塔里木盆地石炭系海相碎屑岩油藏微观剩余油形成机理与分布特征

doi:10.11743/ogg20210608

摘要/Abstract

摘要：

为揭示塔里木盆地石炭系A油藏水驱开发末期剩余油潜力，综合利用水驱过程的CT扫描检测、高温高压条件下水驱后含油薄片观察和高温高压微观刻蚀模型水驱油实验3种实验手段，揭示了西部某A油藏石炭系底部的海相储层剩余油形成机理，明确了水驱开发末期的剩余油类型及潜力分布，并提出了三次采油建议。研究结果表明：受注入水剥离作用、突进分隔作用、绕流作用和捕获作用影响，剩余油分布呈现整体分散、局部斑块状富集的特点；剩余油类型可划分为孔喉充填型、孔内半充填型、孔壁油膜型、分散油滴型、喉道滞留型和角隅型6种。其中，水驱中水洗区域的孔内半充填型和分散油滴型剩余油，呈分散状，占65.4%，潜力最大；水驱未波及区域内的孔喉充填型剩余油，呈斑块状富集，占21.0%，潜力次之。建议用表面活性剂驱或天然气驱进行挖潜。

关键词: 驱替实验, 剩余油形成机理, 微观剩余油分布, 海相碎屑岩油藏, 石炭系, 塔里木盆地

Abstract:

Three experiments including CT scanning during flooding, post-flooding observation of oil-bearing thin sections under high temperature and pressure, and water flooding under high temperature and pressure by microscopic etching model, are utilized to disclose the formation mechanisms of remaining oil, their types and distribution at the end of water flooding in the marine A reservoir at the bottom of the Carboniferous system, western Tarim Basin, and strategies of enhanced oil recovery (EOR) are proposed. The results show that the remaining oil is in dispersed distribution as a whole and features patchy enrichment, due to the stripping, fingering, by-passing and capturing effects; accordingly, the remaining oil can be categorized into 6 types including pore throat filling, pore half-filling, oil film on pore walls, dispersed oil droplets, throat retention and pore corner retention. Among others, the pore half-filling type and dispersed oil droplet type in the flooded areas, account for 65.4% of the total, the highest in production potential, followed by pore throat filling type in non-swept zones, which features patchy enrichment, accounting for 21%, with lower production potential. In this regard, the surfactant or gas flooding is suggested to enhance oil recovery.

Key words: flooding experiment, formation mechanism of remaining oil, microscopic distribution of remaining oil, marine clastic reservoir, Carboniferous, Tarim Basin

中图分类号:

TE327

孙廷彬,林承焰,王玲. 塔里木盆地石炭系海相碎屑岩油藏微观剩余油形成机理与分布特征[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(6): 1334-1343. doi: 10.11743/ogg20210608 Tingbin Sun,Chengyan Lin,Ling Wang. Microscopic formation mechanisms and distribution patterns of remaining oil in the marine clastic reservoirs of the Carboniferous, Tarim Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2021, 42(6): 1334-1343. doi: 10.11743/ogg20210608

图/表 7

图1

图2

表1

表2

图3

图4

表3

参考文献 21

1	马永生, 黎茂稳, 蔡勋育, 等. 中国海相深层油气富集机理与勘探开发: 研究现状、关键技术瓶颈与基础科学问题[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41 (4): 655- 672.
	Ma Yongsheng , Li Maowen , Cai Xunyu , et al. Mechanisms and exploitation of deep marine petroleum accumulations in China: Advances, technological bottlenecks and basic scientific problems[J]. Oil & Gas Geology, 2020, 41 (4): 655- 672.
2	计秉玉, 王友启, 张莉. 基于地质储量结构变化的采收率演变趋势[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41 (6): 1257- 1262.
	Ji Bingyu , Wang Youqi , Zhang Li . Research on overall recovery rate variations of dynamically changing OOIP[J]. Oil & Gas Geolo-gy, 2020, 41 (6): 1257- 1262.
3	廉培庆, 高文彬, 汤翔, 等. 基于CT扫描图像的碳酸盐岩油藏孔隙分类方法[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41 (4): 852- 861.
	Lian Peiqing , Gao Wenbin , Tang Xiang , et al. Workflow for pore-type classification of carbonate reservoirs based on CT scanned ima-ges[J]. Oil & Gas Geology, 2020, 41 (4): 852- 861.
4	朱可丹, 张友, 林彤, 等. 基于CT成像的白云岩储层孔喉非均质性分析——以塔东古城地区奥陶系GC601井鹰三段为例[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41 (4): 862- 873.
	Zhu Kedan , Zhang You , Lin Tong , et al. Pore-throat heterogeneity in dolomite reservoirs based on CT imaging: A case study of the 3rd member of the Ordovician Yingshan Formation in Well GC601 in Gucheng area, eastern Tarim Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2020, 41 (4): 862- 873.
5	高建, 韩冬, 王家禄, 等. 应用CT成像技术研究岩心水驱含油饱和度分布特征[J]. 新疆石油地质, 2009, 32 (2): 269- 271.
	Gao Jian , Han Dong , Wang Jialu , et al. Application of CT scanning image technique to study of oil saturation distribution in core displacement test[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2009, 32 (2): 269- 271.
6	孙卫, 史成恩, 赵惊蛰, 等. X-CT扫描成像技术在特低渗透储层微观孔隙结构及渗流机理研究中的应用——以西峰油田庄19井区长8₂储层为例[J]. 地质学报, 2006, 80 (5): 775- 779. doi: 10.3321/j.issn:0001-5717.2006.05.020
	Sun Wei , Shi Chengen , Zhao Jingzhe , et al. Application of X-CT scanned image technique in the research of micro-pore texture and percolation mechanism in ultra-permeable oil field——Taking an example from Chang 8₂ Formation in the Xifeng oil field[J]. Acta Geologica Sinica, 2006, 80 (5): 775- 779. doi: 10.3321/j.issn:0001-5717.2006.05.020
7	杨明杰, 高明阳, 高殿福, 等. 含油岩石的荧光特征研究[J]. 矿物岩石, 1998, 18 (3): 106- 111.
	Yang Mingjie , Gao Mingyang , Gao Dianfu , et al. The oily rock fluorescence characteristics[J]. Jmneral Petrol, 1998, 18 (3): 106- 111.
8	马德华, 耿长喜, 赵斌. 朝阳沟油田荧光显微图像资料应用方法研究[J]. 录井工程, 2007, 18 (3): 34- 37. doi: 10.3969/j.issn.1672-9803.2007.03.010
	Ma Dehua , Geng Changxi , Zhao Bin . Study on the application method of fluorescence micro image data for Chaoyanggou Oilfield[J]. Logging Engineering, 2007, 18 (3): 34- 37. doi: 10.3969/j.issn.1672-9803.2007.03.010
9	Donaldson E C , Thomas R D . Microscopic observations of oil displacement in water-wet and oil-wet systems[J]. Society of Petroleum Engineers of AIME, 1971, SPE 3555, 1- 5.
10	Huh D G , Cochrane T D , Kovarlk F S . The effect of microscopic heterogeneity on CO₂-foam mobility: Part l——Mechanistic Study[J]. Society of Petroleum Engineers of AIME, 1989, SPE17359, 872- 879.
11	郭尚平, 黄延章, 马效武, 等. 多相系统渗流的微观实验研究[J]. 石油学报, 1984, 5 (1): 59- 65.
	Guo Shangping , Huang Yanzhang , Ma Xiaowu , et al. Microscopic researches on multiphase flow through porous media[J]. Acta Petrolei Sinica, 1984, 5 (1): 59- 65.
12	朱义吾, 徐安新, 吕旭明, 等. 长庆油田延安组油层光刻显微孔隙模型水驱油研究[J]. 石油学报, 1989, 10 (3): 40- 46.
	Zhu Yiwu , Xu Anxin , Liu Yaoming , et al. Oil water displacement experiments in glass micromodels for Yanan reservoir rocks, Changqing Oilfield[J]. Acta Petrolei Sinica, 1989, 10 (3): 40- 46.
13	唐国庆. 应用微观透明模型研究枣园油田孔二段油藏水驱残余油形成机理[J]. 石油油勘探与开发, 1992, 19 (5): 75- 79.
	Tang Guoqing . A visible micro-model study of the mechanism of residual after flooding in K₂, Zaoyuan Oilfield[J]. Petroleum Exploration and Development, 1992, 19 (5): 75- 79.
14	石占中, 王志章, 纪友亮. 储层渗流特征及原油微观分布模式[J]. 油气地质与采收率, 2002, 9 (6): 41- 42, 61. doi: 10.3969/j.issn.1009-9603.2002.06.015
	Shi Zhanzhong , Wang Zhizhang , Ji Youliang . Reservoir seepage flow characteristic and the microscopic distribution pattern of crude oil[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2002, 9 (6): 41- 42, 61. doi: 10.3969/j.issn.1009-9603.2002.06.015
15	李中锋, 何顺利, 杨文新, 等. 微观物理模拟水驱油实验及残余油分布分形特征研究[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2006, 30 (3): 67- 76. doi: 10.3321/j.issn:1000-5870.2006.03.015
	Li Zhongfeng , He Shunli , Yang Wenxin , et al. Physical simulation experiment of water driving by micro-model and fractal features of residual oil distribution[J]. Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science), 2006, 30 (3): 67- 76. doi: 10.3321/j.issn:1000-5870.2006.03.015
16	Sohrabi M , Henderson G D , Tehrani D H , et al. Visualisation of oil recovery by water alternating gas (WAG) injection using high pressure micromodels-oil-wet systems[J]. Society of Petroleum Engineers of AIME, 2001, SPE 63000, 1- 7.
17	Shariatpanahi S F , Dastyari A , Bashukooh B , et al. Visualization expetiments on immiscible gas and water injection by using 2D-fractured glass micromodels[J]. Society of Petroleum Engineers of AIME, 2005, SPE 93537, 2- 9.
18	Crescent C , Rekdal A , Abraiz A , et al. A pore level study of MIOR displacement mechanisms in glass micromodels using rhodococcus sp. 094[J]. Society of Petroleum Engineers of AIME, 2008, SPE 110134, 1- 20.
19	袁庆峰, 朱丽莉, 陆会民, 等. 水驱油田晚期开发特征及提高采收率主攻方向[J]. 大庆石油地质与开发, 2019, 38 (5): 34- 40.
	Yuan Qingfeng , Zhu Lili , Lu Huimin , et al. Development characteristics and main tackled EOR research direction for the waterflooded oilfield at the late stage[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2019, 38 (5): 34- 40.
20	鲁瑞彬, 胡琳, 刘双琪, 等. 水驱油高倍驱替实验驱油效率计算新方法[J]. 断块油气田, 2019, 26 (05): 601- 604.
	Lu Ruibin , Hu Lin , Liu Shuangqi , et al. A new method for calculating oil displacement efficiency of high water flooding displacement experiment[J]. Fault-Block Oil and Gas Field, 2019, 26 (05): 601- 604.
21	赵国忠, 尹芝林, 匡铁, 等. 大庆油田水驱油藏模拟特色技术[J]. 大庆石油地质与开发, 2019, 38 (5): 204- 212.
	Zhao Guozhong , Yin Zhilin , Kuang Tie , et al. Characteristic simulating techniques of the water flooded reservoirs in Daqing Oilfield[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2019, 38 (5): 204- 212.

类型		毛管压力曲线参数		铸体薄片图像分析		类型占比/%	岩性
类型		孔喉半径/μm	渗透率/（10^-3 μm²）	孔隙直径/μm	喉道直径/μm	类型占比/%	岩性
Ⅰ（粗喉）	Ⅰ_g（高渗）	＞10	＞500	＞95	＞35.0	3.5	中砂岩
Ⅱ（中喉）	Ⅱ_g（高渗）	5 ~ 10	> 500	75 ~ 95	28.0 ~ 35.0	17.0	细砂岩
Ⅱ（中喉）	Ⅱ_z（中渗）	5 ~ 10	50 ~ 500	67 ~ 75	25.0 ~ 28.0	37.6	细砂岩
Ⅲ（细喉）	Ⅲ_z（中渗）	1 ~ 5	50 ~ 500	64 ~ 67	23.5 ~ 25.0	28.9	细砂岩
	Ⅲ_d（低渗）	1 ~ 5	10 ~ 50	58 ~ 64	20.5 ~ 23.5	9.6	粉砂岩
	Ⅲ_td（特低渗）	1 ~ 5	1 ~ 10	48 ~ 58	17.5 ~ 20.5	1.9	粉砂岩
Ⅳ（微细喉）	Ⅳ_td（特低渗）	＜1	1 ~ 10	＜48	＜17.5	1.3	粉砂岩

实验类型	样品及参数				实验条件
实验类型	样品编号	岩性	渗透率/（10^-3μm²）	孔隙结构	温度/℃	围压/MPa	实验用油
水驱过程的CT扫描检测	CT-1	细砂岩	154.0（液测）	Ⅱ_Z	50	5.5	用实际井口原油，按照地层原油粘度进行配比
水驱过程的CT扫描检测	CT-2	细砂岩	65.6（液测）	Ⅲ_Z	50	5.5	用实际井口原油，按照地层原油粘度进行配比
水驱后含油薄片观察	SQY-1	细砂岩	144.9（气测）	Ⅱ_Z	100	39.0 ~ 41.0	实际井口原油加天然气，按照地层原油粘度配比
	SQY-2	细砂岩	471.8（气测）	Ⅱ_Z
	SQY-3	细砂岩	475.1（气测）	Ⅱ_Z
	SQY-4	细砂岩	279.0（气测）	Ⅱ_Z
	SQY-5	细砂岩	26.0（液测）	Ⅲ_Z	100	39.0
微观刻蚀模型驱油	FZ-1	—	—	Ⅰ_g	100	30.0 ~ 35.0	煤油
	FZ-2	—	—	Ⅱ_g
	FZ-3，FZ-4，FZ-5	—	—	Ⅱ_z
	FZ-5，FZ-5	—	—	Ⅲ_z

剩余油形成机理	驱替液波及效率	机理分析	分布模式	剩余油分布模式及特征	比例/ %
突进分隔作用	波及效率高			孔内分散油珠分散分布	10.1
剥离作用	波及效率中等			孔内半饱和状分散分布	55.3
毛细管绕流作用	未波及/ 弱波及			孔内饱和状斑状和片状富集	21.0
油润湿捕获作用	波及效率高			孔内膜状零散分布	4.8
角隅捕获作用	波及效率高			孔内角状星点状分布	3.0
细喉道捕获作用	波及效率中等			喉道夹持油滴状星点状分布	3.8

[1]	林波, 云露, 李海英, 肖重阳, 张旭, 廖茂辉, 韩俊, 王鹏, 徐学纯. 塔里木盆地顺北5号走滑断层空间结构及其油气关系[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(6): 1344-1353,1400.
[2]	林潼, 王铜山, 潘文庆, 袁文芳, 李秋芬, 马卫. 埋藏过程中膏岩封闭有效性演化特征——以塔里木盆地寒武系深层膏岩盖层为例[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(6): 1354-1364.
[3]	陈家旭, 王斌, 郭小文, 曹自成, 刘永立, 耿锋, 张旭友, 徐豪, 赵建新. 应用方解石激光原位U-Pb同位素定年确定多旋回叠合盆地油气成藏绝对时间——以塔里木盆地塔河油田为例[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(6): 1365-1375.
[4]	张东东, 刘文汇, 王晓锋, 罗厚勇, 王庆涛, 李忆宁, 李风娇. 深层油气藏成因类型及其特征[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(5): 1169-1180.
[5]	刘永立, 尤东华, 李海英, 高利君, 蒋宏, 张卫峰, 鲍芳. 超深层碳酸盐岩层系硅质岩储层表征与评价——以塔里木盆地塔深6井为例[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(3): 547-556.
[6]	张君龙, 胡明毅, 汪爱云, 张斌, 闫博, 何香香. 塔里木盆地古城台缘带寒武系丘滩体沉积构型特征及储层分布规律[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(3): 557-569.
[7]	何光玉, 曹自成, 姚泽伟, 廖天奇, 林波. 塔里木盆地古城地区古生界垒-扭叠合复合断层-裂缝体模型[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(3): 587-594.
[8]	林煜, 李相文, 陈康, 张银涛, 臧殿光, 郁智. 深层海相碳酸盐岩储层地震预测关键技术与效果——以四川盆地震旦系-寒武系与塔里木盆地奥陶系油气藏为例[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(3): 717-727.
[9]	陈槚俊, 何登发, 孙方源, 田方磊. 塔北隆起晚奥陶世—中泥盆世古隆起格局演变[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(2): 285-298.
[10]	宁飞, 云金表, 李建交, 宋海明, 赵亮东. 塔里木盆地巴楚隆起西南缘构造特征与勘探前景[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(2): 299-308.
[11]	易士威, 李明鹏, 范土芝, 杨帆, 方辉, 黄福喜, 金武弟. 塔里木盆地库车坳陷克拉苏和东秋断层上盘勘探突破方向[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(2): 309-324.
[12]	张永, 郑孟林, 陈槚俊, 邓铭哲, 田方磊, 张伟康, 李英强. 塔里木盆地巴楚隆起玛扎塔格断裂带几何学与运动学特征[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(2): 325-337.
[13]	王珂, 张荣虎, 王俊鹏, 孙雄伟, 杨学君. 超深层致密砂岩储层构造裂缝分布特征及其成因——以塔里木盆地库车前陆冲断带克深气田为例[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(2): 338-353.
[14]	田方磊, 彭妙, 韩俊, 陈槚俊, 马德波, 毛丹凤. 塔里木盆地中部深层-超深层地震波组特征及其地质意义[J]. 石油与天然气地质, 2021, 42(2): 354-369.
[15]	张天付, 黄理力, 倪新锋, 熊冉, 杨果, 孟广仁, 郑剑锋, 陈薇. 塔里木盆地柯坪地区下寒武统吾松格尔组岩性组合及其成因和勘探意义——亚洲第一深井轮探1井突破的启示[J]. 石油与天然气地质, 2020, 41(5): 928-940.