克拉玛依砾岩油藏应力敏感性对水驱油效率的影响研究

崔　永　王丽影

(延安大学石油学院　陕西延安　716000)



克拉玛依砾岩油藏应力敏感性对水驱油效率的影响研究

崔永王丽影

(延安大学石油学院陕西延安716000)

摘要：为了提高克拉玛依砾岩油藏的采收率，通过非稳态定流量驱替法测定不同环压下油水两相渗流规律的实验方法，详细研究了克拉玛依砾岩油藏应力敏感性对水驱油效率的影响。实验结果表明：水驱油注入速度(压力)越高，水窜越严重，无水采出程度越低，进入高含水阶段越早。特别是生产初期，提高注入速度(压力)不利于提高采出程度，但强注强采有利于提高采油速度；随着注入PV数的增加，驱油效率增加。整个水驱过程中，大孔隙驱油效率相对较高，动用较为充分，对驱油效率贡献较大；当岩样所受有效应力增加时，岩心驱替压力增大，岩样无水采出程度减小，最终采出程度降低，最终水相渗透率减小。有效应力变化相同的数值时，岩心渗透率越高，最终驱油效率降低的幅度越小。

关键词：应力敏感性，驱油效率，孔隙度，渗透率，驱替压力

砾岩油藏属于难开发油藏之一，具有相变快、岩性变化快、孔隙结构复杂、非均质性严重等特点[1-2]。新疆克拉玛依砾岩油藏于1957年发现，1958年投入开发，经历了试采试注、高产稳产、递减、分层系加密调整四个阶段。经过半个多世纪的开发，目前动用地质储量5.02×108t，已进入中高含水期，含水率72.4%，采出程度20.35%，但标定采收率只有28.28%。

克拉玛依油田六中区下克拉玛依组油藏属于典型的砾岩储集层。该油藏属于典型的冲积扇沉积，储集层岩性复杂，主要为小砾岩、含砾粗砂岩、砂砾岩、含砾不等粒砂岩和砂质砾岩；岩石碎屑为颗粒支撑，呈线接触和点一线接触；颗粒分选中等一差，以棱角状一次棱角状为主；填隙物中杂基主要成分是细砂级一粉砂级碎屑颗粒、水云母和泥质，胶结物主要成分有自生黏土矿物、碳酸盐矿物和黄铁矿等[3-5]。储集层岩石胶结疏松，属于中孔中高渗储集层。

砾岩储集层沉积环境特殊，宏观非均质性极强，孔隙结构具复模态，使砾岩油藏呈特殊的渗流规律，加大了砾岩油藏的开发难度[6-8]。因此，需要研究砾岩储集层的水驱油机理，为合理制定砾岩油藏开发调整措施，进一步提高水驱开发效果提供技术指导和理论依据。

此实验的研究目的是在前人研究基础上，从低渗储层本身微观孔隙结构特殊性入手，对低渗储层渗透率、启动压力以及水驱油效率的影响因素的作用机理及规律性进行深入研究和探讨，为低渗透油田开发提供理论依据，并为砾岩油藏的开发提供技术储备。

1实验研究

1.1 岩心选取

笔者选取了克拉玛依油田四类油藏(85095井)的四块砾岩进行了应力敏感性对水驱油效率影响的实验研究。岩心基本数据及环压如表1所示。

表1　应力敏感性对驱油效率的影响实验岩心基本参数表

其中20号小砾岩较为典型，笔者以此作为标准岩样进行研究。

1.2实验原理及流程图

利用非稳态定流量驱替法测定不同环压下油水两相渗流规律。实验步骤按油水两相渗流实验标准步骤进行，应力敏感性对驱油效率的影响实验流程如图1所示。

2实验结果与曲线分析

应力敏感性对驱油效率的影响实验结果统计见表2。由表2可知，在实验条件基本相同的情况下，随着岩心环压的增加，岩心驱替压力增大，无水驱油效率降低，最终驱油效率降低，水相渗透率降低。

图1　应力敏感性对驱油效率的影响实验流程图

井号岩心序号束缚水饱和度(%)实验环压(atm)实验驱替压力(atm)无水驱油效率(%)注入PV数最终驱油效率(%)最终水相渗透率(×103μm2)残余油饱和度(%)38.315082.938.579.147.00.006832.785095井2039.4250100.730.169.042.10.005035.138.9350123.127.888.939.80.003636.8

实验曲线如图2所示。从图2的(a)图中可以看出，随着环压的增大，岩样最终驱油效率降低。从图2的(b)图中可以发现，随着环压的增大，岩样见水时间提前。从图2的(c)图中可以发现，随着环压的增大，岩样无水采收率降低，相同驱油效率下的含水率升高。故应力敏感对水驱带来不利影响，有效应力越大，见水越早，水相渗流能力越低，采出程度越小。如图2所示，在环压从150atm增大到350atm时，85095井20号样无水采出程度降低为原来的72%，最终采出程度降低为原来的85%。

(a)不同PV数下的驱油效率

(b) 不同PV数下的含水率

(c)含水率与驱油效率关系对比

图3分析了不同级别孔隙在渗吸过程中采出程度变化规律，在渗吸初期小孔隙采出程度可以达到 20%以上，而超大孔隙采出程度不到10%，说明渗吸过程中，优先动用小孔隙中的原油。随着渗吸时间的增加小孔隙采出程度增幅明显而大孔隙采出程度增幅很小。在长期渗吸之后小孔隙采出程度可以达到 50%以上，而超大孔隙采出程度仅有15%。因此渗吸过程中主要动用中小孔隙中的原油，渗吸作用可以作为水驱有益的补充，以进一步提高采收率。

图3　渗吸过程中孔隙动用规律

3结论

克拉玛依油田六中区下克拉玛依组储集层剩余油饱和度较高，但目前剩余油主要分布在孔隙半径小于10μm 的孔隙中，可动油主要分布在半径为 0.5～10μm孔隙中。

不同速度(压力)水驱油实验表明注入速度(压力)越高，水窜越严重，无水采出程度越低，进入高含水阶段越早，特别是生产初期，提高注入速度(压力)不利于提高采出程度，但强注强采有利于提高采油速度。

不同PV数下驱油机理实验表明，小孔隙只有在形成渗流通道前动用，形成渗流通道后，油水一般从大孔隙经过，小孔隙动用程度明显降低。随着注入PV数的增加，驱油效率增加。整个水驱过程中，大孔隙驱油效率相对较高，动用较为充分，对驱油效率贡献较大。

四类储层岩样采收率受应力影响明显。当岩样所受有效应力增加时，岩样无水采出程度减小，最终采出程度降低，最终水相渗透率减小。有效应力变化相同的数值时，岩心渗透率越高，最终驱油效率降低的幅度越小。平均有效应力增加176atm时，平均最终驱油效率降低18%。

参考文献：

[1]许长福，刘红现，钱根宝，等.克拉玛依砾岩储集层微观水驱油机理[J].石油勘探与开发，2007，38(6)：725.

[2]杨锐华.压力对低渗透岩芯渗透率测试的影响[J].钻采工艺，2003，26(4)：77.

[3]莫建武，孙卫，杨希濮，等.严重层间非均质油藏水驱效果及影响因素研究[J].西北大学学报，2011，41(1)：119.

[4]王瑞飞，孙卫. 特低渗透砂岩微观模型水驱油实验影响驱油效率因素[J].石油实验地质，2010，32(z1)：96.

[5]王瑞飞，吕新华，国殿斌.高压低渗砂岩油藏储层驱替特征及影响因素[J].中南大学学报，2012，43(3)：289.

[6]全洪慧，朱玉双，张洪军.储层孔隙结构与水驱油微观渗流特征——以安塞油田王窑区长6油层组为例[J].石油与天然气地质，2011，32(54)：150.

[7]刘晓旭，胡勇，朱斌，等.储层应力敏感性影响因素研究[J].特种油气藏，2006，13(3)：18.

[8]刘仁静，刘慧卿，张红玲，等.低渗透储层应力敏感性及其对石油开发的影响[J].岩石力学与工程学报，2011，30(1)：2697.

(责任编辑宁梵西)

Effects of Karamay Conglomerate Reservoir StressSensitivity on Displacement Efficiency of Water

CUI Yong, WANG Liying

(PetroleumEngineeringSchoolofYan'anUniversity,Yan'an,Shanxi716000，China)

ABSTRACTIn order to improve the recovery ratio of conglomerate reservoir in Karamay oilfield, unsteady constant flow displacement method was applied to determine oil and water two phase percolation law under different extrusion, the influence of Karamay four types of reservoir stress sensitivity to water displacement efficiency was studied. The results showed that the faster water drive oil injection speed (pressure), the more water channeling, the lower no water recovery rate, the earlier entering high water cut stage, especially in the early production, high injection speed(pressure) could not improve recovery degree but strong injection and mining could improve oil recovery rate. With the increase of injection of PV, oil displacement efficiency increased. During the entire process of water flooding, big pore oil displacement efficiency was relatively high with relatively full usage. When effective stress increased， core displacement pressure increased, no water recovery rate decreased, and the final recovery rate reduced, eventually water phase permeability reduced. Under the same changing level of effective stress, the higher core permeability, the lower the ultimate oil displacement efficiency.

KEY WORDSstress sensitivity, oil displacement efficiency, porosity, permeability, displacement pressure

中图分类号：P 618

文献标识码：A

文章编号：1674-9545(2015)04-0045-(04)

通讯作者：崔永，329903679@qq.com。

收稿日期：2015-8-29