马王庙油田储层微观特征对开发效果的影响

龙玉梅， 陈曼霏

(1.江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北 武汉 430223；2.中国地质大学(武汉)，湖北 武汉 430074)



马王庙油田储层微观特征对开发效果的影响

龙玉梅1， 陈曼霏2

(1.江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北 武汉 430223；2.中国地质大学(武汉)，湖北 武汉 430074)

系统研究马王庙油田新沟嘴组下段储层微观特征，结合岩心驱替实验系统分析制约马王庙油田高效开发的主要因素。结果表明，新沟嘴组储层具有中等—强水敏、中等速敏及中等—强酸敏特征，影响注水开发效果的微观因素主要为敏感性矿物、微观孔隙结构、岩石胶结程度以及注入水水质。

马王庙油田；储层微观特征；敏感性矿物；孔隙结构；注水水质；注水开发效果

龙玉梅，陈曼霏.2016.马王庙油田储层微观特征对开发效果的影响[J].东华理工大学学报：自然科学版，39(3)：279-282.

Long Yu-mei, Chen Man-fei.2016.Effects of reservoir microcharacteristics on the efficiency of waterflood development in Mawangmiao Oilfield[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(3)：279-282.

马王庙油田新沟嘴组下段主要受北东向的汉川和北西向的汉水两支沉积物源影响(谢春安等，2010)，发育三角洲—滨浅湖沉积体系，主力含油层系以三角洲前缘水下分流河道、河口坝沉积为主，次要含油层位主要为席状砂和滩坝沉积。1996年投入开发，1997年投入注水开发，注水后出现了注入压力上升，吸水能力下降(柯小平等，2002)，须使用增压泵高压注水，目前采出程度仅为20.4%，注采比为1.5～1.8，注水压力升为12～13 MPa。近几年针对存在的主要问题，开展了多项调整工作，但总体效果不理想，油田开发水平较低，开发效果差，产量不断下降，含水快速上升，严重制约了新沟嘴组油藏高效开发和未动用储量的利用。开展马王庙油田新沟嘴组储层微观特征研究，找出影响注水开发效果的微观因素，有针对性地提出储层保护和改造措施，对促进新沟嘴组油藏开发效果的改善和未动用储量开发具有重要的现实意义。

1 储层岩石学及微观结构特征

薄片及粒度分析资料表明马王庙油田砂岩以粗粉砂岩、极细砂岩为主，约占72.9%，细砂岩约占27.1%。石英平均含量57.2%～61.4%，长石33.1%～35.5%，岩屑3.1%～9.4%。杂基总量4.3%～9.6%，自生胶结物含量为8.2%～11.8%，主要为铁碳酸盐和硬石膏，铁碳酸盐占碳酸盐总量的56.1%～80.0%(表1)。粘土矿物以伊利石和伊/蒙混层为主，次为绿泥石。

马王庙油田砂岩孔隙度平均为20.57%～25.41%，渗透率平均值为(188.36～455.69)×10-3μm2，属于中高孔中高渗储层。

孔隙类型以粒间孔为主，占总面孔率的88.9%，粒内孔占9.3%，填隙物内微孔占1.8%。

马王庙油田新沟嘴组下段储层平均孔喉半径1.855～6.713 μm，主要分布在2.276～4.888 μm，最大孔喉半径5.276～15.621 μm，中值压力0.145～1.084 MPa，排驱压力0.075～0.334 MPa；分选系数为1.101～3.846，主要分布在2.689～3.846之间，微观均质系数0.202～0.74，特征结构系数0.356～1.408，反映孔喉分布均匀程度变化大。

2 储层微观特征对注水开发效果的影响

2.1 敏感性矿物

(1) 粘土矿物。马王庙油田新沟嘴组下段储层中粘土矿物含量高，普遍含有伊/蒙混层矿物，这些微粒在低矿化度注入水的侵蚀下易产生水敏(杨胜来等，2004；刘玉珍等，2007)。马36站现场注入水条件下的初始水测渗透率约为模拟地层水条件下的初始水测渗透率的13%～70%，清水条件下的初始水测渗透率为模拟地层水条件下初始水测渗透率的20%～40%。

表1 新沟嘴组油层填隙物成分统计结果

储层水敏实验分析表明，马王庙油田储层平均水敏渗透率损害率为56.2%，总体上表现为中等—强水敏。水敏指数与粘土含量、伊/蒙混层含量关系图得出渗透率损害率与粘土总量、伊/蒙混层含量呈正相关关系，随着粘土总量、伊/蒙混层含量增加，储层水敏渗透率损害率增强(图1，2)。当粘土含量高于2%～3%时，水敏指数将高达30%以上，即表现为中等偏弱—中等偏强水敏；当粘土含量高于5%～6%时，水敏指数可达75%以上，即表现为强水敏。

(2) 铁碳酸盐及黄铁矿。马王庙油田新沟嘴组下段储层平均酸敏指数为27.1%，酸敏指数与铁碳酸盐、含铁矿物绝对含量呈正相关关系，储层中铁碳酸盐含量高, 黄铁矿分布广泛，这些含铁矿物在酸化过程中易于被酸溶解，并且很容易生成Fe(OH)3沉淀，堵塞孔隙和喉道而损害油层(徐同台等，2003)。

(3) 硬石膏。马王庙油田新沟嘴组下段储集层中存在大量的硬石膏沉淀, 其在地层中的平均含量高达5%左右，镜下常见呈斑块状、斑团块状或斑点状以基底式充填于颗粒之间，在分布上却往往集中于局部地区、局部层段，其含量变化较大, 个别井段高达27%，造成储层在空间分布上的严重非均质性和孔隙的连通性变差，从而在水驱过程中易于造成局部油驱替不出来(图3)。

图1 水敏指数与粘土含量关系Fig.1 Relationship between water sensitive index and clay content

图2 水敏指数与伊/蒙混层含量关系Fig.2 Relationship between water sensitive index and illite-montmorillonite content

2.2 微观孔隙结构

微观孔隙结构非均质性是指孔隙和喉道大小、连通程度、配置关系以及分选程度的非均质性。它将直接影响原油的赋存状况和注入水对原油的微观驱替效率(武楗棠等，2005；黄书先等，2004)，是剩余油形成的一个重要内在原因。为了更好地了解孔隙结构对剩余油的影响，以马王庙油田压汞分析为基础，退汞效率可以近似地看作驱油效率，利用孔隙结构参数与退汞效率进行相关分析，可以得到驱油效率和孔隙结构之间的定量关系(蔡忠，2000)。

图3 显微镜下照片Fig.3 Microphotographs of thin section a、硬石膏呈斑块状胶结，造成孔隙分布不均，正交偏光；b、水驱后剩余油呈簇状分布于水驱不到的孔隙中，荧光，马36-4-5井，1354.00 m，硬石膏质细砂岩

由图4可以看出，马王庙油田驱油效率与孔隙度之间呈较弱的正相关关系，回归线斜率较小，表明在孔隙度近似的条件下，驱油效率存在较大的差异，随孔隙度增大驱油效率增加幅度较小，这是因为储层中存在大量微孔隙，油相占据微孔隙，在开发中不易被水驱替，因此表现出相对较低的驱油效率。

图4 孔隙度与驱油效率关系Fig.4 Relationship between porosity and oil displacement efficiency

当孔隙度为20%～25%时，随着渗透率的增加，也就是随着孔隙结构的变好，驱油效率明显增加，驱油效率与渗透率具有较好的正相关性(图5)。对于高孔高渗的马王庙油田，当渗透率达到100×10-3μm2时，驱油效率可达50%以上。

图5 渗透率与驱油效率关系(Φ=20%～25%)Fig.5 Relationship between permeability and oil displacement efficiency(Φ=20%～25%)

相对分选系数是孔喉半径的方差除以平均值，即孔喉半径对于平均半径的偏差，该值愈小，说明孔喉大小分布越集中于平均值，孔隙结构愈均匀(王新江等，2007)。孔隙度为20%～25%时，相对分选系数与驱油效率关系图(图6)显示，随着储层孔喉分选性变差，退汞效率降低，孔喉分选性的好坏与退汞效率呈正相关关系。图7表明驱油效率与孔喉比呈负相关关系，孔喉比越大，原油对孔壁的粘滞力和毛细管力越大，在退汞过程中(即润湿相驱替非润湿过程中)，非润湿相越易卡断形成残余油，故驱油效率也越低。

图6 相对分选系数与驱油效率关系Fig.6 Relationship between relative sorting coefficients and oil displacement efficiency

图7 孔喉比与驱油效率关系Fig.7 Relationship between throat pore diameter ratio and oil displacement efficiency

马王庙油田新沟嘴组下段储层孔大喉细，微观孔隙结构非均质性强，连通性差，注入的水易沿高渗段、粗孔喉突进，致使一部分与主流孔喉连通差的孔隙网络中的原油不易被驱替，从而导致低的驱油效率(王夕宾等，2005)。

2.3 胶结程度

马王庙油田由于埋藏较浅、胶结程度低，骨架颗粒间的稳定性差，杂基含量高，孔隙分选性差，孔大喉细，在外来流体的冲刷下极易发生松动运移，在小孔细喉处发生堵塞(郭莉等，2006)，物性变差。

模拟地层水驱替实验表明马王庙油藏储层在水驱过程中易发生微粒的运移，堵塞孔喉，造成水测渗透率的大幅下降(图8)，气测渗透率越高的岩心水驱过程中水测渗透率下降幅度越大。

图8 岩心模拟地层水驱替过程中渗透率变化曲线Fig.8 Changing curve of core permeability during simulated formation water injection process

通过室内岩心模拟地层水驱替前后进口端、出口端压汞分析得出如下规律：水驱后岩心的毛管压力增大，尤其是出口端的毛管压力增加幅度更大，超过了60%。水驱后岩心进口端最大孔喉半径略有增大，平均孔喉半径减小不明显，变化率小于2%，而出口端最大孔喉半径、平均孔喉半径、中值孔喉半径明显减小，减小率为20%左右。进一步证实了在外来流体的驱替下，岩心中微粒发生脱落从前端运移至后端，在细小孔喉处发生堵塞，因此表现在出口端毛管压力明显上升，孔喉半径明显减小。

2.4 注入水水质

马王庙油田新沟嘴组下段地层水矿化度为169 346 mg/l，地层水中Ca2+含量高，为1 244 mg/L，油田注入水HCO3-含量高，为351 mg/L，与地层水不配伍，易形成碳酸钙沉淀，同时注入水中细菌超标，这些细菌进入地层后可继续生长发育，同时硫酸盐还原菌会造成管道的腐蚀，并形成铁垢，堵塞孔喉，使油层吸水能力下降。

3 结论与建议

(1)马王庙油田砂岩粒度较细，填隙物以泥质、碳酸盐及硬石膏为主，属于中高孔中高渗储层，微观孔隙结构较差，非均质性强。

(2)储层具有中等—强水敏、中等速敏及中等—强酸敏。

(3)马王庙油田新沟嘴组下段油藏注水开发效果在储层微观特征上，主要受敏感性矿物、微观孔隙结构、岩石胶结程度以及注入水水质的影响。

(4)马王庙油田在注水开发过程中要不断改善注入水水质，控制注入水速度，采取“温和”注采模式，酸化过程中要注意酸的用量和改进酸液配方。

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Effects of Reservoir Microcharacteristics on the efficiency of Waterflood Development in Mawangmiao Oilfield

LONG Yu-mei1, CHEN Man-fei2

(1.Exploration and Development Institute of Jianghan Oilfield Company, SINOPEC, Wuhan, HB 430223,China;2.China University of Geosiciences(Wuhan), Wuhan, HB 430074, China)

Based on the study of microcharacteristics of sandstone and experiment of core displacement by water of the lower member of Xingouzui formation in Mawangmiao oilfield.The results show that the reservoir has middle-strong water sensitivity, middle velocity sensitivity, middle-strong acid sensitivity.The main factors influencing waterflood development include sensitive mineral, microscopic pore structure; cementation degree and injection water quality.

Mawangmiao oilfield; reservoir microcharacteristics; sensitive mineral；pore structure; injection water quality; water-injection development effect

2015-10-28

龙玉梅(1968—)，女，硕士，高级工程师，主要从事油气储层研究。E-mail:ym1986yk@sina.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.03.012

P618.13

A

1674-3504(2016)03-0279-04