservoirclassificationcoefficientsandthedeliverabilityofasingleoilwellisguitegood・Basedonthesedata・wecarriedoutareservoirclassificationevaluationonlow・permeabilityreserversintheChangqing，DaqingandJilinoilregions，anddeterminedvariouspermeabilityrangescorre-spondingtodifferentclassification「anksoftheseoilregions.Thisworkwillplayaguidingroleinoptimizingproducingregionsandinvestmentblocks,andvillprovidetechnicalsupportsforoilcompaniestodeterminethefutureexplorationtargetsinlow-permeabilityreservoirs・tosetcowntechniquecountermeasuresforexploit!nglow-permeabilityreservoirsandtoredeterminefrontiersofproducingpays・Keywordslow-permeabilityreservoir；microporestructure；reservoirgradingevaluation；evaluationparametercoreanalysis低渗透右汕探明储量和原汕产量逐年增多，截至2010年，中国石油天然气股份公司简称中石油）累计低渗透石油储量占总探明石油储量的40.6%.近3年的73%新增石汕储量为低渗透储量。在全国石汕远景剩余资源中，低渗透储量也占剩余资源总量的54%o低渗透储量已成为目前新区产能建设和汕田上产的主体门。筛选出相对优质储量，制定开发规划，确定技术攻关方向，就显得尤为重要°传统的以渗透率为主要评价参数的中、高滲透油藏开发储层评价结果与低渗透汕藏的单井产量没有很好的相关性，如：长穴油田在1mD的储层容易开发，而大庆外围扶杨汕层在1mD的储层难以开发，需要新的储层分级评价方 基金项目：国家重大科技专项i011ZX05013-006）和中国石汕天然气股份有限公司車点科技攻关项目2008-09）资助。第一作者及通讯作者：张仲宏.男.1963年9月生.1984年毕业于大庆石油学院开发系.1993年获中国石油肋探开发研允院硕士学位•现为中国石油天然气股份减限公司勘探生产分公司科技处岡级工程师，主耍从爭谬那理论、油气田开发和三次采汕方面的研兀工作。E-mailyzmhxj@263.net©1994-2013CninaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.nttp://www.cnki.net 法来评价低渗透油田。因此，笔者提出了低渗透油田储层综合评价方法"，新增了喉道半径、可动流体百分数、启动力梯度和有效驱动因子4个参数作为低渗逶储层评价表征参数，并将形成的低渗透油山储层综台评价方法应用于大庆外围低渗透油田，取得了较好笊应用效果。但随着该方法在长庆、吉林和华北等油圧的应用，出现了一些新问题。在长庆、大庆外围、吉材和华北等油区2200块岩心分析的基础上,结合中方油儿大低渗透油区的开发现状，笔者提出了用主流喑道半径、可动流体百分数、拟启动压力梯度、原油黏侵和黏土矿物含量作为评价参数，确定了各表征参数笊分类界限，编制了中右汕儿大低渗透汕区储层表征参数的对比图版。在此基础上，利用五元分类系数方法，对屮石油典型几大油区或区块进行储层评价，给出了中石油几大油区低渗透分类评价结果。1低渗透油田储层评价表征参数1.1主流喉道半径主流喉道半径是指喉道对滲透率累积贡献达到80%时所对应的喉道半径，它是表征低渗透储层岩心微观孔隙结构的重耍参数，影响低渗透油FR流体的渗流能力。低渗透、特低渗透储层性质主要受喉道控制,主流喉道半径大小决定了储层流通性质的好坏，并进而影响开发效果W图1为不同区块和不同油区主流喉道半径与渗透率的对比图版。从图1中可以看出：①对于同一个区•巴彦仟F油层■肇源油田▲西绦油田渗透率/mD■・・■■■O543210♦大庆•长庆。华北▲吉林渗透率/mD8642OO」100图1不同区块和不同油区主流喉道半径与渗透率的关系Fig.1RelationbetweenthemainflowthroatradiusandpermeabilityindifferentoilfieldsftUr▲源264-142井70••英台、古龙、放南0.010」110100渗透率/ml)▲告林•长庆♦大庆■海塔盆地渗透率/ml)块，其主流喉道半径与渗透率呈半对数关系，主流喉道半径随渗透率的增加而增加②对于不同的区块，在林同的渗透率条件下，其主流喉道半径是不同的，即在札同渗透率条件下，西峰油出的主流喉道半径要高于巴彦查干扶杨油层的主流喉道半径和肇源油田的主流喑道半径：③不同油区不同渗透率所对应的主流喉道半径是不同的。在相同的滲透率下，长庆油区岩心所刈应的主流喉道半径要高于大庆外围岩心所对应的主济喉道半径，吉林汕区和华北汕区岩心所对应的主流唯道半径介于大庆外围和长庆油区之间。1.2可动流体百分数可动流体百分数是指在核磁共振T2图谱屮，Ti]动流体的而积占流体总而积的百分比。它表征低渗逶储层孔隙流体赋存特征的一个重要参数，也是评价催层开发潜力的一个重要物性参数。由于低渗透或特値渗透储层岩心喉道微纽I,孔隙壁面比表面积较大，展丑在孔隙壁面上的束缚流体含量很大，此时可动流体百分数对储层流体渗流性能的影响不容忽视风】。图2为不同区块和不同汕区的可动流体百分数耳渗透率的关系曲线。从图2中可以看出：①对于相同 的区块，渗透率和可动流体百分数有很好的半对数关系②对于不同的区块，在相同的渗透率条件F.其可动流体百分数数值是不一样的，即在相同的渗透率条件下，大庆榆树林油田的可动流体百分数耍高于英台、古龙和敖南区块的可动流体百分数，源264-142井区的可动流体百分数最低；③不同油区不同渗透率所对应的可动流体百分数是不同的。在相同的渗透率下,长庆油区岩心所对应的可动流体白分数要高于大庆外围岩心所对应的可动流体tf分数，吉林油区和华北油区岩心所对应的可动流体百分数介于大庆外围和长庆油区之间。1.3拟启动压力梯度低渗透储层由于孔道微细，流体在渗流过程中受到固液作用的影响很大，呈现非线性渗流现象，其屮抄启动压力梯度是其主要特征却|,拟启动压力梯度是岩心中平均毛管半径所对应的压力梯度，它是储层渗流能力评价的一个重要参数。图3表示不同区块和不同油区拟启动压力梯度与渗透率的关系。从图3中可以看出：①同一区块，拟启动压力梯度与渗透率有很好的半对数关系。对于不同区块，在相同渗透率下，拟启动压力梯度是外同的。长庆西峰区块的拟启动压力梯度耍低丁•大咲外围肇州区块的拟启动压力梯度。②在相同渗透卑下，不同油区的拟启动压力梯度是不同的。长庆油区的拟启动压力梯度耍小丁•大庆外围的拟启动压丈梯度；吉林油区的拟启动压力梯度介于长庆油区抢启动压力梯度和大庆外围拟启动压力梯度之间，在渗透率小于1mD时，偏向大庆外围的拟启动压力梯度，当渗透率大于1mD时，偏向长庆油区的拟启动压力梯度。C.E0」•0.01.0.001・0.0001L0.01Fig.3△肇州■榆树林▲西峰AA•吉林大45区块0.11渗透率/ml))()10」•0.01■0.001.0.0001—0.01渗透率/ml)图3不同区块和不同油区拟启动压力梯度与渗透率的关系Relationbetweenthresholdpressuregradientandpermeabilityindifferentoilfields1.4原油黏度在屮高渗透油藏评价屮，流体的性质基木未予以考虑，对低渗透汕藏而言，黏度的大小对汕藏的开发湘易程度影响较大。原油黏度除了是表征储层屮流体牧性的一个特性参数外，它述影响油藏流体渗流和压丈传播的重要因素Z—。因此，在对低渗透油藏储层评价时，应考虑原油黏度的影响。不同油区不同区块地下原油黏度数据见表Io从不同油区可以看岀：长庆低渗透油藏原油黏度基本处于1~2mPa・s，小于大庆外围低渗透汕藏的原汕黏度4~6mPa・s)，吉林和华北低渗透区块的原油黏度基本在于长庆和大庆外围区块的黏度之间。表2为不同汕区黏土矿物矿物含量数据。从表2中可以看岀：大庆水敏性最强，而长庆水敏性报弱；长庆酸敏性最强，华北和吉林酸敏性最弱；吉林的速敏性最强Q表1不同油区和不同区块地下原油黏度数据Table1Undergroundcrudeoilviscosityindifferentoilfields油区油FH原油黏度/fr)Pa*s)油区油田黑驚1.5黏土矿物含量低渗透油藏一般含有黏土矿物，而黏土矿物的分、含量及其分布方式对低渗透油藏流体渗流能力有轻大的影响37。因此，黏土类型及含量是表征储层敏屈性和注水难易程度的一个重要参数，伊-蒙混层、伊利右和双城5.90头台537永乐686肇州441榆树林560升平4.20他拉哈601西峰1.21大路沟长31.47白豹长3+40.82白豹长61.03董志208吉林长庆大庆外围庙124-16.70让11560280红75新119乾+22-8乾118黑791.44400530670太17TIII组340华北太27TIII组340 ；ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.用1马适his绿泥石的含量分别是形成水敏、速敏和酸敏的主耍來源。 区块黏土类型及平均含呈/%黏土总含量/%绿泥石伊利石伊-蒙混层蒙脱石所占比例大庆外围297235468225180长庆59827.36.6<1092吉林2254212871501Q1华北21.525521.025957表2不同油区黏土矿物含量数据Table2Claycontentofdifferentoilfields注：这里含虽为质星分数So/Soslad)Km/「msbd)发效果成负相关关系，即启动圧力梯度.原油黏度或者黏土矿物含量越高，区块开发效果越差。据此，构建了低渗透汕藏五元综合分类系数。即：stadF，X，-lnXZ ad)血/mQ/屮丿式中&为可动流体百分数，％Sotad为标定可动流体百分数.%rm为平均喉道半径，Jjmr；m)ad为标定平喉道半径,jjm入为拟启动丿卡-力梯度，MPa/m入£嗣为定拟启动压力梯度，MPa/m:m为黏土矿物含屋，%；2低渗透油田储层表征参数的分级界限以可动流体百分数为例，说明其分级界限确定的方法。研究表明，在低渗透率范围内，岩心的驱油效率与渗透率没有较好的相关关系，而岩心的驱油效率与可动流体百分数有很好的相关关系叫证明了可动流体百分数比滲透率参数更能反映储层开发潜力大小。裘悸楠等统计了我国25个低渗透砂岩油田注水资料⑵，得出注水波及系数在0.474~0.860之间，平均为0.693。而油田采收率为水驱油效率与注水波及系数的乘积。根据采收率等级划分标准6丫/T5838-93).可将流动百分数分为4级，分别为丨类：可动流体百分数>65%;11类可动流体百分数为50%~65%；1丨1类可动流体百分数为35%~50%；IV类可动流体百分数为20%~35%o采用同样的方法并结合2200块岩心的测试结果和67个低渗透区块的开发现状，确定了主流喉道半径、可动流体百分数、拟启动压力梯度、原油黏度和黏土矿物含显各表征参数的分类界限，如表3所示。表3低渗透油藏储层评价参数的分级界限Table3Classificationparametersandlimitoflowpermeabilityreservoirs参数界限1类II类III类IV类主流喉道半径/口4*62*41~2<1m>6550*6535*5020*35启动压力梯度/MPa-m00.5黏土含虽/%<55*1010*15>15原油黏度/i^Pa-s)<22*55^8>83低渗透油区五元综合储层评价方法由于模糊综合评价方法需要确定各评价参数的权重，导致现场应用较难®根据上面的研究结果可以看出：主流喉道半径和可动流体百分数的大小与区块的开发效果成正和关关系，即主流喉道半径越大或msa为标定黏土矿物含量，%p为原汕黏度，mPa-s；jjstad为标定原油黏度，mPa*So以大庆、吉林和长庆低渗透汕田的30个区块为例，计算了30个区块的储层综合分类系数，并将其与所对应的釆油强度进行对比图4)。从图4中可以看出，储层综合分类系数与采油强度有很好的和关性。根据综合分类系数大小，可以将储层分为4类，分别为：1类Fee.>8；1丨类：51.005~1.0Q2~0.501*0.3大庆50~10.020*501.0*20<1.0吉林>4.01.0*4.0a4*1.o<0.4从表4中可以看出，各油区低渗透油藏被分成4类，I和II类储层在现有技术条件下，能够达到经济有开发。大庆、吉林和长庆攻关的低渗透汕田渗透率目标是不同的，大庆油田攻关的低渗透油田渗透率目标为1. 0~2OmD；吉林油田攻关的低渗透油田渗透率冃标为0.4~1.OmD；长庆汕田攻关的低渗透汕田渗透率目标为0.2~0.5mD。因此，通过储层分类评价，提出了3大油区分类评价相应的渗透率范围，明确了3大油区低渗透油藏开发攻关的冃标方向。4结论()深化了对低渗透汕藏的认识，提出了低渗透汕藏储层评价新的表征参数。室内实验和矿场实践表明在相同渗透率条件下，不同油区低渗透油藏岩心的微观孔隙结构、液固界面作用及渗流规律差异较大，导致其现场开发效果也不同。以渗透率为主要评价参数的中、高渗透汕藏储层评价方法已不能较好地评价低渗透油藏.提出了低渗透油藏储层评价新的表征参数，即表征储层特征和渗流难易程度的主流喉道半径、表征储层开发潜力的可动流体百分数和表征渗流能力的启动压力梯度，为低渗透汕藏的储层评价奠定基础。2)完成了中石汕主力汕区不同表征参数的对比图版，确定了各表征参数的分级界限。Q提出了低渗透汕区五元综合储层评价方法，并对长庆、大庆、吉林3大低渗透油区进行储层分类评价，将各低渗透油区分为4级，并确定了它们对应的渗透率范围，明确了3大低渗透油区下步攻关方向。致谢在本文研究中得到了中国石油勘探幵发研究院罗治斌、黄延章、单文文等的悉心指导，特表感谢！参考文献I)胡文瑞.中国低渗透油气的现状与未来J】.中国工程科学.2009.116)29-37・HuWenrui.ThepresentandfutureoflowpermeabilityoilandgasinChinaJLEngineeringSciences・2009・11$)29-37.w杨正明，张英芝，郝明强.等.低渗透油田储层综合评价方法J].石汕学报,2006,272)64-67.YangZhengming.ZhangYingzhi,HaoMingqiang・etal.Compre・hensiveevaluationofreservoirinIcwpermeabilityoilfieldsJ1.ActaPetroleiSinica^2006.272)64-67.fel王学武.杨正明，刘霞霞•等.榆树林油田特低渗透储层微观孔隙结构特征JL石油天然气学报,200&30i)508-510.WangXuewu.YangZhengmingLiuXiaxia・etal.MicroporestructureinultradowpermeabilityreservoirofYushulinOilfieldJ1.JournalofOilandGasTechnology*2008-302)508-510・41杨正明，姜汉桥，朱光亚、等•低渗透含水气藏储层评价参数研究J】•石油学报.2008.292)252-255.YangZhengming.JiangHanqiao・ZhuGuangya・ctal.Researchonreservoirrevaluationindcxforlow-permeabilitywater-bearinggasreservoirJ】.ActaPetroleiSinica-2008、29刀252-255.其应用J]•西安石油大学学报:自然科学版.2007.22096-99.YangZhengming・MiaoSheng.LiuXiangui.etal.Percentagepa-ameterofthemovablefluidinultra-lowpermeabilityreservoirinditsapplicationj].JournalofXi*anShiyouUniversity:Nah・ralScienceEdition.2007.222)96-99・M王为民•郭和坤•叶朝辉・利用核磁共振可动流体评价低渗透油田开发潜力J】•石油学报.2001.226)40-44.WangWeimin.GuoHekun・YeChaohui.Theevaluationofdevel-opmentpotentialinlowpermeabilityoilfieldbytheaidofNMRmovablefluiddetectingtechnologyllLActaPetroleiSinica.2001.226)40-44.N杨正明.于荣泽.苏致新•等•特低渗透油藏非线性渗流数值模拟•石油勘探与开发.2010.370:94-98.YangZhengmingYuRongze，SuZhixin,etal.NumericalSimula・tionofthenonlinearflowinultra-lowpermeabilityreservoirs』】・PetroleumExplorationandDevelopment.2010・370:94-98.引时宇，杨正明，黄延章•低渗透储层非线性渗流模型研究』】•石油学报.2009-30£)731-734.ShiYu-YangZhengming.Huang、anzhang.Studyonnon-linearseepage什owmodelforlow-permealilityreservoirIII.ActatroleiSinica-2009.30:731-734.林玉保.杨消彦.刘先贵.低渗透储层油、气、水三相渗流特征J]•石油学报.2006.27增)124-128.LinYubao-YangQingyaLiuXiangui.Three-phaseseepagecharacteristicsofoil・gasandwaterinlowpermeabilityreservoirsJ].ActaPetroleiSinica.2006,27:124-128.Sol曾大乾.李淑贞.中国低渗透砂岩储层类型及地质特征J],石油学报.1994.15()38-46・ZengDaqian.LiShuzhen.Typesandclaracteristicsoflowper-meabilitysandstonereservoirsinChinaJ1.ActaPetroleiSinica・1994.15038-46.id彭仕宓，尹旭，张继春•等.注水开发中粘土矿物及其岩石緻感性的演化模式J1.石油学报.2006.274)71-75.PengShimi.YinXu、ZhangJichun・etal.Evolutiona「ypatternofclaymineralandrecksensitivityinwater-floodingreservoirj1.ActaPetroleiSinica-2006.274)71-75・121裘惮楠•油气储层评价技术购】•北京：石油工业出版社.1997：20-43・QiuYinan.OilandgasreservoirevaluationtechnologyM).Bei-jing:PetroleumIndustryPress.199720-43.i31郭长春，金强，姚军•用模糊数学方法评价烧源岩J1.石油学报.2005.264)50-53.GuoChangchunJnQiang.YaoJun.EvaluationofsourcerockswithfuzzymathematicsJ】.ActaPetroleiSinica・2005-264)50-53・i41程顶胜•刘松•吴培红•塔里木盆地石炭系生婭潜力的模糊数学综合评价J】•石油学报.2000.21()34-39.ChengDingsheng.LiuSong・WuPeihong.Comprehensiveevalua-tionbyfuzzymathemgticsonhydrocarbongenerationpotentialofcarboniferoussourcerccksinTarimBasinJ].ActaPetroleiSini-ca，2000,21()34・39・i51牛彦4吴畏•未动用储量优选评价分析方法J】.石油学报，2006.27:115-118.NiuYanliang.WuWei.Optimizedseleetionandevaluationmeth-odfornonproducingreservesIILActaFotroleiSinica・2006・27M15-118.©1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse・Allrightsreserved・http://www.cnki.net6】杨正明，苗盛•刘先贵•等•待低渗透油藏可动流体百分数参数及收稿日期201M2-19改回日期2012-03-30责任编辑黄小娟)