杏北A區一類油層聚合物驅后儲層物性及孔隙結構的變化

曹永娜

（中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 100083）

儲層是儲集油氣的空間，聚合物溶液的攜帶和吸附作用會引起儲層參數發生相應的變化[1]，杏北A區塊從2002年開始注聚，經過十多年的開發，聚合物驅在一定程度上提高了采收率，但聚驅后剩余油仍有較大的挖掘潛力。所以研究一類油層聚驅前后物性參數和孔隙結構的變化情況，是聚驅后剩余油挖潛的基礎[2]。

主力油層是指油層厚度大，滲透性好的油層。在杏北A區具體指葡萄花油層葡I1-3，沉積類型有河道砂、廢棄河道砂、河間砂等。從區內葡I1-3有效厚度分布可以看出，有效厚度大于9 m所占比例高，發育面積也比較大。

1 聚驅前后可對比樣品的選擇

室內模擬實驗可以做到對同一塊巖心先后進行水驅、聚驅，分別測其物性，分析聚驅前后物性變化，但室內試驗始終是地下聚合物溶液驅油過程的一種簡化模擬，無法從根本上代表實際地下儲層經聚合物驅后物性參數的變化規律[3-5]。因此研究中聚驅前后樣品均來自于現場真實巖心，客觀條件限制無法從同一口井既取得聚驅前的巖心，又取得聚驅后的巖心。所以對比巖心來自于兩口不同的井。聚驅前取心井為JE24井，聚驅后取心井為JH52井，為保證聚驅前和聚驅后兩口井所取的巖心在客觀上具有可比性，分別從開發階段、沉積背景（包括沉積環境和砂體發育背景）、巖心觀察、礦物分布和粒度中值五個方面對實驗巖心進行對比和篩選。

聚驅前和聚驅后兩口取心井均屬于高含水開采階段，綜合含水在90%以上，油層水淹比例高。兩口井的開采階段相近，開發程度相似，從而在開采過程中儲層均經過長期的沖刷，改造。

聚驅前和聚驅后兩口取心井在葡I11、葡I212、葡I32和葡I33小層均屬于同一沉積相帶。相對位置相似的沉積環境保證了巖心的巖性，物性具有相似性，從而外部條件（注水，聚驅）所引起的儲層變化基礎一致，這樣變化程度就有了可比性。并且通過聚驅前取心井JE24和JH52的剖面看，主力油層葡I1-3砂體縱向上主要分布三套，三套砂體在空間上發育穩定，所以兩口井從砂體發育背景上來看，具有很好的相似性。

觀察JE24井和JH52井的巖心，葡I1主要為油斑、油浸粉砂巖，局部含油；葡I2主要為飽含油細砂巖，含油、油浸細砂巖；葡I3主要為飽含油細砂巖，上部含油飽滿，顏色深褐色，底部水洗顏色淺灰色。從巖心觀察來看，兩口井的共同特征為，從葡I1到葡I3粒度增大，儲層物性變好，高滲層所占比例逐漸增加。從聚驅前后取心井的對應取樣點看，選取樣品的巖性對應一致。

從聚驅前后樣品礦物成分的總體分布來看，各種造巖礦物在兩口取心井的巖心中分布都比較穩定，并且礦物含量也比較相似。也就是說從兩口井所取巖心的結構成熟度和成分成熟度基本相當。聚驅有后礦物成分的穩定也保證了注水和注聚與骨架顆粒沒有引起強的化學反應，從而在變化尺度上具有可比性。

粒度中值表示粒度分布的集中趨勢，可以表示沉積物在縱向或橫向上的變化規律[6，7]。并且粒度在聚驅前后也是一個很穩定的參數。所以在實驗樣品的選擇時盡可能的在條件允許的情況下，進行對比的兩塊巖心盡量選擇粒度大小相似，同一粒度中值范圍內的巖心進行對比，以確保兩口取心井，不同巖心的可比性。

2 儲層物性在聚驅后的變化特征

考察描述儲層的幾個參數，相對于孔隙度、滲透率和泥質含量來說粒度是一個對孔滲敏感，并且自身在聚驅前后基本不變的參數，所以對聚驅前和聚驅后兩口取心井JE24井和JH52井主力油層的物性樣品歸類統計分析，明確不同的粒度范圍內孔隙度，滲透率和泥質含量在聚驅前后的變化特征（見表1）。

2.1 不同粒度范圍儲層參數的對比

2.1.1 聚驅前后孔隙度的變化 從圖1可以看出，聚驅前后孔隙度變化不大，在粒度中值小于0.05 mm和粒度中值大于0.15 mm的范圍內孔隙度基本不變，在粒度中值0.05 mm到0.15 mm區間內，孔隙度略有增加，并且粒度中值為0.05 mm到0.1 mm區間增加的幅度大于0.1 mm到0.15 mm粒度區間?？梢缘贸鼋Y論是：在粒度很小和粒度越大的范圍內孔隙度沒有變化，在粒度中等范圍內有一定的增加，但增加幅度很小。

表1 不同粒度區間內儲層物性參數在聚驅前后的變化

圖1 不同粒度范圍孔隙度聚驅前后的變化

粒度中值越大，對應孔隙度相應較大，在大孔隙、粗喉道內，聚合物有足夠的余地回旋，并且大孔道中聚合物驅替液的流速較低，沖刷能力較弱。所以聚驅對這部分孔隙基本沒有改變。

對粒度中值特別小的區域孔隙度也基本沒有影響，是因為聚合物雖然可以擴大波及體積，但由于波及孔隙體積的存在，很小的孔隙中仍有聚合物波及不到的地方，所以聚驅對這部分孔隙也是沒有影響。

只有對粒度中值大于0.5 mm小于0.15 mm的部分，聚驅后孔隙度略有增大，主要是聚合物的沖刷作用引起的，但增大值很小，整體表現為孔隙度略微有所增加。

2.1.2 聚驅前后滲透率的變化 聚驅前后，滲透率是變化很大的一個儲層參數。從不同粒度中值范圍的滲透率變化來看（見圖2），不同粒度范圍內的滲透率均有較大提高，并且滲透率的變化呈指數相關，相關系數很高。由聚驅前后滲透率變化的趨勢線來看，兩條趨勢線的形態呈兩頭窄，中間寬的形態，即：當粒度中值越?。ㄐ∮?.05 mm）和粒度中值越大（大于0.15 mm）時，滲透率雖然也在增加，但增加的幅度不如粒度中值在0.05 mm到0.15 mm的中間段。

圖2 不同粒度范圍滲透率聚驅前后的變化

引起儲集層滲透率變化的因素有很多種。首先是驅替介質的沖刷作用；其次是液巖相互作用導致粘土礦物的轉化、分散、遷移等引起儲層滲透性發生變化；對于聚驅后儲層，聚合物的滯留也是滲透率變化的原因之一。

聚驅后整體來說儲層滲透性變好，對于粒度中值不同范圍滲透率變化的程度不一致，不一致的原因是引起滲透率變化的各種因素相互消長。杏北A區一類油層儲層整體物性較好，聚合物沖刷作用占主體，所以整體呈現物性變好，滲透率增大。在大粒度區間內，對應孔隙空間也比較大，而在大孔隙內聚合物的低流速使得沖刷能力減弱，聚合物滯留作用增大，從而滲透率的增加變緩。聚合物擴大了波及體積，小孔隙空間內粘土的損害因素所占比例增加，所以小粒度區間內儲層滲透率的增加幅度亦變低。

2.1.3 聚驅前后泥質含量的變化 泥質含量變化不大，基本表現為粒度?。ㄐ∮?.1 mm）的巖心泥質含量略有增加；粒度大（大于0.1 mm）的巖心略有減?。ㄒ妶D3）。

圖3 不同粒度范圍泥質含量聚驅前后的變化

水驅波及不到的區域，由于聚合物的作用擴大了波及體積，而這部分也正是粒度小，泥質含量比較高的部分。粘土礦物的相互轉化使得這部分的泥質含量小幅度增加，但增加幅度非常小。粒度較大的部分由于聚合物的沖刷帶走了一部分粘土礦物，從而泥質含量有一定幅度的降低。

圖4 孔隙度和滲透率回歸關系圖

2.2 儲層參數間的關系

圖5 泥質含量與孔滲的關系

2.2.1 孔隙度和滲透率的關系 選擇不同粒度的樣品，測試其孔隙度和滲透率，分析孔隙度和滲透率之間的關系。由圖4可以看出，聚驅前和聚驅后孔隙度和滲透率均呈比較好的相關性，相關系數分別為0.849和0.773 5。但回歸公式不同，驅前為y=0.382 3 e0.247x，聚驅后為y=0.302e0.301x，其中x為孔隙度，y為滲透率。并且在同樣孔隙度的條件下，聚驅后的滲透率相對聚驅前的滲透率值較大。

2.2.2 泥質含量與孔滲的關系 從泥質含量與孔隙度的關系可以看到，無論聚驅前還是聚驅后，隨泥質含量的增大，孔隙度減小。聚驅前后孔隙度基本沒有變化。

無論聚驅前還是聚驅后的樣品，滲透率都是隨著泥質含量的增加而降低，但在同等泥質含量情況下，聚驅后滲透性更好一些（見圖5）。

3 聚驅后孔隙結構的變化

3.1 孔隙類型及分布

杏北A區主力油層具有孔隙和喉道粗大，孔隙連通性好等特點。通過對聚驅前取心井JE24與聚驅后取心井JH52主力油層所取13塊樣品所制鑄體薄片分析，總體定性的特征為：儲集層孔隙、喉道均比較發育，邊緣比較平滑，具有發育的儲集空間和較強的滲流能力。儲層空隙類型主要為粒間擴大孔、粒間縮小孔、溶蝕孔和粒內裂隙。

分別JE24井和JH52井各自4塊粒度相似巖心樣品的鑄體薄片定量統計，從兩口井聚驅前后孔隙類型所占比例分布來看（見圖6），聚驅前和聚驅后各種孔隙類型及其所占比例均無明顯變化。

從各種孔隙類型分布的聚驅前后觀察對比來看，聚驅前和聚驅后沒有明顯區別，也就進一步證明聚合物驅油對孔隙影響不大。那么聚合物驅對微孔隙和喉道會產生什么樣的影響，進一步從壓汞實驗來進行研究。

圖6 JE24井和JH52井巖心鑄體薄片孔隙類型分布

3.2 孔隙的結構特征

選擇聚驅前后兩組粒度中值相似的樣品做汞實驗，從兩組樣品的曲線形態來看，不同粒度的聚驅前和聚驅后曲線的特征（見圖7）。

圖7 兩組聚驅前后樣品壓汞曲線形態對比

（1）排驅壓力相近，進汞端位置基本一致，反映最大孔喉半徑一致；（2）退汞曲線形態類似；（3）進汞曲線的斜率有所不同，聚驅前進汞曲線的斜率小于聚驅后進汞曲線的斜率；（4）同樣壓力下，聚驅后樣品的進汞量小于聚驅前樣品，最大進汞飽和度在聚驅后變小。

排驅壓力對應樣品最大孔喉半徑，聚驅前后排驅壓力不變意味著聚合物溶液在驅替過程中對儲層的最大孔喉影響不大[8，9]。由前面的分析可知在大孔隙粗孔喉中聚合物溶液有足夠的回旋余地，所以在滲流過程中對這部分孔喉基本沒有影響。

退汞效率反映孔隙、喉道分布的均勻程度，是孔隙結構非均質性對采收率影響的主要參數之一[9]。從聚驅前后的退汞效率來看，聚驅前和聚驅后基本不變，也就是說明聚驅前后的巖心都相對較為均質。

聚驅后進汞曲線的斜率的增大和最大汞飽和度的降低均表明，小孔喉的增加和部分微孔喉的堵塞。造成聚驅前后壓汞曲線形態變化的原因有以下幾點：

（1）顆粒細小的砂巖中粘土礦物膨脹；（2）聚合物溶液在攜帶和搬運過程中，粘土礦物在細小喉道處沉積縮小阻塞喉道；（3）聚合物本身在孔隙中殘留縮小阻塞喉道（見圖8）；（4）毛管壓力曲線形態與油、水在孔隙內的分布和運動特征有關。從自吸法對巖石潤濕性的測定中可以知道，聚驅后巖石親水性有所增強，這樣就使得聚驅后毛管壓力增大。

圖8 聚合物在儲層中的殘留

以上原因共同作用使得非濕相的汞更難進入巖石的孔隙，細小喉道的阻塞也會使得最大汞飽和度的降低。

4 孔隙喉道對滲透率的影響

聚驅前后儲層參數變化分析中可知，聚驅后滲透率增大。從壓汞曲線的形態來看，進汞曲線的斜率更大，也就是說汞更難進入巖心孔隙，如何解釋這種現象。從聚驅前后樣品毛管半徑對滲透率的影響關系（見圖9）中可以看出，對滲透率貢獻最大的毛管半徑集中在大孔喉部分，低于7.35 μm的孔喉對滲透率基本沒有貢獻。所以小孔喉的堵塞并不影響滲透率增大的趨勢。

圖9 聚驅前后樣品毛管半徑對滲透率的影響關系

5 結論

（1）分別從開發階段，沉積背景（包括沉積環境和砂體發育背景）、巖心觀察、礦物分布和粒度中值五個方面對實驗巖心進行對比和篩選。建立了聚驅前后樣品選擇的標準，實驗證明是可行的。

（2）大量樣品統計分析，聚驅前后孔隙度和泥質含量變化不大，滲透率增大，但在不同粒度區間增大的幅度不同。

（3）杏北A區發育四種孔隙類型，聚驅前后各種孔隙類型所占的比例基本不變。聚驅前后排驅壓力不變，證明最大孔喉半徑不變。進汞曲線斜率增大，最大汞飽和度減小，其主要原因為粘土礦物的膨脹和聚合物的滯留。

[1]何胡軍，王秋語，程會明.孤島中一區聚合物驅后儲層參數變化規律[J].石油與天然氣地質，2010，31（2）：255-259.

[2]馬明福，等.蘇丹Melut盆地北部油田儲集層孔隙結構特征分析[J].石油勘探與開發，2005，32（6）：121-124.

[3]朱健，劉偉利，李興.聚合物驅后儲層物性參數的變化特征[J].油氣地質與采收率，2007，14（4）：65-67+71+115.

[4]侯廣君.孔隙結構與滲流特征研究現狀與發展趨勢[J].內蒙古石油化工，2009，（17）：73-7.

[5]解偉，張創，孫衛，等.恒速壓汞技術在長2儲層孔隙結構研究中的應用[J].斷塊油氣田，2011，18（5）：549-551.

[6]蔣明麗.粒度分析及其地質應用[J].石油天然氣學報，2009，31（1）：161-163.

[7]袁靜，楊學君，路智勇，等.東營凹陷鹽22塊沙四上亞段砂礫巖粒度概率累積曲線特征[J]. 沉積學報，2011，29（5）：815-824.

[8]雷均安，張春生.靖安油田虎狼峁區長6油藏孔隙結構研究[J].石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2006，28（4）：182-183+191.

[9]魯洪江，邢正巖，王永詩.壓汞和退汞資料在儲層評價中的綜合應用探討[J].油氣采收率技術，1997，（2）：53-58+4.