§5--1開發(fā)過程中的油藏地質(zhì)變化

1、第五章 開發(fā)過程中的油藏特征,油藏投入開發(fā)以后，隨著油氣的采出與驅替劑的注入，油藏流體的分布及性質(zhì)、油藏的壓力溫度、甚至油層巖石的性質(zhì)都將發(fā)生不可忽視的變化。這些變化有些對油氣開采有利，有些則對油田開發(fā)不利。在油藏注水開發(fā)的過程中，油層巖石水洗水淹也有其自身的變化規(guī)律。了解并掌握發(fā)生這些變化的原因及對油田開發(fā)的影響程度，可以幫助我們在油田開發(fā)工作中掌握和控制開發(fā)進程，趨利避害，以獲取油田開發(fā)的最佳效果。,§5—1 開發(fā)過程中

2、的油藏地質(zhì)變化,油藏投入開發(fā)以后，或者由于油氣采出引起的油層壓力下降，或者由于注水注氣(汽)補充能量引起的壓力上升，或者由于注入水與油層巖石的相互作用，以及其它一些變化等等，常常導致油藏地質(zhì)條件出現(xiàn)這樣那樣的變化。研究這些變化的原因及其對油藏開發(fā)的影響，對于掌握油藏地質(zhì)特點與改進提高開發(fā)效果，都有著重要的實際意義。,一、油層巖石潤濕性變化,潤濕性是巖石和流體之間相互作用的基本物理性質(zhì)，儲集層巖石的潤濕性是儲集層最重要的儲集---滲流特征

3、。所謂油層巖石的潤濕性，是指在地層條件下，當存在兩種非混相流體時，某一流體在巖石表面附著或延展的傾向性。在巖石---油---水體系中，油層巖石潤濕性表現(xiàn)為某種流體在與巖石表面的分子力作用下自發(fā)地驅趕另一種流體的能力。,油層巖石潤濕性變化,如果某種巖石在油藏條件下能夠讓原油在其表面附著或延展，巖石的這種性質(zhì)稱為親油性或油濕，這種巖石稱為親油巖石，這種流體稱為潤濕相流體(另一種流體則稱為非潤濕相)；如果某種巖石在油藏條件下能夠讓水在其表面

4、附著或延展，巖石的這種性質(zhì)則稱為親水性或水濕，這種巖石則稱為親水巖石(圖5-1-1)。,圖5-1-1 油、水、巖石潤濕情況,油層巖石潤濕性變化,潤濕性是油層巖石的一項重要的物理性質(zhì)，它在一定程度上控制著油水在巖石孔隙中的流動和分布，它對束縛水飽和度、殘余油飽和度、相對滲透率、水驅油效率等均有重要影響。1．油層巖石潤濕性的影響因素影響油層巖石潤濕性的因素較多，主要影響因素如下。,油層巖石潤濕性變化,(1)巖石的礦物成分

5、 儲集層巖石是由多種礦物構成的。研究表明，許多儲集層巖石具有非均勻潤濕的特性，一些礦物組成的巖石顆粒表面可能親水，而另一些礦物組成的巖石顆粒表面可能親油。儲集層巖石的潤濕性是這些礦物潤濕性的綜合或平均后的總體表現(xiàn)。自然界中常見的親水礦物有：石英、云母、長石、粘土等硅酸鹽和鋁硅酸鹽類礦物、以及石灰石、白云石等碳酸鹽類礦物和硫酸鹽類礦物。當水滴在這些礦物表面上時，因其潤濕接觸角小于900，表現(xiàn)為延伸附著的浸潤現(xiàn)象，顯示出親水性。,油層巖石

6、潤濕性變化,常見的親油礦物有：硫磺、滑石、石墨、硫化物類礦物。水滴在這些礦物表面上時，因其潤濕接觸角大于900，顯示為不浸潤的珠滴狀，它們也稱為憎水礦物。粘土礦物對巖石的潤濕性有較大影響。粘土礦物一般是親水的，特別是蒙脫石的吸水能力很強，顯示出較強的親水性，最親水的是水云母組成的粘土。有些粘土礦物含有鐵，如鮞狀綠泥石粘土，鐵具有從原油中吸附表面活性物質(zhì)的能力，當其覆蓋在巖石顆粒表面時，可以局部改變巖石表面為親油。,油層巖石潤濕性變化,

7、(2)流體性質(zhì)流體性質(zhì)可以顯著改變巖石表面的潤濕性。這主要表現(xiàn)在兩個方面： ①水中的表面活性物質(zhì)濃度。一定量的表面活性物質(zhì)在巖石表面吸附，將會使巖石潤濕性發(fā)生變化，甚至完全改變固體表面的潤濕性。三次采油中常用的活性水驅、堿性水驅即是利用的這一原理。此外，水中存在某些金屬離子也會改變巖石的潤濕性，例如，在水中加入銅離子時，就會出現(xiàn)潤濕性反轉現(xiàn)象。,油層巖石潤濕性變化,②石油中某些極性物質(zhì)的含量。石油中的非烴物質(zhì)與瀝青物質(zhì)是主要的

8、極性物質(zhì)，它們對各種油層巖石表面的潤濕性都有影響，其影響的程度取決于極性物質(zhì)的含量及性質(zhì)。例如，石油中的瀝青質(zhì)極易吸附在巖石表面使其顯示親油特征，而且，瀝青質(zhì)的吸附能力很強，以至用常規(guī)的巖石清洗方法都不能去掉。(3)固液兩相接觸時間的長短 油層巖石與流體接觸時間的長短，對巖石潤濕性有一定影響。大慶油田曾做過這樣的試驗，將已知潤濕性的巖心樣品洗凈烘干并飽和地層水，然后浸泡于模擬油中20、30、60、90天后測定其潤濕性，結果發(fā)現(xiàn)浸泡時

9、間越長，其親油性明顯增強。,油層巖石潤濕性變化,（4）粘土礦物含量與分布粘土礦物在砂巖孔隙中的分布可以分為三種類型：分立質(zhì)點式（分散式）、內(nèi)襯式（薄層式）與橋塞式（搭橋式）。其粘土含量以分立質(zhì)點型最低，后二者較高。大量實踐研究認為，粘土礦物的含量及分布對油層巖石的潤濕性有明顯影響：分散粘土以分立質(zhì)點式為主的砂巖儲集層一般顯示偏親油；分散粘土以內(nèi)襯式為主的砂巖儲集層一般顯示偏親水；分散粘土以橋塞式為主的砂巖儲集層更親水。,油層巖石潤濕

10、性變化,粘土礦物顯著改變油層潤濕性的原因在于：粘土本身的強烈親水性及其特殊的層狀結構所形成的極大的比表面積。由于粘土礦物的這種特性，大量附著在碎屑巖顆粒表面形成內(nèi)襯式和橋塞式的粘土便可以吸附大量的地層水從而改變巖石顆粒的表面潤濕性。因此，粘土礦物在砂巖儲集層中的含量及分布，應是影響其潤濕性的重要因素。,油層巖石潤濕性變化,2、油層巖石潤濕性在注水開發(fā)過程中的變化在油田投入注水開發(fā)以后，隨著開發(fā)時間的延長與注入水量的增加，油層巖石孔隙中

11、的含水飽和度將逐漸增大，油層巖石與注入水接觸的時間也逐漸增加，因此油層巖石表面的潤濕性將出現(xiàn)變化，其親水性將逐漸增強而親油性將逐漸減弱。大慶油田水淹前后檢查井取心的潤濕性測定結果表明：水淹層的吸油量下降，吸水量增加，除個別油層由偏親油轉化為中間潤濕性外，其余多數(shù)油層已由偏親油轉化為偏親水（見圖5-1-2）。室內(nèi)油層巖石長期水沖刷實驗也證實了上述潤濕性的轉化。,圖5-1-2不同注水開發(fā)時期油層潤濕性對比圖,油層巖石潤濕性變化,3、潤濕性變

12、化對開發(fā)效果的影響室內(nèi)試驗與現(xiàn)場生產(chǎn)資料都表明，親水油層較親油油層的注水開發(fā)效果更好，在同樣注入水量或同樣注入孔隙體積倍數(shù)時，親水油層可以獲得比親油油層高得多的原油采收率。根據(jù)江漢油田試驗資料，當注入0.7倍孔隙體積的水時，親油油層的采收率為21.7％，而親水油層的采收率為33.6％。此外，親水油層無水與低含水采油期較長，開采經(jīng)濟效益較好，而親油油層無水及低含水采油期均短，開采經(jīng)濟效益較差。,油層巖石潤濕性變化,親水油層比親油油層驅油

13、效果好的原因，一是注入水主要沿親水巖石顆粒表面迂回曲折運動，容易驅出親水巖石孔隙中的石油，僅在較大孔道的中間留下孤立的剩余油滴；而注入水在親油巖石中總是選擇大孔道高滲透通道竄進，其巖石孔壁上的油膜與孔隙狹小處的石油則難于被注入水驅出(見圖5-1-3)。二是在親水油層中，毛管力作用可以作為細小孔道中油水交換的動力促使小孔道中的石油被驅替出；而對于親油油層，注入水的毛管力作用則常常成為驅油的阻力。,圖5-1-3親油巖石與親水巖石驅油過程圖,

14、油層巖石潤濕性變化,4、注水開發(fā)中潤濕性轉變的利用由于親水油層具備水驅采收率高、開發(fā)效果好的優(yōu)點，如何利用注水開發(fā)過程中油層潤濕性逐漸向親水方向轉變這一特點來獲取更好的開發(fā)效果，便成為油田開發(fā)工作者著重研究的一個問題。國內(nèi)新疆、江漢等許多油田對親水油藏在高含水開發(fā)期間較多地采用間歇注水、變強度注水等方法，大多取得明顯的效果，即是利用了這一特點。,油層巖石潤濕性變化,所謂間歇注水，又稱脈沖注水，它是在井組或油田進入高含水期間采用的一種控

15、制含水上升并提高水驅油效率的注水方式。當井組或油田進入高含水(含水75％以上)時，繼續(xù)采用原有方式注水則會使含水不斷升高并且大量產(chǎn)水。而停止注水又會使油層壓力很快下降導致產(chǎn)量迅速降低，使油田生產(chǎn)面臨兩難。這時，對親水油層來說，一個較好的解決辦法就是轉變注水方式，改連續(xù)注水為間歇注水或變強度注水。,油層巖石潤濕性變化,間歇注水就是讓注水井以一定的時間周期進行正常注水和停注，比可以注半月(或10天、20天、1月、2月等)停半月(或更長或較短

16、的時間)，在停注時由于水驅作用減緩，親水油層的細小孔道中就會出現(xiàn)比較強烈的毛管力自吸排油的作用，這有利于提高水驅效率。與此同時，由于停注，周圍油井的產(chǎn)水量也會出現(xiàn)明顯甚至很大的減少，這有利于控制含水上升速度。雖然停注會使油層壓力下降，從而導致產(chǎn)液量出現(xiàn)下降，但由于停注時間較短，因而影響不會大，而且隨后不久就會恢復注水，從而使油層壓力保持在一個適當?shù)乃?。間歇注水的停注與復注的時間周期可以在實踐中逐漸摸索優(yōu)化完善，以能夠有效控制含水上升速

17、度并保持油井一定的地層壓力水平為基本前提，逐漸進行摸索試驗。,油層巖石潤濕性變化,由于間歇注水有一個停注周期，在有些油藏會出現(xiàn)明顯的壓力下降，使產(chǎn)量出現(xiàn)較大的減少，于是人們又摸索出變強度注水的方式，以一定的時間周期改變注水井日注水量的大?。磸姸龋?，比如，一段時間日注水100m3,另一段時間日注水150m3，這樣周期性地改變注水強度，在油層內(nèi)部造成水動力激動，在低注期可以發(fā)揮毛管力作用，以此改善注水驅替狀況，控制含水上升并提高驅油效率。

18、,二、油層孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,油藏注入水對油層孔隙結構和儲滲性質(zhì)都會產(chǎn)生較大影響。這種影響主要在于注入水的機械沖刷作用和水化學作用，也與注入水中各種含有物的物理化學作用有關。油田注入水中包含機械雜質(zhì)、溶于水中的鹽類、氧氣和生存于水中的細菌，若注入的是含油污水，則水中還含有乳狀的原油微滴、天然氣和各種化學劑等物質(zhì)。因此，注入水對油層的影響和作用是十分復雜的，需要具體分析。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,1、注入水對油層巖石的作用(1)注

19、入水對粘土礦物的作用碎屑巖儲集層中普遍存在粘土礦物。這些粘土礦物多以膠結物或填隙物的形式存在于巖石喉道和孔隙中，它們的存在形式和數(shù)量的多少嚴重制約和影響巖石的滲透性。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,注入水對粘土礦物的作用有兩種，一是水化作用，另一個是沖刷搬移作用。這兩種作用同時存在，油層特點不同，表現(xiàn)出來的結果也不同。粘土礦物中的蒙脫石對水有極強的敏感性，特別是鈉蒙脫石，遇水可膨脹至原體積的6--10倍；并且膨脹后迅速解體，在流體作用下

20、產(chǎn)生移動，堵塞細小喉道，造成地層傷害。伊利石、高嶺石也有類似的性質(zhì)。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,油層注水后，油層中水敏的粘土礦物遇水膨脹，結構破壞。注入水的沖刷作用將結構破壞后的粘土礦物微粒從原處搬走，在其它孔喉細小的地方聚積，或從油井中采出。水驅之后，由于水的搬移---聚積作用，總的說來是使原來粘土礦物少的地方更少，多的地方更多；在水流孔道中心上的被沖散、搬走，在孔隙的角落中富集。這樣的結果是大孔道更暢通，小孔道反而可能被堵塞，使兩者的

21、差異加劇。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,(2)注入水對巖石顆粒的溶蝕作用 注入水除對粘土礦物有影響以外，對造巖礦物也會產(chǎn)生一定的作用，最常見的作用是溶蝕作用。雖然巖石及其礦物的溶解度很低，但長期積累作用的結果也是可觀的。一般來說，長石、巖屑類顆粒相對易于發(fā)生溶蝕，而石英則不易被注入水溶蝕。但在某些特殊情況下，也會出現(xiàn)例外，比如，在注蒸汽開采稠油中，就曾發(fā)現(xiàn)注入蒸汽對石英顆粒的明顯溶蝕現(xiàn)象。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,在注水開發(fā)油田中，

22、通常采出水的礦化度總是高于注入水的礦化度，說明水在驅油過程中，總是溶解了一部分鹽類，并把它帶出地面，這樣日積月累的作用結果，就可能使孔隙有所增大。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,(3)注入水機械雜質(zhì)對油層的傷害注入水中的機械雜質(zhì)種類很多，這些雜質(zhì)基本上都是對油層孔隙起堵塞作用。水中機械雜質(zhì)粒徑與孔隙喉道直徑的匹配情況不同，堵塞的情況也不同。在用實際注入水和人工配制的含有一定雜質(zhì)的水樣進行室內(nèi)巖心注水試驗時，也驗證了這點。大慶油田對注采關系

23、密切的兩對井進行過系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)粒徑在16微米以上的顆粒全部留在地層中，粒徑在1.58---16微米之間的顆粒部分留在地層中，粒徑小于1.58微米的顆粒全部采出。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,從上面的分析研究可以看出，粘土礦物的破碎、運移和再沉積作用以及水中的機械雜質(zhì)的堵塞作用對中低滲透油層(損害)更為嚴重，而對于高滲透率的好油層，主要是堵塞中、小孔隙，在一定條件下，大孔道反而更暢通。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,2．注水開發(fā)中油層孔隙度和滲透

24、率的變化在注水開發(fā)過程中，油層的孔隙度和滲透率都會發(fā)生一定的變化。其總體變化規(guī)律如下：①高滲透油層主要由于注入水的水化作用、沖刷搬移作用和溶蝕作用，將使?jié)B透率和孔隙度逐漸增大；而低滲透油層主要由于遇水膨脹破碎的粘土微粒以及注入水中的機械雜質(zhì)對喉道和孔隙的堵塞作用；使油層的滲透率和孔隙度逐漸降低。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,②同一油層內(nèi)部，局部較大的喉道和孔隙，隨部分膠結物和填隙物被沖刷搬移，其滲透率和孔隙度將逐漸增加，而局部細小喉道和

25、孔隙主要發(fā)生堵塞，使得滲透率和孔隙度將更加降低。③相比之下，油層經(jīng)過一定程度的水洗以后，其孔隙度變化的幅度較小，而滲透率的變化幅度則較大。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,3、油層結垢問題水中溶解的礦物鹽類，產(chǎn)生各種離子；其中鉀離子、鈉離子、氯離子等不會形成沉淀而析出晶體，但另外一些離子，如鈣離子、鎂離子、碳酸根離子（CO32-）、硫酸根離子（SO42-）等，在一定條件下，則可能生成沉淀，析出晶體，占據(jù)孔隙空間，使油層結垢。,孔隙結構和儲滲

26、性質(zhì)變化,油層結垢不嚴重時，一般不易發(fā)現(xiàn)。但有的油田，如長慶馬嶺油田、新疆百口泉油田等，結垢情況就比較嚴重。我們以馬嶺油田為例說明。（1）油層結垢的證據(jù)和表現(xiàn)一是取出的巖心中發(fā)現(xiàn)有垢。馬嶺油田中區(qū)延10層，在距注水井50-300m的3口取心井中，發(fā)現(xiàn)57％的巖樣孔隙中存在鋇、鍶等鹽類，說明確有結垢現(xiàn)象。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,二是油井和注水井堵塞現(xiàn)象嚴重。油井堵塞主要表現(xiàn)為地層壓力超過原始地層壓力2---6MPa，但動液面和單井日

27、產(chǎn)液量仍然很低。馬嶺油田發(fā)現(xiàn)堵塞井110口。試井反映油層有傷害，如馬嶺油田的北189井，3年內(nèi)5次測試，有效滲透率由4.62×10-3平方微米下降到1.30×10-3平方微米。 注水井堵塞主要表現(xiàn)為吸水能力下降。注水初期泵壓15.0MPa，單井日注能力42.0m3，目前泵壓已提高到18.0MPa，單井日注能力反而下降到38.9m3。吸水厚度也不斷減少。如對中一區(qū)10口井27層的統(tǒng)計，注水砂層厚度122.2m，198

28、6年吸水厚度105.2m，占86％，1989年吸水厚度下降為74.9m，只占61.3％。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,(2)結垢機理和實驗觀察 注入水與地層水不配伍是地層結垢的主要原因。馬嶺油田的注入水為洛河層地層水，含有大量的硫酸根離子，含量為813-1100mg／L，油層水中含有572—4000mg／L的鈣離子及少量的鋇離子、鍶離子。當注入水與地層水接觸，就會產(chǎn)生硫酸鈣、硫酸鋇沉淀。硫酸鈣，特別是硫酸鋇、硫酸鍶都是難溶解的重礦物

29、，對油層的堵塞和危害非常嚴重。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,為查清油層結垢情況，長慶油田研制出油層巖心的微觀模型，用油層水和注入水試驗，并通過顯微攝像來觀察兩種水在巖心中混合后發(fā)生的結垢現(xiàn)象。通過電鏡掃描和能譜分析看出，油層結垢主要是含鍶重晶石、石膏和碳酸鈣為主的混合物，其晶體生長在大孔隙里，以孔壁上的粘土微粒為晶核逐步生長起來。,孔隙結構和儲滲性質(zhì)變化,由于孔壁附近水流速度較慢，兩種水混合得比較充分，又有大量的粘土微粒作為結晶核心，所以容

30、易結垢。試驗中同時發(fā)現(xiàn)，早期在大孔隙里形成的垢晶體微粒，在水流的作用下遷移，堵在小喉道處，并逐步長成較大的晶體。油層結垢對注水開采油藏的正常生產(chǎn)影響很大，因而在選擇注水用的水源時，一定要注意與油層水配伍，以防止發(fā)生化學反應，產(chǎn)生沉淀結垢。,三、油層溫度變化,油藏流體的流動能力尤其原油粘度受溫度影響很大。一般來說，溫度下降10℃，原油粘度將增加一倍左右。因此，研究油層溫度變化，對分析評價油田開發(fā)效果和存在問題有重要意義。1．地層溫度變

31、化的一般規(guī)律 地殼淺表的溫度變化具有一定的規(guī)律性。由地表向下，大致可以劃分為三個溫度變化帶：即淺表變溫帶(即外熱帶)、地下恒溫帶(中性層)、地下增溫帶(內(nèi)熱帶)。,油層溫度變化,(1)淺表變溫帶：淺表變溫帶主要受太陽輻射的影響，使地殼淺表的溫度發(fā)生日變化和年變化。一般情況下，日變溫帶影響的深度為1---2m，年變溫帶影響的深度約為日變溫帶深度的15倍左右，即15---30m左右。 (2)地下恒溫帶：地下恒溫帶是地球內(nèi)熱與

32、太陽輻射熱相互影響達到平衡的地帶。地下恒溫帶很薄，可視為一個面。在恒溫帶內(nèi)的溫度基本保持恒定，其深度一般采用淺表變溫帶的底面深度，即地下15---30m深處為恒溫帶。,油層溫度變化,(3)地下增溫帶：主要由于地球內(nèi)熱的影響，在地下恒溫帶以下，隨著深度增加，溫度將逐漸增高，故稱地下增溫帶。此帶由地表以下15---30m一直延續(xù)到地殼深處，相比之下前兩帶僅為薄薄的一層而已。2、地溫梯度地殼溫度隨深度的變化率，稱為地溫梯度，它是表征地層溫

33、度狀況的一個重要的地質(zhì)---地球物理參數(shù)。,油層溫度變化,地溫梯度可按下式計算： 公式中： -----地溫梯度 -----深度H處的溫度 -----平均地面溫度或地下恒溫帶溫度 -----井下測溫點與恒溫帶深度之差,油層溫度變化,地溫梯度的單位一般用℃／100m，也可用℃／km。地殼的平均地溫梯度約為3℃／100m。由于地球熱力場的不均勻性，各處的地溫梯度差別較大。地球的平均地溫梯度(3℃／

34、100m)稱為正常地溫梯度，低于此值為地溫梯度的負異常；高于此值為地溫梯度的正異常。 一般來說，在構造活動帶附近的地溫梯度較高，而在穩(wěn)定地區(qū)的中間部位地溫梯度一般較低。,油層溫度變化,3．注水開發(fā)中油層溫度變化 稀油油藏埋藏深度一般在1000-4000m，極淺者也有400-500m(更淺者多為稠油，一般不適于常規(guī)注水開發(fā))。油田注水多采用地表水或淺層地下水，其溫度一般較油藏溫度低很多。因此，在注水開發(fā)油田的過程中，長期向

35、油層大量注入冷水，就將在一定程度上引起油層溫度下降，從而影響油田開發(fā)效果。,油層溫度變化,許多油田都監(jiān)測到注水導致油層溫度下降的現(xiàn)象。根據(jù)大慶油田小井距試驗區(qū)的油層溫度監(jiān)測資料，在大慶油田的原始油層溫度36---45℃左右、注入水溫度15℃左右、注入水與地層溫差20—30℃的條件下，注水引起的溫度變化大多局限在注水井周圍100m左右的范圍，一般不超過150m。在注水井周圍的地層溫度下降較大，溫度下降平均為7---9℃左右，在采油井附近則

36、溫度變化不大。,油層溫度變化,油層溫度下降，將直接導致原油粘度的上升。一般而論，溫度下降10℃，原油粘度將增加一倍左右。粘度的增加將導致原油的流動性變差，流動阻力增大，使得油井產(chǎn)量降低，油田開發(fā)效果變差。關于注水對油田開發(fā)效果的影響，已有一些研究成果。一般認為，注冷水對開發(fā)效果的影響在開采初期表現(xiàn)不明顯，原因在于注水時間不長，注入水量不多，影響范圍不大；但在注水程度較高的中后期，其影響將逐漸顯現(xiàn)。,油層溫度變化,由于影響油田開發(fā)效果的

37、因素很多，很難從實際的油井或油田中剔除其它因素而單獨統(tǒng)計出注水冷卻油層造成的產(chǎn)量下降。根據(jù)大慶油田的研究，注冷水影響的采收率一般在2％左右；在井距很小時(大慶的小井距試驗區(qū)井距為150m)可能增加到5％甚至更高。故此應當指出的是，注水開發(fā)油田由于溫度下降使采收率有所降低，但這與注水驅油所增加的采收率相比，只能算很少一部分，決不能因此而否定注水開發(fā)油田的巨大成效。,四、原油性質(zhì)變化,在油田開發(fā)過程中，由于油藏壓力溫度的變化，以及注入水與油

38、氣的物理化學作用，將會使原油性質(zhì)發(fā)生變化。研究這些變化，對于把握油藏注采特征與動態(tài)規(guī)律、分析評價開發(fā)效果，都有著重要的實際意義。,原油性質(zhì)變化,1．地面原油性質(zhì)變化 采出地面的脫氣原油的性質(zhì)變化，可以通過采油井井口取樣方便地進行連續(xù)監(jiān)測。各個油田均有大量實際資料證明，隨著開采時間的延長與采出程度的增加，采出地面的脫氣原油，其密度和粘度都是逐漸上升的(圖5-1-3)。此外，隨著開采時間的延長與采出程度的增加，原油平均分子量

39、與膠質(zhì)含量也有不同程度的增加，而環(huán)烷酸含量則有所下降。,圖5-1-4原油粘度與含水率的關系,原油性質(zhì)變化,出現(xiàn)上述變化的原因，歸納起來主要有以下三點。(1)原油中輕組分流動性好優(yōu)先采出 原油是烴類物質(zhì)的復雜混合物，其中的輕組分由于流動性較重組分為好，因而容易從地層深部(或遠處)流向井底并優(yōu)先采出。這就導致油田開采越到后期，油藏中的重組分含量會越漸增高，原油粘度與密度會逐漸上升。,原油性質(zhì)變化,（2）注入水對原油的氧化油田注入

40、水一般都含有一定量的溶解氧，大慶油田注入水中溶解氧含量為（3--7）×10-6，而采出水中不存在溶解氧，說明注入水中的溶解氧已全部消耗在油層中。氧化作用使原油的分子量增大，膠質(zhì)含量增加，這顯然會使原油密度與粘度上升，使原油的流動性變差，開發(fā)效果受到影響。許多油田都有邊底水入侵使油水接觸帶原油氧化密度增加的例子，例如前蘇聯(lián)的阿塞拜疆油田、巴拉哈內(nèi)--薩布奇--拉馬尼油田、比納格多油田，美國的堪薩斯油田，都有油水接觸帶原油密度增高

41、的報道。,原油性質(zhì)變化,(3)注入水對原油輕組分的溶解 原油中烴類化合物在水中有一定的溶解度，不同烴類在水中的溶解度不同。一般而論，烷烴溶解度最小，芳烴最大，環(huán)烷烴居中。各族烴類在水中的溶解度均隨分子量增大而減小。大慶油田通過對采出水中的溶解有機物分析結果發(fā)現(xiàn)，采出水有機物含量達1.3880---1.6904g／L，其中除含有56％--59％的烷烴化合物外，還含有23％--26％的芳烴化合物與17％—19％的非烴化合物。由于注入

42、水對原油輕組分的溶解，從而導致原油平均分子量增大，密度、粘度增加。環(huán)烷酸能很好地溶于水，隨著注入水對環(huán)烷酸的溶解流失，原油中環(huán)烷酸含量下降是必然的。,原油性質(zhì)變化,2．地層原油性質(zhì)變化 關于地層原油性質(zhì)的變化，大慶油田曾做過專門的研究。隨著油田開發(fā)時間的延長與水洗程度的增加，地層原油的飽和壓力、地層油粘度、溶解氣油比都有明顯變化：①飽和壓力出現(xiàn)下降，并且隨含水率的增加，飽和壓力下降幅度增大(圖5-1-4)；②溶解氣油比下降，

43、并且隨含水率的增加，溶解氣油比下降幅度增大(圖5-1-5)；③地層油密度、粘度隨著含水的增加逐漸上升(參見圖5-1-3)。,圖5-1-5 地層油飽和壓力與含水關系,圖5-1-6地層油溶解氣油比與含水關系,原油性質(zhì)變化,出現(xiàn)上述變化的原因，主要的仍是兩條：注入水對原油中輕組分的溶解和注入水對原油的氧化。注入水對原油輕組分的溶解使得原油中的溶解氣量減少較多，其飽和壓力下降與溶解氣油比下降是必然的，這也會引起地層油密度與粘度的增加，更何況注

44、入水對原油的氧化也將促使地層油密度增高與原油粘度的上升。,五、斷層裂縫變化,斷層與裂縫是多數(shù)油田普遍存在的一種地質(zhì)現(xiàn)象。地層巖石在應力作用下發(fā)生破裂，有相對位移者稱斷層(或斷裂)，無明顯位移者稱裂縫。斷層與裂縫在油田開發(fā)過程中的狀況與變化，對地下油水運動、驅油效率和油田開發(fā)效果都有重要影響。,斷層裂縫變化,1．油田開發(fā)過程中斷層的變化 斷層在其形成、發(fā)展、直至穩(wěn)定階段，斷層面是開啟的，斷層是不封閉的，或者說斷層是活動的。

45、在斷層形成或定型并趨于沉寂以后，由于機械充填與水化學積淀，斷層面及其附近的斷裂破碎帶將逐漸被充填、膠結，使斷層封閉起來。許多具斷層圈閉或斷層遮擋條件的油藏的存在，證明了斷層在定型并趨于沉寂以后的封閉性。,斷層裂縫變化,在油田注水開發(fā)過程中，主要由于油藏地層壓力的變化，以及注入水使粘土礦物膨脹導致的地應力變化，就有可能誘發(fā)某些斷層復活，導致斷層不密封、沿斷層發(fā)生水竄水淹，斷層附近的井出現(xiàn)套管錯斷、變形、損壞。,斷層裂縫變化,關于斷層復活的

46、問題，一些油田時有報道。大慶油田1號斷層（此斷層位于薩爾圖構造高點附近，長3．5km，斷距134m，傾角500，為一條北西--南東向的正斷層）就是一條現(xiàn)今復活的斷層（是一條由于注入水進入斷層面而被誘發(fā)復活的斷層）。此外，大慶油田在注水開發(fā)過程中還發(fā)現(xiàn)，其油水井套管損壞的原因主要在于薩零組泥頁巖進水，造成巖石機械強度下降，在地應力作用下出現(xiàn)滑動，從而導致油水井套管變形、錯斷。,斷層裂縫變化,顯然，斷層復活對油田開發(fā)不利，需要加以控制?？刂?/p>

47、的方法主要有：設計規(guī)劃注水井點應盡量避開斷層；沿斷層附近慎用強注(例如高壓力注水、大注入量注水、壓裂增注等)和強采(例如大型壓裂、大泵深抽等)的強烈的開發(fā)手段；鉆遇斷層的井應采用嚴格的鉆、完井措施(例如增加技術套管程序，嚴格的固井措施等)，以保證固井質(zhì)量等。,斷層裂縫變化,2．油田開發(fā)過程中裂縫的變化 裂縫按其成因可劃分為成巖裂縫、構造裂縫、風化裂縫三類。成巖裂縫是一種早期形成的裂縫，它在碎屑巖、碳酸鹽巖、火山巖等各種巖類中都可

48、發(fā)育，只是由于成巖環(huán)境條件的不同，成巖裂縫在各種巖類及各具體巖層中的發(fā)育程度與發(fā)育規(guī)模有很大的差異。構造裂縫與風化裂縫都是在成巖以后的次生改造作用下形成的裂縫。二者不同之處在于，構造裂縫是構造應力作用的結果，,斷層裂縫變化,因而主要發(fā)育在構造應力集中的部位或巖石性質(zhì)較脆容易破裂的巖層中；而風化裂縫則是在巖層出露地表遭受風化剝蝕淋濾作用下所成，因而只發(fā)育在古風化帶上。上述三類裂縫在形成以后，都會經(jīng)歷一定程度的后生改造作用，多數(shù)裂縫都有程度