利用相渗曲线表征致密油藏流体特征

韩 进,杨 波

(1.延安大学，陕西 延安 716000；2.清能艾科(深圳)能源技术有限公司，广东 深圳 518000)

相对渗透率曲线是岩石性质、润湿性、流体饱和顺序、流体性质及岩石孔隙结构等多因素综合作用的结果，与中、高渗储层相比，致密储层中油气流动通道细小，流体既要破除微细喉道毛管阻力，又要克服固、液界面及液、液界面的相互作用力的影响，导致流体流动阻力较大，渗流困难。为了保证致密储层高效、稳定持续平稳的生产，有必要通过对油水相渗特征进一步清晰认识储层的微观孔隙结构及渗流规律，丰富油水分布规律、油水驱替渗流机制，为油田的高效开发提供技术支撑。

1 测试数据分析

选取具有典型致密储层特征的姬塬油田长4+5、长6层岩心样品16块，利用“非稳态”法开展油水两相渗透率曲线测定相关实验研究，获取相渗曲线“五点三区二线”等关键特征参数，结合实验所测相渗曲线形态对研究区致密储层岩心样品渗流特征进行表述(表1)。

表1 油水相渗实验样品信息表

研究区油水相渗实验测试具体参数信息见表1。长4+5储层样品孔隙度平均值为7.63%，低于长6储层样品孔隙度平均值9.05%；束缚水状态下长4+5储层含水饱和度平值高于长6储层含水饱和度，此状态下油有效渗透率差异较小；油水相渗曲线交点处，长4+5储层含水饱和度稍大于长6储层含水饱和度。整体而言，由于储层束缚水饱和度高，非湿相油失去连续性大量分散成油滴分布于水中或滞留在孔隙内，难以驱替，造成残余油饱和度高。

2 相渗曲线特征研究

综合考虑样品物性、相渗曲线的“二线、三区、五点”曲线特征及曲线形态变化特征，揭示相渗曲线变化规律，最终将研究区储层的渗流特性分为4类(图1、表2)。

图1 长4+5、长6致密储层样品油水相对渗透率曲线图

从分类结果来看，长4+5储层主要集中在III类、IV类，长6储层主要集中在Ι类、П类，反映了长4+5小层整体储层特征确实较长6小层要差。

表2 长4+5、长6致密储层样品油水相渗曲线分类数据统计表

Ⅰ类：该类样品相渗曲线表现为下凹形态(图2a)，孔隙度、渗透率平均值分别为10.33%和1.48×10-3μm2，物性在四类样品中最好；依据测试信息最终得到无水期驱油效率和最终期驱油效率为4.55%、37.75%。该类型样品储层两相流具有阻力小、干扰弱、渗流强及驱油效率高等特征，储层品质较好。II类：该类样品相渗曲线表现为油相曲线斜率较Ⅰ类增大，水相曲线斜率较Ⅰ类减小(图2b)，物性较Ⅰ类变差；最终得到无水期驱油效率和最终期驱油效率为5.58%、30.00%，最终期驱油效率较Ⅰ类下降。该类型样品储层两相流具有油线缓慢下降、水线均匀上升、共渗区间缩小及等渗点右移等特征，储层品质较好。III类：该类样品相渗曲线表现为油相曲线快速下降，水相曲线缓慢上升(图2c)，物性较差；最终得到无水期驱油效率和最终期驱油效率为5.30%、28.20%，最终期驱油效率较低。该类型样品储层两相流具有干扰度强、渗流阻力增大及共渗区面积小减小等特征。Ⅳ类样品物性最差；最终得到无水期驱油效率和最终期驱油效率最低。该类型样品储层具有孔喉结构复杂、连续流动困难及产能快速下降等特征。

图2 长4+5、长6致密储层样品典型油水相渗曲线图

根据油水相渗实验结果可知，研究区长6储层相渗曲线类型主要为I类、II类、III类，而长4+5储层相渗曲线类型主要为III类和IV类。研究区长6储层总体束缚水饱和度较低，油水两相共渗区范围较大，有利于流体在其孔隙空间中的渗流，长6储层的渗流性能优于长4+5储层，而不同层位渗流特征的的差异性受其孔喉发育特征的重要控制作用。

3 油水相渗特征影响因素分析

相渗曲线形态是油水在储层中渗流的直观表现，横坐标孔隙度的大小在一定程度上反映储层孔隙的体积量，纵坐标渗透率的高低与储层孔隙结构特征相关联，因此文中从物性、孔隙结构方面开展影响油水相渗曲线因素的研究工作。

3.1 物性影响

一般而言，物性越好的储层渗流能力也较强。通过图3a、3b可知束缚水处油有效渗透率与孔隙度、渗透率相关性较好，分别为R2=0.566 5、R2=0.839 6，这充分说明了在水驱条件下岩石自身物性的优劣对油初始流动的影响至关重要，岩石物性较好，油的有效渗透率就高，而孔隙度的增高对油的有效流动也有积极的作用，但其贡献没有渗透率大；束缚水含水饱和度与物性的相关性较差，这是因为束缚水本来就滞留在角隅、死孔隙、极微细孔喉之中难以流通，即便孔隙度、渗透率增大，束缚水仍难以进行有效驱替流动。

由图3c、图3d看出,无水期驱油效率与孔隙度的相关性优于其与渗透率的相关性，此类特征是因为早期水进入岩心时首先注入大孔隙，沿着大喉道进入下一级别的孔隙流动，此时孔隙度对流体流通的贡献能力较大。随着水驱油过程的不断驱替进行，驱油量的增加，较小半径的喉道连通了小孔隙，孔隙相互联通性增强，流体在快速流动过程中携带出填充在孔隙里的胶结物，流动阻力减小，油相流动能力增强，平面水驱驱替面积不断扩大，纵向水驱不断深入，最终驱油效率高，这是最终时期的驱油效率与孔隙度的相关性弱于渗透率的主要因素。

图3 长4+5、长6致密储层样品物性与油水相渗曲线特征参数相关性图

根据上述研究内容可知，样品在无水期驱油时其驱油效率随着孔隙度的增加而增大，这一情况说明在开发早期，储集、渗透性能好的储层驱油效率增速较快，随着水驱的不断深入及油藏见水后，油水相渗与孔隙度的关联性减弱，而渗透率对驱油效率的影响程度逐渐增强。

3.2 孔隙结构的影响

上述研究发现储层物性与油水相渗曲线特征参数关联程度不是很高，这是因为致密储层微观孔隙结构错综复杂，影响因素多元易变，即便储层岩石渗透率相近或者差异较大，加上微观非均质程度各异，造成储层最终水驱效率及其开发程度差异明显。因此，文章从孔喉发育程度、孔喉半径比与孔喉个数等方面开展油水相渗影响因素研究。

研究区储层孔喉结构与油水相渗曲线特征参数相关性分析结果显示孔隙半径、喉道半径与样品无水期驱油效率和最终驱油效率均呈正相关性(图4a-b)，无水期时孔隙半径与驱油效率的相关性(R2=0.231 2)较喉道半径的相关性(R2=0.0.069 8)要好，表明了在水驱油初期，流体首先进入大孔隙，随着水驱的不断推进，流体在稳定压差能量下克服毛细管阻力进入小孔隙，喉道的贡献作用增强，若喉道个数越多，其喉道孔径越大(图4d)，喉道发育程度高，则流体在岩样孔喉中的的流动能力就会越强。孔喉半径比反映了储层中孔隙喉道的配置关系，孔喉半径比大，说明储层具有大孔细喉特征，物性差，油水两相渗流渗流阻力大，流体流动过程中易发生卡断现象，水驱进程难以有效推进，残余油饱和度高；孔喉半径比小，说明孔隙、喉道粗细程度均匀，连通性好，物性较好，油流流动能力强，水驱能够活塞式均匀流动，孔隙中的油大都能被驱替采出，残余油少，最终期驱油效率高(图4c)。

图4 长4+5、长6致密储层样品孔喉结构与油水相渗曲线特征参数相关性图

综上所述，储层微观孔喉结构特征参数对油水相渗控制作用明显，单位有效孔隙个数及喉道个数、孔喉半径比、喉道半径与相渗相关性依次由强至弱，通常储层具有孔喉发育程度好、配位数较高和分选程度优等特征，开发效果相对要好。

3 结论

1)长4+5、长6致密储层的渗流特性分为4类。Ⅰ类样品储层两相流具有阻力小、渗流强及驱油效率高等特征，储层品质好；Ⅱ类型样品储层两相流具有油线缓慢下降、水线均匀上升、共渗区间缩小及等特征，储层品质较好；III类样品储层两相流具有干扰度强、渗流阻力增大及共渗区面积小减小等特征；Ⅳ类样品储层具有孔喉结构复杂、连续流动困难及产能快速下降等特征。

2)长6储层束缚水饱和度、残余油饱和度较长4+5储层要小，长4+5储层整体具有非均质性强、油水驱替效率低的特征。

3)样品在无水期驱油时驱油效率随着孔隙度的增加而增大，随着含水增加，油水相渗与孔隙度的关联性减弱，与渗透率关联程度逐渐增强，且单位有效孔隙个数及喉道个数、孔喉半径比、喉道半径及孔隙半径与相渗相关性依次由强至弱。