低渗透油田开采理论与技术-东北石油大学-张继成20161007

特殊油田开发张继成东北石油大学二零一六年十二月第三章低渗透油田开采理论与技术第一节低渗透油藏地质与渗流特征空气渗透率小于5010-3µm2的储层称为低渗透储层。1、依据渗透率大小分类一、低渗透砂岩油藏类型划分Ⅰ类低渗透储层：渗透率：1010-3µm2~5010-3µm2原始含水饱和度：25%~50%测井解释：效果较好产能：有工业自然产能Ⅱ类低渗透储层：特低渗透储层渗透率：110-3µm2~1010-3µm2原始含水饱和度：30%~70%测井解释：难度较大产能：自然产能低，需压裂增产Ⅲ类低渗透储层：超低渗透储层渗透率：0.110-3µm2~110-3µm2原始含水饱和度：50%测井解释：难度大，易误判为水层产能：无自然产能，需大型压裂增产♦原生低渗透储层（沉积型低渗透储层）♦次生低渗透储层（成岩型低渗透储层）♦裂缝性低渗透储层（构造型低渗透储层）2、依据地质成因分类◇主控地质因素沉积作用◇成因特点沉积物粒度细；泥质含量高；分选差。◇油藏特征原生孔隙为主；次生孔隙所占比例很少；埋藏较浅；岩石脆性较低；裂缝相对不发育。（1）原生低渗透储层渗透率10-3µm2孔隙度(%)含油饱和度(%)粒度中值(mm)分选系数泥质含量(%)520.529.30.054.822.52022.845.00.073.516.5大庆油田杏一区东部低渗透砂岩储层渗透率(10-3µm2)孔隙度(%)平均粒径(mm)分选系数泥质含量(%)2419.10.14~0.181.8~2.716~21老君庙M层低渗透砂岩储层◇主控地质因素成岩作用◇成因特点由于机械压实、自生矿物充填、胶结及石英次生加大等使常规储层孔隙度和渗透率降低，原生孔隙残留很少；矿物溶蚀产生次生孔隙，使其孔隙度和渗透率增大。◇油藏特征原生孔隙很少；次生孔隙发育；一般埋藏较深；岩石脆性较高；裂缝较发育。（2）次生低渗透储层次生低渗透储层几乎发育于我国所有含油气盆地之中，构成了低渗透砂岩储层主体。原生粒间孔隙度35%压实作用、绿泥石膜析出压溶作用、长石次生加大作用孔隙度降为17.48%浊沸石、碳酸盐胶结作用孔隙度降为7.1%浊沸石胶结物、长石和其它组分的溶蚀孔隙度回升为12.94%安塞油田延长统长b油层◇主控地质因素深成岩作用；构造运动◇成因特点次生低渗透储层受构造应力作用产生构造缝；深成岩作用下，受非构造应力作用产生成岩缝和沉积缝。◇油藏特征次生孔隙为主；一般埋藏较深；岩石脆性较高；裂缝发育。（3）裂缝性低渗透储层◆吉林扶余油田扶余油层◆吉林乾安油田◆吉林新民油田◆克拉玛依油田乌尔禾油层◆克拉玛依火烧山油田◆大庆朝阳沟油田◆吐哈丘陵油田裂缝分类构造缝：由地层构造应力作用形成，裂缝大部分具有明显方向。非构造缝：包括成岩缝和沉积缝，由非构造应力作用形成，裂缝没有明确方向，而且分布较均匀。☆☆☆裂缝增强储层渗流能力加大储层非均质程度裂缝在储层中所起作用：①提供了基本的孔隙度②提供了基本的渗透率③提高了储层的渗透率④仅起到增加储层非均质性的作用JamesT.Mccoy（压汞饱和度25%）3、其它分类方法类型k/Ф喉道半径（µm）I0.82.3II0.065～0.80.77～2.3III0.0650.77压汞曲线①驱替曲线（压汞曲线）②吸入曲线（退汞曲线）二、低渗透砂岩油藏地质特征（1）岩石学特征：成熟度低（2）孔喉细小，孔喉比大（3）天然裂缝发育（4）岩性圈闭和岩性-构造圈闭为主（5）油藏原始含油饱和度低（6）粘土矿物及泥质含量高（7）储层电阻率低（8）储层润湿性多表现为亲水性（9）应力敏感性强（1）岩石学特征：成熟度低◇成分成熟度：砂岩中碎屑组分在风化、搬运、沉积作用的改造下接近最稳定的终极产物的程度。◇结构成熟度：碎屑物质在结构上接近于最终产物的程度。油田名称碎屑成份孔隙度(%)渗透率(µm2)孔喉半径(µm)泥质粒度中值(mm)Soi(%)储层类型石英长石岩屑大庆杏一东部303436210.010.0618.10.06740原生低渗透储层老君庙M层60202019.10.0240.716-210.14-0.1854濮城油田S35－1075151015.60.01641.580.10570次生低渗透储层马西深层35452015.10.01170.389.50.1370河南15206518.60.03382.0100.1-0.550安塞25601512.40.00140.25100.1856卫城油田S465201514.20.00280.680.07260新民33303715.20.00540.164.40.1552裂缝性储层丘陵30244613.70.03191.4110.1-0.265中国部分砂岩低渗透储层参数表低渗高渗储层粒度分选性中高渗透层分选为差-较差，分选范围窄，低渗层分选为较差-极差，分选范围宽；偏度均属极正偏，中高渗层范围窄，低渗层范围宽；中高渗透层峰态窄，峰集中，低渗层峰态宽；中高渗层优势颗粒分选好而集中，低渗层分选差而分散。储层类型粒级(mm)标准差偏度峰态低渗透储层粗(0.25)较好-极差(0.46~4.0)极正偏(0.52~1.00)宽-很窄(0.709~2.13)细(0.25~0.1)较差-极差(1.04~4.0)极正偏(0.35~0.68)中等-窄(1.11~2.13)细砂+粉砂较差-极差(1.79~9.0)中、高渗储层（大庆油田）细砂较差-差(1.5~2.5)极正偏(0.7~0.85)窄-非常窄(1.0~7.0)分选系数：代表碎屑物质在沉积过程中的分选的好坏，即表示颗粒大小集中的程度。特拉斯克方程7525dsdS=1~1.5，分选好S=2.5~4.5，分选中等S＞4.5，分选差标准偏差841695546.6S2logd0.35，分选极好；0.35-0.5，分选好0.5-0.71，分选较好；0.71-0.1，分选中等1.0-2.0，分选差；2.0-4.0，分选很差S4.0，分选极差对称，Skp=0粗偏度，Skp＞0细偏度，Skp＜0偏度（歪度）：指粒度组成分布偏于粗颗粒或细颗粒。841650955508416955222()2()kpS粒度组成分布曲线01020304050607000.10.20.3颗粒直径(mm)重量(%)01020304050607000.10.20.3颗粒直径(mm)重量(%)01020304050607000.10.20.3颗粒直径(mm)重量(%)峰态：量度粒度组成分布曲线陡峭程度，即量度分布曲线的两个尾部颗粒直径的展幅与中央展幅的比值。955p75252.44()K0123456700.51xf(x)序号渗透率(10-3µm2)孔隙度(%)孔径分布(%)0.1µm0.1-1µm1-10µm10µm112.8314.28.6031.2951.60023.5711.512.2939.4048.31031.4911.914.7739.7545.48040.9111.819.8042.3837.820某特低渗储层中孔径分布表（2）孔隙结构特征♦孔径细小♦细小孔隙所占比例越大，渗透率越低低渗透砂岩储层毛细管压力曲线♦毛细管压力大♦最大进汞量低，部分储层不到50％0.010.111010001020304050607080汞饱和度/%毛细管力/MPak=0.0121,φ=0.226k=0.0013,φ=0.119k0.001,φ=0.108渗透率与喉道半径的关系类别渗透率10-3m2平均喉道半径m比表面积m2/g排驱压力MPa对比层1004.4910.480.076中低渗透层50-1001.7251.360.112低渗透层10-501.0513.230.236特低渗透层1-100.11214.260.375喉道半径制约储层渗透率；平均喉道半径越小，储层渗透率越低。油田名称碎屑成份孔隙度(%)渗透率(µm2)孔喉半径(µm)泥质粒度中值(mm)Soi(%)储层类型石英长石岩屑大庆杏一东部303436210.010.0618.10.06740原生低渗透储层老君庙M层60202019.10.0240.716-210.14-0.1854濮城油田S35－1075151015.60.01641.580.10570次生低渗透储层马西深层35452015.10.01170.389.50.1370河南15206518.60.03382.0100.1-0.550安塞25601512.40.00140.25100.1856卫城油田S465201514.20.00280.680.07260新民33303715.20.00540.164.40.1552裂缝性储层丘陵30244613.70.03191.4110.1-0.265中国部分砂岩低渗透储层参数表（3）天然裂缝发育★几乎所有已成岩砂岩储层都发育天然裂缝，但在低渗透储层中，裂缝对油藏生产动态的影响较为明显。★原始地层状态下裂缝一般处于闭合状态，对渗流影响不大。但通过人工压裂，可使裂缝由闭合缝变为开启缝，大大增加储层的导流能力，提高油井产能。★油田投入注水开发后，当注水压力高于地层破裂压力时，也可使天然裂缝由闭合状态变成开启状态，使注入水沿裂缝发生窜流，形成局部水淹。朝阳沟油田注水指示曲线原生低渗透：上倾尖灭油藏或透镜体油藏次生低渗透：◇成岩作用产生次生孔隙改善储集性能◇成岩作用亦可充填储层原生孔隙，形成非储层◇储层和非储层有机组合，形成成岩圈闭油藏，如安塞油田。（4）岩性圈闭和岩性一构造圈闭为主（5）油藏原始含油饱和度低储层孔喉大小(或孔隙度、渗透率)油水密度差油柱高度油田名称碎屑成份孔隙度(%)渗透率(µm2)孔喉半径(µm)泥质粒度中值(mm)Soi(%)储层类型石英长石岩屑大庆杏一东部303436210.010.0618.10.06740原生低渗透储层老君庙M层60202019.10.0240.716-210.14-0.1854濮城油田S35－1075151015.60.01641.580.10570次生低渗透储层马西深层35452015.10.01170.389.50.1370河南15206518.60.03382.0100.1-0.550安塞25601512.40.00140.25100.1856卫城油田S465201514.20.00280.680.07260新民33303715.20.00540.164.40.1552裂缝性储层丘陵30244613.70.03191.4110.1-0.265中国部分砂岩低渗透储层参数表（6）粘土矿物及泥质含量高三种类型：◆水敏性粘土：蒙脱石、伊利石及伊/蒙混层◆酸敏性粘土：绿泥石、沸石及其它含铁矿物◆速敏性粘土：高岭石油田名称碎屑成份孔隙度(%)渗透率(µm2)孔喉半径(µm)泥质粒度中值(mm)Soi(%)储层类型石英长石岩屑大庆杏一东部303436210.010.0618.10.06740原生低渗透储层老君庙M层60202019.10.0240.716-210.14-0.1854濮城油田S35－1075151015.60.01641.580.10570次生低渗透储层马西深层35452015.10.01170.389.50.1370河南15206518.60.03382.0100.1-0.550安塞25601512.40.00140.25100.1856卫城油田S465201514.20.00280.680.07260新民33303715.20.00540.164.40.1552裂缝性储层丘陵30244613.70.03191.4110.1-0.265中国部分砂岩低渗透储层参数表（7）储层电阻率低储层电阻率低于围岩电阻或接近于标准水层电阻率，测井解释常误认为水层。原因：♦储层微孔隙发育，束缚水饱和度高，虽然不能流动，但可形成良好的导电网络，其电阻率接近纯水层；♦以蒙脱石、伊利石及伊/蒙混层为主的粘土矿物，具有较强的阳离子交换能力，产生的附加导电性