[收稿日期]2009-01-18 [作者简介]宋周成(1966-),男,1989年大学毕业,高级工程师,博士生,现主要从事油气田开发方面的研究工作。
低渗透储层的微观孔隙结构分类及其储层改造技术的探讨 宋周成 (西南石油大学石油工程学院,四川成都610500;塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000)[摘要]讨论了低渗透油层的空隙、喉道结构,几何形态、孔隙系统、孔隙喉道组合;低渗储层自然产能高低不一,一般需要压裂改造才能获得有效产能,其储层微孔隙发育,存在储层伤害因素,在此类油气藏的勘探开发过程中,需要进行配套的大型油层改造措施攻关,要注意油层改造过程中的油层保护工作,以提高油气井产能。
具体工艺措施如下:钻井、固井、射孔、油层改造、采油等技术处理。
[关键词]低渗透储层;孔隙类型;压裂改造;油层保护;工艺技术[中图分类号]TE384[文献标识码]A [文章编号]1000-9752(2009)01-0334-03我国低渗透储层在油气勘探中占有十分重要的地位,约有214×109t 以上的低渗透油藏,占总探明储量比例高达47%。
因此,研究低孔隙度、低渗透率储层的形成原因及其优质储层的形成与分布规律,可以提高低渗透率储层的勘探效率。
但是低渗透油层由于孔喉细小,结构复杂,渗流阻力大,固液表面分子作用强烈,贾敏效应显著,使其渗流特性与中高渗透油层有很大的不同,具有启动压力梯度,加上配套工艺的适应性差,造成这些单井产能很低,开发动用难度大。
随着对低渗透油藏渗流规律认识的不断进步以及开采工艺技术的提高,低渗透油藏逐渐成为油田实现稳产目标的主力军。
和其他油藏一样,低渗透油藏的开发也存在递减阶段,过去大家偏重于对递减规律的研究[1],而忽略了对递减影响因素的分析。
低渗透油藏渗流特征研究是开发低渗透油气田所需要解决的重要问题,也是现在渗流力学的前沿研究方向之一。
笔者就此讨论了低渗透油层的空隙、喉道结构,几何形态、孔隙系统、孔隙喉道组合,及其储层改造技术。
1 低渗透油层孔隙结构分类及评价我国低渗和特低渗透储集层中的主要类型,如丘陵油田J 2s 油层组中、粗、细砂油层均以中小孔为主,细喉道约占58%。
值得注意的是在特低和超低渗透油层中,也出现以小孔、细喉、微喉连接的孔隙网络,或出现裂隙,它们的组合非常复杂,在油田开发中有更大的难度[2]。
将低渗透油层分为6类,符合我国低渗透油田的实际状况:Ⅰ类:一般低渗透层,渗透率在(50～10)×10-3μm 2之间,是低渗透层中的佼佼者。
各项分类参数明显,是低渗透油层中驱油效率最高的油层。
Ⅱ类:特低渗透油层,渗透率在(10～1)×10-3μm 2之间,分类中的参数与其上下油层有明显的差异,上流半径小(115309μm ),孔喉配位低,喉道细,流动能力差,石油采收率在50%左右。
Ⅲ类:超低渗油层,渗透率在(110～011)×10-3μm 2之间,排驱压力高(21282M Pa ),主流半径小(0111μm )。
其分类参数虽具明显性,但能否成为工业油层,实例较少,只有火烧山油田平二段油层,平均渗透率为01523×10-3μm 2(32块样品),其他油层的平均渗透率均大于1×10-3μm 2。
新疆小拐油田夏子街组油层是这类油层的实例,平均渗透率为01247×10-3μm 2(387块样品),其中夏一段渗433石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2009年2月 第31卷 第1期Journal of Oil and G as T echnology (J 1J PI ) Feb 12009 Vol 131 No 11透率为0125×10-3μm 2;夏二段渗透率为0116×10-3μm 2;已建成年产6715×104t 生产能力的油田,油层最大汞饱和度4610%。
进入超低渗油层的油柱高度实际很难达到的。
因而在相同压力条件下,油气只能进入那些相对孔喉大的部位,不能进人那些相对小的部位。
所以才造成低渗透油层的含油饱和度低,含水饱和度高。
或呈油水相间层分布,或油水同层产出,超低渗透层和致密层更是如此。
开发油层难度较大,石油采收率较低,平均为39153%,但仍为可采油层。
Ⅳ类:致密油层,渗透率在(011～01001)×10-3μm 2之间,排驱压力大(515546M Pa ),平均中值压力高(1210968MPa ),油气进入储集层要克服很大的毛细管阻力,平均中值半径为010620μm 。
国内文献资料报道的最小含油喉道半径为01018μm 。
所以,油气可以进入这些储集层的孔隙系统,但增加了采出难度,加上低渗透油层伴有裂隙,使采油工艺更复杂,石油采收率较低,只有36152%。
V 类:非常致密和超致密层,渗透率在(01001～010001)×10-3μm 2之间,平均排驱压力大于6M Pa ,是非常差的储集层,如高参1井沙三段51油层组中的某些油层,汞饱和度只有30%,驱动压力大于28M Pa ,是非常差的储集层,可作为气的储层或非常差的油层。
Ⅵ类:裂隙-孔隙层,渗透率变化大或小于(10×10-3μm 2,此类油层在高尚堡高参1井沙三段5油层、彩南油田油层、小拐油田夏子街油层中有J 2s 这类样品,它们中的不确定因素较多,孔渗变化大,是致密和特低渗透居中的特殊类型,目前尚未单独划分出来,是值得今后注意的一种油层类型。
2 不同类型低渗透储层改造技术系列低渗透油藏压裂改造面临的关键是如何降低储层伤害和提高压裂施工的准确程度及成功率,有效地在储层中建造与优化设计相一致的水力裂缝。
这不仅需要解决工作液与储层的配伍问题,更重要的是提高工艺水平,进一步优化前置液量和加砂参数,实现预期的加砂施工;针对很多储层微裂缝发育,导致压裂液大量滤失、容易造成早期脱砂等问题的发生,需要进行诊断和采用相应工艺措施加以解决[3]。
211 常规低渗透储层(空气渗透率100×10-3～10×10-3μm 2)技术系列常规低渗透储层一般具有一定的自然产能,不需要进行压裂改造,但储层敏感性较强。
在此类油气藏的勘探开发过程中,应加强油气层的保护工作,充分释放油气层的产能。
具体工艺措施如下:1)钻井技术 对于常压油气藏,要简化井身结构,做好钻头选型工作,提高机械钻速,做到优快钻井,尽量缩短钻井液浸泡时间,钻井液采用非渗透钻井液体系,p H 值7～8,以尽快形成滤饼,阻止钻井液的滤失;对于高压或低压油气藏,一般应采用欠平衡钻井技术,尽量减少钻井液的滤失。
2)固井技术 一般采用低失水塑性水泥浆体系固井,对于高压油气层,可在油气层上部加管外封隔器或在候凝时采取井口蹩压候凝,以防止水泥浆的滤失和油气层的窜槽。
3)射孔技术 采用低伤害射孔液压井,射孔方式为负压或超正压射孔,射孔弹选用大孔径、深穿透、高孔密,以减少射孔压实作用的影响,提高射孔完善系数。
4)采油技术 采用小泵深抽,长冲程、慢冲次,充分利用储层较为有限的渗流能力。
212 特低渗透储层(空气渗透率10×10-3～1×10-3μm 2)技术系列特低渗透储层自然产能较低,一般需要储层改造才能获得有效产能,储层微孔隙、微裂缝发育,存在一定的潜在伤害因素,以水锁为主要伤害形式。
在该类油气藏的勘探开发过程中,不但要加强油气层的保护工作,充分释放油气层的产能,而且需要进行配套的油层改造措施,以提高油气井产能。
具体工艺措施如下:1)钻井技术 对于常压油气藏,要简化井身结构,做好钻头选型工作,提高机械钻速,做到优快钻井,尽量缩短钻井液浸泡时间,钻井液采用无侵害聚合醇钻井液体系;对于高压或低压油气藏,一般应采用欠平衡钻井技术,尽量减少钻井液的滤失。
2)固井技术 一般采用低失水塑性水泥浆体系固井,对于高压油气层,可在油气层上部加管外封隔器或在候凝时采取井口蹩压候凝,以防止水泥浆的滤失和油气层的窜槽。
533第31卷第1期宋周成:低渗透储层的微观孔隙结构分类及其储层改造技术的探讨 633 石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年2月3)射孔技术 采用低伤害射孔液压井,射孔方式为负压或超正压定向射孔,射孔弹选用大孔径、深穿透,以减少射孔压实作用的影响,提高射孔完善系数,为油层改造提供畅通的进液通道,降低压裂液在孔眼附近的摩阻。
4)油层改造技术 采用高温低伤害压裂液体系、高强度支撑剂,施工时排量适中、分段加砂,同时全程伴注液氮,以获得较长的支撑裂缝、较好的裂缝导流能力和较高的压裂液返排率。
5)采油技术 压裂后,在地层不吐砂的前提下,尽量加快排液速度;采油时,采用小泵深抽,长冲程、慢冲次,充分利用储层改造后的裂缝渗流能力[4]。
213 低渗近致密储层(空气渗透率1×10-3～011×10-3μm2)技术系列低渗近致密储层自然产能低或无自然产能,需要大型压裂改造才能获得有效产能,储层微孔隙发育,一般不存在储层伤害因素,即使有也非常弱。
在此类油气藏的勘探开发过程中,需要进行配套的大型油层改造措施攻关,且要注意油层改造过程中的油层保护工作,以提高油气井产能。
具体工艺措施如下:1)钻井技术 简化井身结构,做好钻头选型工作,提高机械钻速,做到优快钻井,尽量缩短钻井液浸泡时间。
2)固井技术 一般采用低失水塑性水泥浆体系固井,对于高压油气层,可在油气层上部加管外封隔器或在候凝时采取井口蹩压候凝,以防止水泥浆的滤失和油气层的窜槽。
3)射孔技术 采用低伤害射孔液压井,射孔方式为负压或超正压定向射孔,射孔弹选用大孔径、深穿透,以减少射孔压实作用的影响,提高射孔完善系数,为油层改造提供畅通的进液通道,降低压裂液在孔眼附近的摩阻。
4)油层改造技术 采用清洁压裂液体系、高强度支撑剂,施工时要求大排量、高砂比,每米地层加砂量在4m3左右,同时全程伴注液氮,以获得较长且较宽的支撑裂缝、较好的裂缝导流能力和较高的压裂液返排率。
5)采油技术 压裂后,在地层不吐砂的前提下,尽量加快排液速度;采油时,采用小泵深抽,长冲程、慢冲次,充分利用储层改造后的裂缝渗流能力。
3 结 语依据成岩储集相定量评价方法和准则,匹配、拟合和提取参数,分别以评价参数对成岩作用的综合效应进行分析。
通过描述影响储层性质的几种主要成岩作用和特有储集空间组合,建立了成岩储集相定量评价参数指标和分析处理方法,实现了成岩储集相对沉积学、岩石学和成岩作用等特征的综合表征,从而为油区油气富集描述、储层非均质性研究、油井产能分析和油田勘探开发有利区块的筛选提供了重要依据。
[参考文献][1]陈永敏,周娟,刘文香等1低速非达西渗流现象的实验论证[J]1重庆大学学报,2000,12(10):11～151[2]邓英尔,刘慈群1低渗透油气藏渗流研究新方法[J]1低渗透油气田,1999,8(4):3～51[3]贾永禄1低速非线性渗流试井分析理论研究[J]1新疆石油地质,2002,9(8):95～981[4]朱苏清1低渗透油田驱替机理研究[J]1西南石油学院学报,2004,21(12):22～261[编辑] 苏开科。