恒速壓汞及核磁共振在低滲透儲層評價中的應用

崔連訓

（中國石化河南油田分公司 采油二廠，河南 唐河473400）

1 寶北區塊的基本情況及主力層

寶北區塊［1］構造上為長軸狀高陡背斜，東北翼陡（30°～50°）、西南翼緩（12°～13°），長短軸之比為6∶1～6.3∶1。構造圈閉面積3.5～4.9km2，閉合高度100m，內部小斷層發育，落實各級斷層22條，油氣水分布主要受背斜控制。平均孔隙度為13%，平均滲透率為19×10－3μm2，主要油層平均滲透率為30×10－3μm2左右。平均有效厚度／砂層厚度，寶北I油組為7.75／12.7，Ⅱ油組為24.5／37.6，Ⅲ油組為23／36.6。地質儲量為8.864 2×106t，可采儲量2.216 2×106t，最終采收率標定為25%；到2007年底，采出程度為15.3%，剩余可采儲量為9.7%。現在處于非主力層起主要貢獻階段。

統計了寶浪油田寶北區塊所有1 325塊樣品的滲透率，進行了分析研究。從圖1中可以看出：滲透率＜1×10－3μm2的樣品占17%，1×10－3～10×10－3μm2的占42%，＞10×10－3μm2的占41%；也就是＜10×10－3μm2的特低滲樣品占全部的近60%。

圖1 滲透率統計圖Fig.1 Permeability charts

統計資料表明，特低滲儲層占了絕對多數，從微觀劃分來說，開發中后期它們不是該區的主力層，但非主力層對于油田后續的開采具有重要意義。對于早期開采，該區塊的主力層滲透率較好，因此，提供產量的主要儲層滲透率都在10×10－3μm2以上；但是中后期改區塊的產量主要由滲透率＜10×10－3μm2的儲層提供。

從資料及研究可知，滲透率＜10×10－3μm2的儲層開發技術政策界限、開發指標計算、開發措施等與平均為近30×10－3μm2儲層的開發技術政策界限、開發指標計算等是不一樣的。該區塊目前生產技術政策界限是以滲透率為近30×10－3μm2來制定的，比如井距。根據資料：＜10×10－3μm2的儲層為非主力層，而這樣的非主力層占了近60%。到2007年底，寶北區塊的采出程度大概是15%，標定的最終采收率為25%，說明還有10%的剩余可采儲量。前期開采中，占40%的主力層已經貢獻了近15%，當然這也有一小部分是非主力層的；那么，剩余的10%中的絕大部分就應該來自這些非主力儲層。

資料［2］還認為：＜1×10－3μm2的儲層定義為蓋層，武漢地質大學研究者認為＜3×10－3μm2的儲層就是蓋層。但是，通過現有先進技術的研究和現場實踐，＜1×10－3μm2的儲層仍然具有開采價值，長慶油田已經證明了這點。有學者［3］通過對大港、長慶等油田的統計，對低滲透儲層蓋層的劃分上限為0.08×10－3μm2。對于中高滲透層，也許1×10－3μm2的儲層不具有開發價值；但對于特低滲儲層，滲透率為1×10－3μm2的儲層是否具有開發價值則需要進行重新認識。本文將通過恒速壓汞技術和核磁共振技術來對這一問題進行研究和闡述。

如果用平均值為25×10－3～30×10－3μm2的滲透率來代替數量并不是少數的滲透率＜10×10－3μm2的儲層來評價和計算各參數，顯然是有高估的可能。但這樣高的平均滲透率本身沒有問題，也就是它針對的是較好的儲層開發，只是忽略了相當數量的特低滲儲層。因此，需要對不同層位的滲透率和可動流體飽和度有準確的認識，從而為開發不同層位的技術政策界限提供依據。

2 恒速壓汞技術

恒速壓汞［3－5］較之普通壓汞的優點在于它能準確直接測量孔隙和喉道的大小及分布，而普通壓汞技術則是通過壓汞曲線求得孔喉的籠統信息。對于高滲透油藏來說，孔喉的籠統信息足以描述和認識該儲層的流動特性；但是低滲和特低滲油藏需要準確知道喉道信息而不是孔隙，因為喉道大小是低滲透油藏滲透率的控制性因素。

圖2與圖3分別是儲層孔隙半徑和平均喉道半徑與滲透率關系曲線。對比研究平均喉道半徑與平均孔隙半徑與滲透率的關系，結果顯示：氣測滲透率與孔隙半徑關系不明顯，無論滲透率怎么變化，平均孔隙半徑基本保持不變；而滲透率與平均喉道半徑存在明顯的相關關系，并隨著氣測滲透率的增加而增加。結合前面的孔隙與喉道的分布特征，說明了儲層滲透率主要受喉道控制而不是受孔隙控制。對于低滲透礫巖來說，喉道是儲層滲透率的控制性因素，對于儲層微觀孔隙結構的研究應該主要集中于喉道特征的研究。

圖2 孔隙分布曲線圖Fig.2 Curves of porosity distribution

圖3 喉道分布曲線圖Fig.3 Curves of throat distribution

圖4和圖5顯示滲透率與孔隙半徑之間沒有明顯的相關性，無論滲透率大小，其平均孔隙半徑都沒有明顯變化；但滲透率與喉道半徑則具有很好的相關性，滲透率越大，其平均喉道半徑越大。

根據資料對本次實驗進行分類（＜10×10－3μm2的儲層，表1）。從表1中可以看出：Ⅳ類儲層占了50%，說明非主力儲層的開采難度較大。當喉道＜0.5μm時，滲透率也＜0.5×10－3μm2就認為開采非常困難。

圖4 滲透率與平均孔隙半徑關系Fig.4 The relationship between permeability and average pore radius

圖5 滲透率與平均喉道半徑關系Fig.5 The relationship between permeability and average throat radius

表1 儲層分類Table 1 Reservoir classification

3 核磁共振技術

3.1 對可動流體飽和度的研究

對飽和流體（水或油）的巖樣進行核磁共振T2測量時，得到的T2弛豫時間大小取決于流體分子受到孔隙固體表面作用力的強弱，因此，T2弛豫時間的大小是孔隙（孔隙大小、孔隙形態）、礦物（礦物成分、礦物表面性質）和流體（流體類型、流體黏度）等因素的綜合反映，利用巖樣內流體的核磁共振T2弛豫時間的大小及其分布特征，可對巖樣孔隙內流體的賦存狀態進行分析［6－11］。當流體受到孔隙固體表面的作用力很強時（如微小孔隙內的流體或較大孔隙內與固體表面緊密相接觸的流體），流體的T2弛豫時間很短，流體處于束縛或不可動狀態，稱之為束縛流體或不可動流體。反之，當流體受到孔隙固體表面的作用力較弱時（如較大孔隙內與固體表面不是緊密相接觸的流體），流體的T2弛豫時間較大，流體處于自由或可動狀態，稱之為自由流體或可動流體。

對寶北區塊24塊巖心可動流體飽和度與滲透率關系的統計結果（圖6）可以清楚地發現：儲層的可動流體飽和度隨滲透率的增加而增加，呈現出較好的正相關關系。當滲透率（K）為0.1×10－3μm2＜K＜1×10－3μm2，可動流體飽和度（sφ）為20%＜sφ＜40%；當滲透率≥1×10－3μm2，可動流體飽和度≥40%。通過多年的研究認為：可動流體飽和度≤20%（對應滲透率≤0.1×10－3μm2）時，基本不具有開采價值。從圖6可以看出，該區滲透率基本為?0.1×10－3μm2，說明該區具有一定的開采價值。

圖6 滲透率與可動流體飽和度關系Fig.6 The relationship between permeability and movable fluid saturation

3.2 對不同級別孔隙內流體動用程度研究

從圖7可以看出，小孔隙的采出程度與大中孔隙的采出程度是相反的。隨著滲透率的增大，小孔隙的采出程度逐漸降低，而大中孔隙的采出程度則逐漸增加。

圖7 滲透率與采出程度關系Fig.7 The relationship between permeability and degree of recovery

在低滲透巖心中，小孔隙小喉道主要靠毛細管的滲吸作用。而在高滲透率巖心中，滲流速率較快，流體從大孔隙大喉道中竄流，因此，小孔隙幾乎不可能形成滲吸原理。對于低滲透巖心水驅油過程中，驅替速度非常慢，因此，對于親水巖石來說，水就沿著孔道壁優先前進；最終，在孔隙喉道壁面形成一層水膜，將非潤濕相的油包裹在中間，因此，大孔隙中的油就很少采出。這主要靠的是巖石的潤濕性原理，而不是驅替原理。對于高滲透巖心水驅過程中，驅替速度較快，盡管是親水巖石，但水還沒有來得及沿孔道壁面前進而被外力所驅替，因此，大孔道中的油在水驅的作用下而被采出，它靠的是驅替力，而潤濕性原理在這里基本不會得到明顯的體現。

4 結論及認識

a.寶北區塊的主力層平均滲透率為近30×10－3μm2，占整個區塊的40%，非主力層為滲透率＜10×10－3μm2，占整個區塊的60%。＜10×10－3μm2的特低滲儲層的滲流機理與較高滲透率的滲流機理具有較大差別，因此，后續開發技術政策及指標計算等應進行相應調整。

b.通過恒速壓汞研究，喉道才是儲層滲透率的控制性因素，而非孔隙。寶北區塊非主力層喉道物性一般。

c.通過核磁共振研究，寶北區塊的可動流體飽和度整體較好，說明具有較大開發潛力。

d.隨著滲透率的增大，小孔隙內的采出程度逐漸降低，而大中孔隙的采出程度則逐漸增加。這主要是由于驅替速度引起的滲流機理不同所造成的。

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