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鄂尔多斯盆地延长组致密油层评价若干问题探讨

已有 870 次阅读 2024-10-15 21:56 |系统分类:论文交流

    鄂尔多斯盆地致密油主要赋存在源岩内部或邻近源岩的长7、长6细砂岩、泥质粉砂岩中。在延长组地层中,长7、长6油层的碎屑粒度最细且物性最差,粒度是控制物性的决定性因素。由细砂岩、泥质粉砂岩构成的致密油层基质渗透率小于0.3mD,主流喉道半径分布在0.05-0.5μm,细砂岩的基质渗透率和主流喉道半径大于泥质粉砂岩,部分泥质粉砂岩型甚至物性更差的泥页岩型致密油层通过改造可以获得有工业价值的油产量,比其物性更好的细砂岩型致密油层通过改造更有可能获得较为理想的油产量,但实际情况并非完全如此致密油层单位时间油产量与基质渗透率、厚度、射孔段长度和位置等因素关系不密切,与改造规模虽然正相关,但又不完全取决于改造规模。全面认识和准确评价致密油层,既是合理解释上述特殊现象的迫切需要,也是指导试油层位和试油工艺选择等勘探关键问题的前提和必要条件。油层评价是指对油层的分布、岩性、物性(孔隙性、渗透性)变化及所含流体(油、水)的性质、含量、分布特征进行分析,给出定性或定量结论。由于物性和有机流体的轻、重质组分组成或烃类及衍生物(含氧、氮、硫等具有极性特征的化合物)组成的差异,致密油层与以往勘探的特低渗-超低渗油层相比,其评价既有共性,也存在特殊性。 

    物性及油水饱和度评价,洗油是物性测定的重要环节,主要通过有机溶剂溶解除去岩样孔隙中包括轻、重质组分在内的全部有机流体。由于孔隙中的部分重质组分难以流动,所测得的基质孔隙度(Ф)、基质渗透率(K)部分是无效的,其较地层条件下有效基质孔隙度(Фe)、有效基质渗透率(Ke)偏大。此外,基质渗透率不仅取决于油层的孔喉结构,还取决于在其中渗流的流体的黏滞系数(η),因流体的黏滞系数不同,地层条件下有效基质渗透率与所测得的基质渗透率存在差异。对于油水饱和度分析,即使密闭取心,从岩心离开取心筒,到后续的取样、称重、密封、分析等环节均需要时间,其中的流体在上述过程均不可避免发生逸散,导致油水饱和度之和(So+Sw)低于100%。逸散程度既取决于操作条件及对操作标准的执行程度,也取决于油层物性及有机流体的轻、重质组分组成;物性越好,流体越易于逸散;轻质组分的逸散性明显大于重质组分,轻质组分相对含量越高,逸散程度越高;油水饱和度之和不同程度反映了油层物性及有机流体的轻、重质组分组成。 

    润湿性评价,油层中绝大多数矿物如石英、长石等易被水润湿,但个别矿物如绿泥石具有一定的天然疏水性,含量虽低,但因其主要是以薄膜状包裹碎屑颗粒的形式存在,从而改变了碎屑颗粒的表面特性。此外,有机流体中的胶质、沥青质等重质组分中含有较多的极性组分。上述特征制约和改变了碎屑颗粒与流体间的表面作用力和润湿性,碎屑颗粒表现出亲油-弱亲水或亲水-弱亲油特性,影响了流体可动性和驱油效率,流体间的受力状态更为复杂,浮力不再起主导作用,油水饱和度在纵向上不再有明显变化,油水分异的现象也不再明显。 

    流体可动性评价,油层宏观的油水两相实验,在其观察和测量精度范围内,可以测出束缚水饱和度(Swi)和残余油(Sor)饱和度,其数值取决于观测的时间尺度和精度。哈根-泊肃叶定律(Hagen-Poiseuille law)描述了水平圆管中层流流动规律,能够用来分析多孔介质中流体可动性的影响因素。由该定律可知,流体的可动性受黏滞系数控制,也就是受流体组成控制,其轻质低黏组分更易于在致密油层泄流,油层越致密,地面原油与油层的烃类及衍生物组成差异越大,致密油层测试获得的原油具有相对低密度、低黏度的特征。此外,流体在多孔介质中作层流水平流动时,压力梯度(P/l)越大,流动速度(v)或单位时间渗流量(Q)越大,法向速度梯度(du/dy)越大,引起的剪切力(τ)越大,导致喉道边界层厚度(δ)越薄,喉道中参与流动的流体越多,流体的可动性就越强。油层流体的可动性,具有渗流力学意义,不是静态或固定的。目前流体可动性主要是通过核磁共振手段来定量确定,普遍采用离心法确定T2截止值来划分可动流体和束缚流体。离心法是将饱和模拟地层水的岩样放入高速离心机旋转,通过逐渐增大离心力的方法排驱可动水,测量岩样剩余含水饱和度和相应的弛豫信号,当相邻两次离心实验测得的岩样剩余含水饱和度差小于某一数值时,即认为已经得到岩样最佳(或最大)离心力和束缚水饱和度。该方法测得的最佳(或最大)离心力与岩样长度有关,具有压力梯度和渗流力学意义。但上述压力梯度仅仅是实验室获得的极大值,并没有考虑现场生产的实际情况。此外,离心实验也表明,驰豫时间小于T2截止值或小孔隙的流体未必不可动,驰豫时间大于T2截止值或大孔隙的流体未必全部可动。核磁共振方法在评价流体可动性方面存在缺陷。 

    渗流能力评价,致密油层具有特殊的渗流机理,达西定律不能够描述具有特定流动性能即黏滞系数的流体在不同喉道半径(r)多孔介质中的渗流规律,需借助可反映微观渗流规律的哈根-泊肃叶定律描述,即流体在多孔介质中水平渗流的沿程阻力或能量损耗(P)正比于单位时间渗流量(Q)、黏滞系数和渗流路径长度(l)的1次方,反比于喉道半径的4次方;也可表述为单位时间渗流量正比于沿程阻力或能量损耗的1次方和喉道半径的4次方,反比于黏滞系数和渗流路径长度的1次方;除了流体的黏滞系数,喉道半径是控制流体在多孔介质渗流时单位时间渗流量和沿程阻力或能量损耗的决定性因素。致密油层主流喉道半径(0.05-0.5μm)远小于特低渗-超低渗油层的主流喉道半径(0.5-5.0μm),其单位时间渗流量也远小于特低渗-超低渗油层,渗流所需克服的沿程阻力或能量损耗则远大于后者。 

    单位时间油产量评价,对具有较小喉道半径和基质渗透率的致密油层,其单位时间油产量(Q)需要考虑地质历史中的渗流和实际生产中的泄流两者时间尺度的差异。实际生产中,其中的流体难以较快的泄流速度(v)进入人工裂缝系统并在单位泄流时间内形成有工业价值的油产量;即使采取大规模改造措施增大人工裂缝系统面积(A),也依然难以弥补基质渗透率较小的不足。但地质历史中,足够长的渗流时间一定程度上弥补了渗流速度低的不足,在单位渗流时间为百万年(Ma)的情况下,其中的流体更有可能渗流进入早期天然裂缝系统或高渗储集体,形成不同尺度的微型油藏;实际生产中,上述微型油藏,经过人工裂缝系统沟通,能够在单位泄流时间内,形成有工业价值的油产量。致密油层单位时间油产量或勘探成效,取决于地质历史中的渗流和实际生产中的泄流两者时间尺度的差异,取决于早期天然裂缝系统或高渗储集体的发育程度,取决于非均值性,与基质渗透率无关。 

    油藏保存条件评价,油层中的有机流体是一种由烃类及其含氧、氮、硫等衍生物组成的复杂多组分混合物,其中的氧化物可能是原生或部分原生,未必是次生氧化或降解产物,将氧化物视作油藏被破坏的标志是不妥当的;与有机流体共存的地层水离子组成或水型,可能是后期改造的结果,但也可能是原生,受控于源区地层及沉积的多旋回性地层水离子组成或水型目前尚不具备准确评价油藏次生变化的能力,如何评价油藏的次生变化,需要开展精细的有机流体(烃类及衍生物)-无机流体(地层水离子组成或水型)地球化学组成相关性研究,挖掘有明确指示意义的特征离子及参数。 

    齐亚林,宋江海,赵海华,等.鄂尔多斯盆地延长组致密油层评价若干问题探讨[A]. 中国矿物岩石地球化学学会第九次全国会员代表大会暨第16届学术年会文集[C].2017.



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