致密储集层原油充注物理模拟——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为例

选取准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密储集层岩心样品,进行原油充注物理模拟实验,研究致密储集层中原油的运移渗流规律及影响因素,分析致密油运聚特征和成藏下限条件。致密储集层内原油充注具有启动压力梯度与临界压力梯度两个具有界限特征的压力梯度点,存在低速非线性渗流和拟线性渗流两种特征;芦草沟组致密储集层原油充注过程中含油饱和度的增长过程可以分为跳跃增长型、快速增长型、平稳增长型3种类型,快速增长型样品所达到的最大含油饱和度最高,其次为平稳增长型,跳跃增长型最低;含油饱和度的增长受到孔隙度、渗透率、原油黏度、驱替压力梯度耦合控制,各要素相互影响、相互补偿。绘制的致密储集层原油聚集成藏判定图版显示,只有压力梯度突破临界压力梯度进入拟线性渗流区后,才能达到致密储集层含油饱和度为30%的下限值。稳定的致密储集层很难实现油气的先致密后成藏,而常规储集层油气充注后地层压实胶结与矿物次生加大胶结可能是形成致密油,并具有较高含油饱和度的原因。     

致密油充注过程中储层润湿性变化对含油性影响——以川中侏罗系致密油为例

以四川盆地川中侏罗系致密油储层岩心样品为例,开展了致密油微观充注物理模拟实验。实验模型采用砂岩薄片模型(尺寸为2.5 cm×2.5 cm,厚度约0.6 mm),将实验用油注入模型引槽中,压力由小到大逐步增加至每个模型出口端只出油不出水为止,观测渗流特征并计算含油饱和度。实验结果显示,充注前样品束缚水饱和度与充注后含油饱和度总和大于100%,基于核磁共振法对储层束缚水等流体饱和度与储层润湿性的分析,提出了充注前后储层润湿性的改变(水润湿转变为油润湿)使得最终含油饱和度高于被驱替的动水饱和度。致密油运聚过程中储层润湿性改变抵消了致密油储层高束缚水饱和度对致密油含油性的抑制作用,利于致密油运聚,是致密油成藏含油饱和度提高的重要原因。     

源-储分离型凝灰岩致密油藏形成机理与成藏模式

由于致密油藏储层致密,原油充注的阻力较大,烃源岩的高剩余压力是致密油藏原油充注的主要动力,因此,致密油藏一般为源内型和近源型。与以往已发现的大多数致密油藏不同,三塘湖盆地马朗凹陷条湖组凝灰岩致密油藏属于源-储分离型致密油藏。通过油源对比、压汞、岩石润湿性和油水驱替实验等方法,结合地质条件综合分析了条湖组凝灰岩致密油藏的类型、原油的来源、原油充注机理和成藏模式。研究表明：凝灰岩致密油藏的原油主要来自下伏芦草沟组二段烃源岩,属于源-储分离型致密油藏;条湖组凝灰岩中沉积有机质生成原油的极性组分优先吸附在孔隙表面,使得岩石润湿性转为偏亲油,加之凝灰岩孔喉比小,从而导致油驱水启动压力梯度较小,这是远源的凝灰岩致密储层内原油能够得以充注成藏和富集的主要原因。凝灰岩内致密油的成藏与富集主要受控于凝灰岩储层质量和芦草沟组二段良好的排烃条件及断裂-裂缝输导体系,其成藏模式为：“自源润湿、它源成藏、断-缝输导、多点充注、有效凝灰岩储层大面积富集”。     

鄂尔多斯盆地不同类型储集层水驱油特征实验

以鄂尔多斯盆地低渗透、特低渗透和超低渗透储集层岩心为研究对象,通过岩心微观可视化水驱油实验和柱塞岩心水驱油核磁共振实验,揭示不同类型储集层水驱油过程中原油赋存状态、动用特征以及剩余油分布,分析孔隙结构和驱替压力对水驱油效率的影响。研究表明,在束缚水状态下,低渗透储集层岩心中原油主要赋存于中—大孔隙,而小孔隙和中等孔隙是特低渗透储集层和超低渗透储集层岩心中原油的主要分布空间。水驱油过程中,3类储集层岩心优先动用中—大孔隙中的原油;随着储集层岩心渗透率的逐渐降低,水驱前缘依次表现出均匀驱替、网状驱替和指状驱替,且驱油效率依次降低。水驱油结束后,低渗透储集层岩心中剩余油主要分布于中等孔隙,且以膜状和角状的分散相为主;特低渗透和超低渗透储集层岩心中剩余油主要分布于小孔隙,且以分散相和绕流形成的连续相为主。低渗透岩心具有较高的稳定驱油效率,特低渗透和超低渗透岩心驱油效率较低,且随着驱替压力的增加表现出一定程度的增加。图14表1参38     

陆相湖盆致密油充注运聚机理与富集主控因素

通过中国陆上不同类型致密油典型实例解剖,开展烃源岩、储集层、原油等样品测试分析,运用核磁-驱替物理模拟、格子玻尔兹曼数值模拟等技术方法,研究了中国陆相湖盆致密油充注运聚机理与富集主控因素。研究表明陆相湖盆致密油充注运聚机理：优质烃源岩生排烃动力是决定致密油充注效率和聚集效果的动力基础,原油运移阻力是影响致密油充注效率和聚集效果的关键要素,充注动力与致密储集层孔喉阻力耦合作用控制聚集效果及富集程度。陆相湖盆致密油富集程度主要受烃源岩、储集层孔喉大小、储集层结构各向异性及裂缝4大因素控制：优质烃源岩控制致密油近源分布,储集层物性及孔喉大小与致密油富集程度呈正相关,储集层结构各向异性揭示顺层运移速率最高,层内裂缝提高运聚效率与含油饱和度。     

致密砂岩岩电响应规律与饱和度评价方法

针对致密砂岩储集层在中低含水饱和度下岩石电性响应规律不明确的问题,提出高速离心驱替岩电和不同含水饱和度下核磁共振T_2谱联测的实验方法,可驱替渗透率小于0.1×10~(-3)μm~2的致密砂岩岩心,为致密砂岩电性研究提供可靠实验手段。通过开展高分辨率CT扫描、MAPS和Qemscan等配套实验,构建基于多源信息融合的多矿物组分精细三维数字岩心,采用有限元数值模拟方法,得到实验室条件下无法获得的低含水饱和度下致密砂岩电性响应。通过实验与数值模拟相结合,明确了复杂孔隙结构致密砂岩电性响应规律,建立了基于孔隙结构的变岩电参数饱和度评价方法。对鄂尔多斯盆地延长组7段致密砂岩储集层多口井测井资料处理分析表明,该方法能够获得更准确的含油饱和度,为致密砂岩油气测井精细评价提供了新思路和新方法。图13参23     

基于流动实验和动态阻力特征的致密油藏非线性渗流表征

针对致密油藏,在流动实验和理论分析的基础上,建立了致密油藏非线性渗流表征新方法,该方法基于致密油藏渗流过程中的动态阻力梯度特征,结合储层岩心流动实验,获得启动压力梯度、拟启动压力梯度和液测渗透率等3个表征参数,从而建立新的致密油藏非线性渗流表征模型——动态阻力梯度模型,并通过单井尺度进行了验证。研究结果表明：随着驱替压力的增加,动态阻力梯度逐渐增加且与驱替压力梯度的对数呈线性关系;非线性渗流数学表征与启动压力梯度、拟启动压力梯度和液测渗透率3个参数相关,并以这3个参数为基础建立了基于流动实验的致密油藏非线性渗流表征。从油藏应用的角度表明该非线性渗流表征模型的精度要高于达西模型和拟启动压力梯度模型。     

致密油藏活性水采油机理

注活性水相较于注水有诸多优势,在特低渗、超低渗油藏的实际开发中效果较好,因此可以借鉴到致密油藏的开发上。针对鄂尔多斯盆地X区块致密油储层,选取不同渗透率的岩心进行注水和注活性水驱油物理模拟实验,结合核磁共振技术,分析致密油岩心的微观孔隙结构、可动流体饱和度以及不同渗透率等级岩心的采出程度、残余油分布等。研究表明:大部分致密油油藏的孔隙为亚微米、微纳米孔,可动流体主要赋存于大于1μm的孔隙中;注活性水效果好于常规水驱,注活性水能够有效地动用微纳米孔中的原油;渗透率越低注活性水的驱油效果越明显,对于渗透率低于0.6×10~(-3)μm的致密油藏,建议采用注活性水开发。     

鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩油藏低盐度水驱作用规律

目前低盐度水驱研究主要集中于中高渗透、高黏土质量浓度的砂岩油藏,是否适用于致密砂岩油藏有待于深入研究.基于这种情况,以鄂尔多斯盆地致密油藏岩心和原油为研究对象,利用岩心驱替实验、润湿角测定实验、界面张力以及界面扩张流变测定实验开展致密砂岩油藏低盐度水驱作用规律研究.实验结果表明:低盐度水驱适用于致密砂岩油藏,调整注入水...     

低渗透/致密油藏驱替-渗吸数学模型及其应用

在亲水性低渗透/致密油藏注水开发过程中存在驱替和渗吸双重作用开发机理。为定量表征驱替和渗吸作用在低渗透/致密油藏注水开发中的贡献，明确影响低渗透/致密油藏注水开发过程关键因素，基于毛细管束模型，开展驱替和渗吸双重作用下驱油过程力学机制分析，明确驱替压力梯度、孔喉大小、润湿性、油水黏度、界面张力等因素对驱油速度的影响；基于孔喉分形分布特征，考虑束缚水和残余油赋存特征，构建岩心尺度驱替-渗吸数学模型，给出不同驱替压力梯度下岩心尺度驱油流量和采收程度随时间变化关系；构建驱替压力梯度-渗透率双对数图版，将低渗透/致密油藏注水开发分为驱替为主、渗吸为主和驱替-渗吸共同作用3类不同注水开发机理。驱替压力梯度-渗透率双对数图版可以判定低渗透/致密油藏任一点处注水开发机理类型，定量表征驱替与渗吸对注水开发驱油速率的贡献，为低渗透/致密油藏注水开发方案设计与调整提供一定依据。     

鄂尔多斯盆地东南部延长组致密油成藏条件及主控因素

鄂尔多斯盆地东南部延长组致密油成藏条件研究程度较低,致密油勘探未取得大的突破。为了评价盆地东南部延长组致密油的勘探前景,通过对沉积、储层、盖层、油气运移等方面的研究,深入分析了盆地东南部延长组致密油成藏条件。研究结果表明盆地东南部延长组长7段优质烃源岩大面积分布,延长组储层致密,源储配置好,具有形成致密油的良好地质条件。长6、长7、长8油层组是鄂尔多斯盆地东南部延长组致密油主力勘探层系。延长组致密油藏的形成和富集主要受沉积微相、优质储层的控制。通过包裹体测温、盆地热史、伊利石测年、饱和压力等多种方法确定的致密油藏主成藏期为早白垩世,致密油成藏期受中生代晚期构造热事件的控制,具有晚期成藏的特点。     

鄂尔多斯盆地东南部柴上塬区三叠系延长组长6致密油成藏主控因素及富集规律

鄂尔多斯盆地东南部柴上塬区位于中国陆上发现的第一个油田——七里村油田,主力含油层为三叠系延长组长6油层.目前,对该区长6致密油成藏主控因素还缺乏全面深入研究.在综合分析钻井、录井、电测井、岩心、试油、生产动态等资料的基础上,结合室内实验观测,并引入下伏砂地比和上覆泥地比概念,对研究区长6油藏成藏特征以及烃源岩、储层、构...     

鄂尔多斯盆地富县—甘泉地区三叠系延长组7油层组致密油富集主控因素

根据野外露头、岩心、测井、录井与分析化验等资料,结合试油、试采等动态数据,多角度深入探讨了鄂尔多斯盆地富县-甘泉地区三叠系延长组第7油层组（简称长7油层组）致密油富集成藏的主控因素。结果显示,广泛发育的长7油层组优质烃源岩厚度大,有机质丰富,类型优越,成熟度适宜,为致密油提供了丰富的油源,控制了长7油层组致密油含油边界。长7¹与长7²亚油组与下部烃源岩构成下源上储、源储紧邻的成藏组合。储层优质成岩相控制着致密油富集的区带。致密储层内存在多期原油充注,早期原油充注使储层岩石颗粒润湿性由亲水变为混合润湿,形成原油运移聚集的优势通道,控制了主力成藏期原油运聚的路径和范围,一定程度上限制了长7致密油成藏范围。不同尺度隔夹层将储层分隔为“网状”结构,结构非均质性强,导致了砂岩中差异化的流体流动以及复杂的油水关系。同时,致密层遮挡也对致密油富集成藏起到了一定控制作用。上述因素共同造成了致密油成藏范围局限,油藏内油水关系复杂,油井与水井共存。     

鄂尔多斯盆地延长组储层致密化及其影响下的致密油充注特征

通过对鄂尔多斯盆地延长组储层成岩作用、致密历史、油水分布特征的分析,并结合充注动力与阻力的计算,探讨了储层早期致密化影响下的致密油充注特征。结果表明,延长组长6-长8段储层孔隙演化经过4个阶段,在中成岩阶段A₁期基本达到致密,而此时油气大规模充注尚未开始。储层早期致密化形成的高充注阻力导致浮力难以成为驱替致密油运移的有效动力。同时,结合该区具有紧邻源岩的致密砂岩普遍含油、"甜点"富油且流体分异性差的特征,认为广泛发育的长7段烃源岩与长6和长8段储层间的剩余压力差是致密油充注的主要动力,且是导致致密砂岩含油而甜点富油的重要因素。      

致密油藏储层驱替特征及开发效果——以鄂尔多斯盆地上里塬地区延长组长7油层组为例

为了研究致密油藏储层驱替特征及其开发效果,以鄂尔多斯盆地上里塬地区上三叠统延长组长7油层组为例,通过测试分析及模拟实验对致密油藏储层的敏感性、渗流特征及水驱油特征进行了分析。结果表明,研究区储层为弱速敏、弱酸敏性,无水敏、盐敏性。致密油藏单相渗流启动压力梯度达2.0 MPa/cm,与渗透率呈负相关;束缚水饱和度和残余油饱和度偏高,共渗区较窄,等渗点较低,含水饱和度增大会导致油相渗透率快速下降。根据其不同驱油阶段含水率和驱油效率的变化,将长7储层的水驱油开发大致划分为无水期、含水快速上升期及高含水期等3不同的开采阶段。无水期驱油效率为18.1%,最终驱油效率较低,仅为31.7%。同时,研究区储层润湿相为弱亲油,对后期的注水开发会产生深远影响。     

低渗透油藏复合生物酶驱油室内实验研究

延长油田属于典型的低渗透油藏,一次开采采收率低,水驱含水率上升快,整体驱油效果差。生物酶是一种无污染水溶性制剂,可有效注入地层孔隙中,改变岩石润湿性,剥蚀岩石颗粒表面原油,降低残余油饱和度,从而提高原油采收率。利用一维填砂物理模型和岩心流动实验,对SUN型复合生物酶溶液的驱油效果进行了室内实验及评价。结果表明:当SUN型复合生物酶溶液的注入体积分数约为3%,注入量约为0.4倍孔隙体积时,驱油效果最佳,并且对于低渗透岩心的驱油效果也相当明显,驱油效率提高值最大可达11.4%,表明SUN型复合生物酶驱油剂对低—特低渗透油藏具有较强的适应性。     

基于CQ指标的长庆油田长6—长8段致密油储层划分标准研究

鄂尔多斯盆地三叠系长6—长8段致密油储层具有低孔、低渗、低压和低产等特征,为了优选单井剖面的地质甜点、工程甜点,针对长6—长8段致密油储层的地质特性,提出了一种划分致密油储层标准的实用方法。首先计算或提取储层的最小水平主应力、破裂压力、脆性指数、孔隙度、渗透率及含水饱和度等参数,建立储层完井品质综合评价指标CQ;然后基于CQ和单井产能的关系图版,将储层划分为好、中、差3个等级,并根据CQ值优选射孔压裂层段。利用该方法对长庆油田陇东地区L375井进行了储层划分,划分结果与试油结果对比表明,基于CQ指标优选出的射孔压裂位置与实际高中低产井段完全相符。研究表明,该方法满足优选致密油射孔压裂位置和寻找地质甜点、工程甜点的要求,可以用于区块储层的划分。      

核磁共振测井在致密砂岩气层储层分类评价中的应用

致密砂岩气层是目前油气勘探中寻找的重要资源之一,对其进行分类评价是保证评价精度的关键。通过对常规岩心压汞试验以及岩心核磁共振试验数据的分析,建立了横向弛豫时间T2谱转化为毛细管压力曲线的方法模型,提取了与孔喉直径大小和分布有明显关系的排驱压力、饱和度中值毛细管压力、平均孔喉半径作为核磁共振测井分类的变量,运用Kj均值聚类和贝叶斯判别方法建立了L地区核磁共振测井资料的储层分类方法和标准。该方法可以实现按孔隙结构对储层进行连续分类,而且可以推广到没有取心的层段,实际应用效果显著。     

致密油储层岩石孔喉比与渗透率、孔隙度的关系

孔喉比是致密油储层岩石最重要的微观物性之一,对储层的剩余油分布与驱替压力影响很大。利用复合毛细管模型,考虑储层岩石的孔喉比、配位数、孔隙半径和喉道半径等孔隙结构参数,建立了致密油储层岩石的微观物性与宏观物性孔隙度、渗透率之间的理论关系式。并用44组板桥地区长6油层组致密油储层岩心的恒速压汞实验数据进行拟合。结果表明:致密油储层岩石孔隙度φ主要受孔隙半径影响,喉道半径控制岩石的渗透率k,孔喉比与φ0.5/k0.25间具有确定的函数关系。利用2组渗透率接近、孔隙度差异较大的岩心驱油实验,证实φ0.5/k0.25值大的致密砂岩,水驱油阻力大。     

低渗透致密砂岩储层中石油微观赋存状态与油源关系——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例

明确低渗透储层孔隙分布及不同尺度孔隙中石油微观赋存状态是认识致密油特征的关键。应用核磁共振测试技术对鄂尔多斯盆地延长组低渗透致密砂岩储层进行研究,发现了鄂尔多斯盆地延长组低渗透致密砂岩储层普遍发育纳米孔隙,具大孔、中孔、小孔、微孔及纳米孔多尺度孔隙发育特征。通过对近源与远源油藏储层多尺度孔隙中石油的微观赋存状态分析,明确了近源油藏储层具从大孔到纳米孔隙连续性赋存石油特征,且微孔至纳米孔隙含油饱满;远源油藏储层石油有选择性地赋存在大至中孔隙中,纳米孔隙不含油。延长组7段(长7)生烃增压产生的异常压力,控制石油在具多尺度孔隙的低渗透致密砂岩储层中差异性赋存,这为认识盆地致密油分布规律提供了理论依据。由此指出长7烃源岩分布区的长8油层组上部、长7油层组和长6油层组下部致密砂岩是今后致密油研究和勘探开发的主要目标。