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1、低渗透油层的渗流机理,目录第一章 低渗透油层基本特征第二章 渗流流体新概念第三章 多孔介质特征及其对渗流的影响第四章 低渗透油层油水单相渗流第五章 低渗透油层中的两相渗流,第一章 低渗透油层基本特征,第一节 低渗透油田的分类及储量分布一、低渗透油田的分类 以渗透率为基本标准将低渗透油田分为: 1第一类 低渗透油田 油层的平均渗透率为5010-3m210.110-3m2这类油层接近正常油层，油井能达到工业油流标准，但产量低，需采取压裂等增产措施，才能取得较好的开发放果和经济效果。2第二类 特低渗透油田油层的平均渗透率1010-3m21.110-3m2。这类油田和正常油田的差别比较明显，束缚水含量
2、较高，喉道细小而狭窄。平均中值半径为0.2056m。铸体测定的平均喉道半径为12m。自然产能很低，正常测试达不到工业油流标准，必须采取大型压裂改造，才能获得有效产能。如长庆安塞油田，大庆榆树林油田、吉林新民油田等。,3、第三类 超低渗透油田 油层的平均渗透率1.010-3m20.110-3m2。这类油层比前者更为致密，束缚水含量很高，基本没有自然产能，一般不具备工业开发价值，如油层厚、原油性质好、工艺措施经济有效，仍可有效地开发。注：上述分类是以孔隙性油层为基础，如果油层中存在裂隙，它可以构成基质块的渗流通道，极大地改善油层的渗流状况。4、类致密油层：（0.10.0110-3m2）排驱压力大(
3、55546MPa)，平均中值压力高(120968MPa)5、V类非常致密和超致密层：（0.010.00110-3m2）、（0.0010.000110-3m2）；平均排驱压力大于6MPa，是非常差的储集层。,二、低渗透油田的储量分布,1、地质时代 低渗透油田广泛分布于我国存在的各个地质时代，古生代二叠系、中生代三叠系、诛罗系、白垩系、新生代第三系。2、油层一般埋深 截止1994年底，在全国陆相地层中共发现和探明的低渗透油田285个(不包括地矿部的油田)，储量约40 x108t，分布于21个油区。油层一般埋深10004000m，储量主要集中在10013200m的深度内，占储量的865，大于3200
4、m和小于1000m的油田仅占135。3、岩性 粉砂岩中的储量占329，砂岩中的储量占398，砂砾中的储量占157，变质岩、灰岩等占116。4、地质储量安油田类型分布 特低渗和超低渗油田储量占527，一般低渗油田占437，可见开采低渗透油田的难度是很大的。,三、低渗透油层的矿物成熟度低,低渗透油层的矿物成分取决于母岩区及径流区的物源性质。据17135块样品的统汁资料，油层的石英成分平均为36.24，长石平均为26.85，岩屑平均为35.84，其它占0.85反映出油层的矿物成熟度(石英除以长石+岩屑)是极低的。有三种类型，西部以岩屑类炒岩为主东部以长石类砂岩为主，间有特殊环境沉积的石英类砂岩特点。
5、,1、岩屑,岩屑是一种易压、易变形组分，它的含量愈高，愈容易压实变为致密岩石，渗透率极低。如克拉玛依下马尔禾组，岩屑平均为74.35，长石平均为20.0，石英平均为4.92 (样品2274块)。矿物成熟度为0.052。油层的平均孔隙度为13.8，平均渗透率为1.73x10-3m2 (样品1496块)。丘陵油田西山窑组岩屑平均为47.95，长石平均为25.16，石英平均为26.89(样品66块)，矿物成熟度为0.37。油层的平均孔隙度为11.66，平均渗透率为487x10-3m2 (样品l12块)。显然下乌尔禾组比丘陵油田西山窑组容易压实。,2、长石,长石是一种易碎、易溶性组分，长石含量愈高，矿
6、物的成熟度愈低，由于长石的这种先天特性，它在形成低渗透油层中起着重要的作用。长石如被机械压实，则容易破碎减少孔隙体积；长石如被溶蚀，能增加低渗油层中的孔隙，改善油层的渗流通道。油层长石含量最多的是安塞油田长61油层，长石平均含量为56.71，岩屑平均含量为19.77，石英平均含量为24.04，矿物成熟度为0.32(样品1900块)。油层的平均孔隙度12.85，平均渗透率为2.410-3m2。油层孔隙以溶蚀孔为主：溶孔293，粒间扎198，微孔50.8，(样品172块),3、石英 石英是一种刚性体矿物，具有抗风化和难解难崩析的特征，它在油层中的多寡，代表着矿物成熟度的程度。油层中石英最多的是马岭
7、油田延10油层，石英平均为98；其次是老君庙M层油层，石英平均为68.33、长石10.20，岩屑21.47(样品560块)。矿物成熟度为2.16，油层的平均孔隙度为18.0，平均渗透率为33.510-3m2 (样品236块)。,4、胶结物和胶结类型 低渗透油层中的胶结物含量高。一般在11.66一25.26之间，平均为16.6。其中粘土矿物8.9l；化学沉淀胶结物(碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐)共计7.69。,1)粘土矿物 粘土在油层砂粒间，为随机分散的一种不定形矿物。它在含有大量孔隙水的作用下，由微粒间的凝聚和集结而形成絮凝状胶体，并在其后的地质年代中，改变了相互间的原始状态，由原来杂乱无章的松散岩
8、变为有序或有一定排列形式的固结岩，同时，粘土矿物在其它作用力的参与下(温度、压力、溶解、沉淀、交代)和颗粒之间产生一种亲合力。它就是粘土矿物(或其它化学沉淀物)和砂粒间的胶结作用。,在化学沉淀物的参与下，油层砂岩中的胶结作用基本上可分为五类：孔隙型胶结、接触型胶结、薄膜型胶结、镶嵌胶结和基底胶结，随着胶结物的含量不同，不均匀分布等，会出现多种过渡类型的胶结。 在低渗透油层中，统计的21个油层，孔隙和接触胶结的占77.78。孔隙型和薄膜型胶结类型是构成油层高含水的因素；接触型、镶嵌型胶结和成岩压实作用有关，也是降低孔渗的主要因素；基底胶结型很少，既可构成高含水，也可使渗透率极低。 在低渗透油层中
9、，经X射线衍射分析，统计的30个油层组的粘土矿物主要为蒙脱石、混层矿物、伊利石、高岭石和绿泥石。这些粘土由于它们的结构不同，在油层注水开发中有三种潜在危害。,2)油层中的化学沉积物 油层中的化学沉积物是减少孔隙和降低渗透率的重要因素。油层中的这种胶结物多时，渗透率一般均很低。如克拉玛依下乌尔禾组油层，沸石胶结物平均为5.95，渗透率平均为1.7310-3m2。,四、成岩压实作用强 低渗透油层成岩压实作用强，岩性致密，伴有裂缝。成岩压实作用(机械压实和化学压实)是形成低渗透油层的后天因素，它的成岩序列大致可以分为四个带。1机械压实带 随着上覆沉积物的增加，地静压力增大，岩石体积减少，孔隙度降低(
10、一般降低15一20)，出现早期碳酸盐的胶结和交代，伴随有石英颗粒两相界面的压溶和沉淀。,2次生容孔发育带 随埋深继续加大，使有机物的成熟，随着粘土的脱水作用，释放出的有机酸被带入储集层内，溶解易溶矿物，形成次生孔隙发育带。这一带内，由于溶解作用，一方面扩大了孔隙度，一方面由于地层水的硅酸浓度增加，沉淀出自生石英或加大胶结，造成一些地区形成成岩圈闭带。在声波时差曲线上，显示出孔隙度起伏变化不大，或出现明显的曲线回升段。低渗透油层中的溶孔主耍发生于这一带。,3化学压实带 当继续埋深，地温增加，特别是地温达120一200之间，由于热脱酸作用，水中羧酸发生裂解，有机酸减少，产生CO2，又会造成新的碳酸
11、盐胶结，如铁方解石、铁白云石等，使已溶解扩大的孔隙重新被堵塞，形成致密砂岩(一般发生在晚成岩C期),4双重孔隙发育带 这带般出现在4000m以下的地层中，由于压实作用，岩石颗粒之间接触密度增加，由点、线接触变为凹凸接触，出现镶嵌胶结，使岩石密度接近极限，岩石变得致密、性脆或砂泥之间的差异压实作用伴随一些构造作用，使已固结的岩石发生破裂，产生裂隙，导致了低渗透致密砂岩中的双重孔隙系统，增加了低渗砂岩的开发前景。但必须说明，由于岩石的破裂作用，上述情况是在差异压实作用或构造作用力下产生的，因此可以出现在不同深度的地层内，如朝阳沟油田扶余油层中的裂隙（油层顶面埋深520一1260m)，安塞长6l油层
12、中的裂隙(油层埋深10001300 m)等。 油层中的裂隙，分为构造裂隙和非构造裂隙。构造裂隙具有一定方位性；非构造裂隙受岩性控制，随机性很大，性。无定的方向性。,(1)构造裂隙 低渗透油层中的构造裂隙，系受印支运动、燕山运动、喜山运动叠加的地质应力，也即从印支运动进入一个新型应力场变形左行剪切挤压应力场，到晚白垩世始新世，转变为右行剪切拉张应力和近东西向拉张应力场，在地层中必然产生四组构造裂隙：近东西向、近南北向、近北东与南西向、近南东与北西向构造裂隙。如朝阳沟油田钻井和测井资料(4口井，115处裂缝统计)证实，油层中存在着北东向裂隙(占59.1)和南东向裂隙(占34.8)；用注水动态观察、
13、示踪剂追踪、脉冲试井和同位素测井等手段检测油层裂隙证明还存在东西向构造裂隙(在开发试验区37口油井中有11口东西向油井，在3年的注水时间内，东西向11口油井全部见水，占见水并的61),(2)非构造裂隙 它的发育与岩性有关，无定的方向性。如层间岩性裂隙、收缩裂隙、粒缘缝(如克拉玛依、小拐油田中的其它裂隙、砾缘缝)等。,五、油层孔隙水的潜在因素 低渗透油层中的孔隙水主要为NaHC02型和CaC12型水，矿化度一般在1.9388.01g/L。它是提高油层孔隙性(溶解作用)和堵塞孔隙(沉淀作用)的媒介物，它在油层中的这种潜在作用，一直延续至现在。当在油层中注入低矿化度的淡水、两种不配伍的水相遇时，会产
14、生新生垢矿的沉淀。最普遍的沉淀垢为硫酸盐垢和碳酸盐垢，如尕斯库勒油田、马岭油田均已发现了碳酸盐垢、硫酸盐类垢(马岭油出为硫酸钡、腮垢尕斯库勒为碳酸钙垢)。由于近井地带压力释放而造成的结垢和油层中的新生矿物的沉淀堵塞地层导致油井产量下降、注水量降低。迫使油藏工程师和开发专家不得不采用防垢剂和其它增产措施提高油井产量。,第二节 低渗透油层的孔隙类型 定量研究油层孔隙系统的方法，目的主要还是依赖于铸体技术、压汞和吸附法，以及光刻显微仿真透明模型和油层真实模型。以间接和直接方式，观察孔隙、喉道分布形态和组合类型以及油水在孔喉系统个的流动特征。,一、孔隙依据备油囚的实际资料划分为五类,1剩余粒间孔隙：
15、又称为原生粒间孔。研究表明，在一些胶结致密的砂岩中，由于颗粒的镶嵌，没有剩余孔隙，它们实际上是次生加大的石英。但在另一些砂岩中，颗粒之间虽然紧密接触，似仍留有孔隙，石英次生加大仅出现在孔隙壁上。这些实例充分说明，目前观察到的粒间孔，实际是受成岩改造作用后的剩余粒间孔。如朝长地区的扶余油层，由于石英和长石等自生矿物的生长，使原生正常的粒间孔缩小成为剩余粒间孔；鄯善油田的三间房油层，中末被充填的孔隙空间并不发育，仅占15.2；克拉玛依下乌尔禾组油层中的粒间孔，因后生改造变化仅占27。不论是剩余粒间孔还是粒间孔都是最理想的储油空间，是低渗透油层中主要孔隙类型之一。,2、溶蚀孔它是低渗透油层中广泛存在的一种孔隙。文献报道的溶浊孔类型很多，如粒间溶孔、扩大溶孔、铸膜孔、胶结物溶孔等。 溶蚀孔是低渗油层的主要类型。据11个油田的统计，溶蚀孔为57.59、居主要孔隙类型中的第1位。如鄯善油田的j2S、J2x油层，溶孔占72.63，火烧山平地泉组油层溶孔占70；松辽盆地朝长地区的扶余油层，溶孔占有效扎隙度的3一67。安塞油田长6油层溶孔占29.3。长62油层溶孔占孔隙的84，长63油层溶孔占92，而且随深度增加溶孔有增加的趋势。 溶孔和剩余粒间孔是低渗透油层中的主要孔隙类型，是决定油层物性好坏的主要因素。它是低渗和特低渗透油层中的主要渗流通道。,
