萨中开发区不同开发阶段砂岩储层参数变化规律研究

张 雁， 常 玮

(1东北石油大学地球科学学院 2大庆油田有限责任公司第一采油厂地质大队)

在长期的开发过程中，为了不断提高采收率，保持油田稳产、水驱和聚驱是国内常规油田最常见的驱替方式[1]。在这个过程中，在注入地下岩石孔隙中的流体的长期冲刷作用下，储层孔隙度、渗透率相应发生不同程度的变化[2-3]。储层参数的变化会引起渗流特征的变化，并造成剩余油分布更加复杂化[4-5]，因此，研究不同开发阶段储层参数的变化对确定储层渗流特征、预测剩余油分布规律、选择合适的开发调整措施都具有重要指导意义。

本文以萨中开发区萨葡油层为例，收集整理了不同时期32口取心井化验分析资料，分析了水驱、聚驱后储层宏观参数和微观参数的变化规律，并分析了产生变化的原因。

萨中开发区位于松辽盆地大庆长垣中部，目的层萨葡油层，萨葡油层沉积时期，研究区发育了辫状河、曲流河、三角洲分流平原、三角洲前缘等沉积环境下的各种砂体[6]，不同砂体性质差异较大，因此萨中开发区萨葡油层具有孔隙度、渗透率分布范围大，非均质强等特征，这些特征导致即使在同一开发阶段，注水不均匀的现象也极为常见，不同开发阶段对储层的改造作用则更为复杂。

研究区从60年代开采至今，开发井网主要可分为：基础井网(1960～1980)、一次加密井网(1981～1990)、二次加密井网(1991～1995)、三次加密井网(1996～2008)，三次采油(2009～2013)等几个阶段[6]，不同井网的钻井、测井、取心井等资料均可反映不同时期的储层参数特征，本文主要利用丰富的取心井化验分析资料研究储层参数在不同时期的变化规律。

一、不同开发时期储层孔隙度渗透率变化规律

利用不同年代取心井资料分析了时间与孔隙度、渗透率的关系，发现时间与孔隙度、渗透率并无相关关系，这主要是由于长期的注水开发过程中，为达到稳油控水的目的，油田一直致力于封堵注入倍数高的储层，调整挖潜难于受效差的储层，使地下储层得以均衡开采，故储层孔隙度、渗透率并未随时间显示规律性的变化。

研究发现，长期的注水冲刷作用，除了可以将储层中的油采出外，也伴随着储层岩石骨架的变化，孔隙中黏土矿物的膨胀及其与细小地层微粒的迁移[7]，这是导致储层孔隙度、渗透率随水洗程度增加而发生变化的主要原因。因此，本文将取心井内样品分为未洗、弱洗、中洗和强洗四类(含水饱和度小于20%的样品属于未洗，含水饱和度在20%～40%多为弱水洗，含水饱和度为40%～60%多为中水洗，含水大于60%多为强水洗)，再比较不同水洗程度样品的孔隙度、渗透率的分布特点。

1. 水驱阶段孔隙度、渗透率的变化规律

从数据分析结果来看，在四种水洗状态下孔隙度(φ)分布范围基本没有变化，主要分布范围都在16%～34%之间，但渗透率(K)发生了明显变化(图1)，拟合出四种水洗状态下样品的孔隙度和孔渗比值关系式分别为：

(1)

图1 水驱阶段不同水洗类型渗透率与孔隙度交会图

从图1和式(1)可见，从未洗到强洗，数据整体向上偏移，平均渗透率增加。但曲线斜率逐渐减小，说明渗透率随孔隙度的变化减小，即长期水驱造成不同孔隙度储层的渗透率向均匀化方向发展。

图2 水驱阶段不同水洗程度渗透率变化值

利用以上拟合的公式计算了从未洗到强洗状态渗透率的变化值(图2)。从图2可见，随水洗程度加剧，渗透率增幅增大；在孔隙度小于20%时，渗透率变化值很小；这是由于在水驱阶段，注入水多流向高孔渗储层，进入孔隙度小于20%的储层的流量少，且由于孔喉狭窄，注入水在储层中流动阻力大，水流速度慢，故水岩作用弱，对储层改造作用小。

当孔隙度大于20%时，渗透率随孔隙度的变化先增加后减小。中洗时，孔隙度为29%时渗透率增幅最大，强洗时渗透率最大值出现在孔隙度为32%的位置，可见强水洗的水岩作用更强，对储层的改造作用范围更大。渗透率最大可增加约800 mD，占该位置渗透率的38.5%。这说明随孔隙度增加，注入水量增多，冲刷作用加强，可将部分黏土矿物、地层微粒驱出地层，使渗透率增加；当孔隙度大于某一界限值时，由于孔喉粗大，泥质含量低，粒间不稳定地层微粒减少，注水对储层的改造作用减弱。

2. 聚驱阶段孔隙度、渗透率的变化规律

将聚驱后取心井数据按水洗程度分成四类，孔隙度变化仍不大，拟合出聚驱阶段不同水洗程度孔隙度与渗透率的关系如式(2)所示。

(2)

图3 聚驱阶段不同水洗类型渗透率与孔隙度交会图

图4 聚驱阶段不同水洗程度渗透率变化值

由图3、图4可见，聚驱后，孔隙度小于20%时，渗透率变化仍很少。未洗和弱洗样品的渗透率与水驱时相比变化不大，说明当含水饱和度低于40%时，能进入到储层中的聚合物很少。

中洗程度储层的渗透率明显比弱洗降低，这说明含水饱和度在40%～60%区间时，聚合物起的作用最明显，此时在地层中的聚合物最多，一方面聚合物使注入体系黏度增加，渗流阻力增大，同时一部分聚合物因捕集或吸附作用被滞留在孔壁上，使有效渗流孔径减小，从而造成渗透率值降低。

强洗程度储层的渗透率又升高，和水驱的强洗后储层特征相比，平均渗透率变化规律基本一致，但渗透率随孔隙度变化比水驱强洗样品变大。这说明聚驱阶段，一般高渗层强水洗后孔壁上的油被驱得更干净，且聚合物残留很少，孔径有所增加，表现为渗透率较水驱阶段略有升高，而中低渗透层聚合物滞留较多，使孔径略有降低，造成渗透率降低。聚驱后，强洗时渗透率变化最大值出现在孔隙度为34%的位置，渗透率最大可增加约1 300 mD，渗透率增大值占该位置渗透率的25.6%。

二、不同开发时期储层微观参数变化规律

储层微观参数较多，选取了对渗透率影响较大的三个典型微观参数—平均孔喉半径、相对分选系数和特征结构系数，分析在不同开发阶段这三个参数的变化情况及其对储层的影响。

在不同开发时期，由于孔隙度变化不大，可假设不同开发时期孔隙度值基本不变，再绘制孔隙度与不同时期各微观参数的交会图，即可比较出不同时期各参数的变化情况。主要将取心井按时间分为原始储层(对应基础井网取心井的数据)、水驱后储层(其他井网且未进行三次采油的取心井的数据)、聚驱后储层(聚合物驱取心井井的数据)三组数据。

1.平均孔隙半径的变化

根据不同阶段样品绘制孔隙度与平均孔喉半径交会图并拟合该参数间的函数关系如图5、图6所示，相关系数均在0.8以上，相关性很强。当孔隙度小于20%时，水驱后平均孔径变化很小或基本不变。孔隙度大于20%时，水驱后样品的平均孔喉半径明显增大，且增大幅度随孔隙度增加先升后降，孔隙度为29%时，增大幅度最大，比基础井网样品增大1.46μm。水驱造成平均孔径增加约1.3 μm。

聚驱后，平均孔径较水驱样品降低。孔隙度为28%时，平均孔径降低幅度最大为1.11 μm；考虑是聚合物滞留使孔径减小所致；孔隙度大于28%时，平均孔径减少值随孔隙度增加而减小。

图5 不同开发阶段孔隙度与平均孔径交会图

图6 不同开发阶段平均孔径变化图

由此可以看出，水驱时孔径的增减取决于注入液的冲刷作用，孔隙度较小时，注水冲刷作用小，孔径变化小；随孔隙度增加，孔径随冲刷作用增强而增大；但孔隙度增大到29%时，冲刷对储层改造作用减小，孔径变化减小。而聚驱后孔径的变化主要受控于聚合物滞留和注入液冲刷的双重作用，当孔隙度小于28%时，随孔隙度增加，聚合物滞留量大于注入液冲刷作用，平均孔径减小；孔隙度等于28%时，聚合物滞留量最大，平均孔径最小；随孔隙度继续增大，冲刷作用远大于聚合物滞留作用使孔径增加。

2. 相对分选系数的变化

从图7可见，不同阶段相对分选系数变化不大。但整体呈从原始阶段经过水驱到聚驱，相对分选系数略有降低的变化规律。相对分选系数是表征孔喉均匀程度的参数，因此，可以说明经过水驱和聚驱后，孔喉分布趋于均匀化。

图7 不同开发阶段孔隙度与相对分选系数交会图

3. 特征结构系数的变化

特征结构系数是反映孔隙连通性的参数，从图8可以看出，当孔隙度小于25%时，原始地层的特征结构系数与水驱地层的特征结构系数分布一致，当孔隙度大于25%时，水驱后特征结构系数比原始地层的特征结构增幅逐渐增加，说明水驱后，储层物性越好，孔喉连通性增幅越大；聚驱后，孔隙度小于28%时，储层特征结构系数比水驱时略有减少，应为聚合物滞留造成，当孔隙度大于28%时，聚驱后样品的特征结构系数比水驱样品增大，反映聚驱后高渗储层连通性变好。

图8 不同开发阶段孔隙度与特征结构系数交会图

从三个微观参数随孔隙度的变化规律来看，只有平均孔喉半径随孔隙度的变化与渗透率的变化一致，说明无论是水驱还是聚驱，主要是在流体和岩石的相互作用下导致平均孔径发生变化，从而造成渗透率的变化的。

三、结论

本文利用萨中开发区自投入开发至今的32口取心井化验分析资料分析了萨中开发区水驱到聚驱开发阶段储层参数的变化，主要取得以下认识：

(1)孔隙度、渗透率的变化与开发时间无关，与水洗程度、储层性质关系较大。

(2)在不同开发阶段，孔隙度变化较小，渗透率变化较大；当孔隙度小于20%时，渗透率变化很小。

(3)在水驱阶段，当孔隙度大于20%时，随水洗程度加剧，储层渗透率升高；渗透率随孔隙度的升高呈先增加后减小的趋势，渗透率最大可增加约38.5%。聚驱阶段，未水洗和弱水洗的储层，渗透率变化与水驱阶段变化规律基本一致；中等水洗程度下，储层的渗透率明显降低；强水洗后，储层的渗透率又升高，渗透率最大可增大约25.6%。且聚驱后渗透率随孔隙度的变化比水驱样品变大。

(4)微观参数中，当孔隙度小于20%时，不同水洗状态各项微观参数都变化很小或基本不变。孔隙度大于20%时，水驱后样品的平均孔喉半径随孔隙度增加呈现先升后降的变化趋势，平均孔径最大可比基础井网样品增大1.46 μm；聚驱后，平均孔径随孔隙度增加呈现先降后升的变化趋势，平均孔径降低幅度最大为1.11 μm；不同阶段相对分选系数变化较小，且整体呈从油田投产到目前孔径逐渐变均匀的变化规律。水驱后特征结构系数逐渐增加，储层连通性变好；聚驱后，孔隙度小于28%时，地层特征结构系数比水驱时略有减少，当孔隙度大于28%时，聚驱后样品的特征结构系数比水驱样品增大。

(5)微观参数中只有平均孔喉半径随孔隙度的变化与渗透率的变化一致，说明无论是水驱还是聚驱，渗透率的变化主要由平均孔径变化导致。