基于恒速壓汞技術(shù)的特低超低滲砂巖儲(chǔ)層微觀孔喉特征研究

馬永平，孫 衛(wèi) (大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

琚惠姣 (甘肅省煤炭地質(zhì)勘察院，甘肅 蘭州 730000)

董鳳娟 (西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

馬永平，孫 衛(wèi) (大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

琚惠姣 (甘肅省煤炭地質(zhì)勘察院，甘肅 蘭州 730000)

董鳳娟 (西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

應(yīng)用恒速壓汞技術(shù)對蘇里格氣田西區(qū)盒8段特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層的微觀孔喉特征進(jìn)行了研究。該類儲(chǔ)層孔隙半徑分布范圍變化不大，對儲(chǔ)層滲透率影響不明顯，儲(chǔ)層滲透率主要受控于喉道半徑的大小以及孔隙與喉道的配置關(guān)系；毛細(xì)管壓力曲線揭示出在不同的開發(fā)階段，孔隙和喉道對開發(fā)效果的影響程度不同，處于開發(fā)中后期的特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層，注重對于喉道的開發(fā)至關(guān)重要。

恒速壓汞技術(shù)；特低-超低滲砂巖儲(chǔ)層；孔喉特征

隨著先進(jìn)實(shí)驗(yàn)測試方法的逐步應(yīng)用，低滲透儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)研究從早期的孔隙結(jié)構(gòu)形態(tài)分析，到定性、半定量研究，再到目前的恒速壓汞技術(shù)，能夠?qū)⒖紫丁⒑淼婪珠_，定量研究孔隙、喉道的大小及其變化特征等[1-3]。下面，筆者對鄂爾多斯盆地蘇里格氣田西區(qū)盒8段4塊代表性樣品進(jìn)行了恒速壓汞測試，分別從孔隙特征、喉道特征、孔喉比特征以及毛細(xì)管曲線變化特征等方面進(jìn)行研究，以期揭示該類儲(chǔ)層的微觀結(jié)構(gòu)。

1 樣品測試

選取了研究區(qū)具有代表性的4塊巖心樣品進(jìn)行恒速壓汞測試(見表1)。結(jié)果顯示，4塊樣品的孔隙度介于7.26%～13.82%，平均值為8.77%；滲透率介于(0.08～1.42)×10-3μm2，平均值為0.48×10-3μm2，屬于典型特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層。

表1 樣品主要參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 參數(shù)分析

2.1孔喉特征

巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系稱為儲(chǔ)集巖的孔隙結(jié)構(gòu)[4]。流體沿著復(fù)雜的孔隙系統(tǒng)流動(dòng)時(shí)，要經(jīng)歷一系列交替著的孔隙和喉道，恒速壓汞測試技術(shù)以準(zhǔn)靜態(tài)的方式(0.00005ml/min)向巖樣喉道及孔隙內(nèi)注入汞，通過汞壓力的波動(dòng)測得孔隙和喉道的大小及數(shù)量，實(shí)現(xiàn)定量研究孔隙、喉道半徑的大小和分布范圍。從孔隙半徑分布特征可以看出(見圖1)，對于不同滲透率級別的4塊樣品，孔隙半徑大小及其分布范圍變化不大，主要集中在100～200μm之間，峰值基本在120μm左右。可見，特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層孔隙半徑分布相對集中，對儲(chǔ)層滲透率的影響不明顯。

從4塊樣品的喉道半徑分布特征可以看出(見圖2)，隨著樣品滲透率的增大，所對應(yīng)的喉道半徑分布范圍逐漸變寬，大喉道所占比例增大，并且大喉道出現(xiàn)的頻率明顯增高。對于滲透率小于1×10-3μm2的1、2、3號(hào)樣品喉道半徑分布范圍分別在0.2～0.7、0.3～1.0、0.2～1.1μm之間，喉道半徑分布較均勻，分選性相對較好；4號(hào)樣品滲透率為1.42×10-3μm2，喉道半徑分布在0.2～4.3μm之間，分布范圍顯著寬于其他3塊樣品，半徑大于1μm的喉道所占比例明顯增多，喉道半徑分選性差。由圖3也可以看出，平均喉道半徑與滲透率具有良好的線性關(guān)系(R2=0.8586)。由此可以看出，喉道是控制特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層滲流能力的主要因素。

圖1 孔隙半徑分布曲線 圖2 喉道半徑分布曲線

2.2孔喉半徑比特征

孔喉半徑比能夠反映流體的滲流特征，孔喉比越大，說明孔隙、喉道之間的差異越大，流體流動(dòng)時(shí)的滲流阻力就越大，開發(fā)效果往往不好；反之，則表明孔喉之間的差異較小，流體滲流時(shí)的滲流阻力小，開發(fā)效果則相對較好。從4塊樣品的孔喉半徑比分布可以看出(見圖4)，隨著滲透率的增大，樣品的孔喉半徑比分布于小值區(qū)的百分含量逐漸增大，且孔喉半徑比峰值向小值區(qū)移動(dòng)。4塊樣品的孔喉半徑比峰值分別為：300，260，250，100。此外，從圖5可以看出，孔喉半徑比與滲透率有較好的負(fù)相關(guān)性(R2=0.9648)，滲透率隨孔喉半徑比的增大而減小，說明孔喉半徑比對特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層中流體的滲流能力影響顯著，孔隙、喉道的配置關(guān)系在很大程度上決定著開發(fā)效果的好壞。

圖3 平均喉道半徑與滲透率關(guān)系 圖4 孔喉半徑比分布曲線

2.3毛細(xì)管曲線特征

相對于常規(guī)壓汞實(shí)驗(yàn)，恒速壓汞技術(shù)不僅提供了總的毛細(xì)管曲線，同時(shí)能夠給出孔隙、喉道的進(jìn)汞曲線以定量表征孔隙、喉道半徑大小及其之間的配置關(guān)系。從4塊樣品的毛細(xì)管曲線特征(見圖6)分析發(fā)現(xiàn)，總體上，隨著滲透率的增大，排驅(qū)壓力呈依次降低的趨勢。在孔隙半徑變化不大的情況下，汞首先通過大喉道進(jìn)入其所連通的孔隙內(nèi)，在進(jìn)汞壓力較低時(shí)，孔隙對總的毛細(xì)管曲線變化特征起主要控制作用，隨著進(jìn)汞壓力的增大，汞逐漸進(jìn)入小喉道所控制的孔隙，直至有效孔隙全部被汞充滿后，汞進(jìn)一步進(jìn)入更為細(xì)小的喉道，此時(shí)喉道完全控制了總的毛細(xì)管曲線變化特征。因此，對于特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層，開發(fā)初期上產(chǎn)階段應(yīng)注重對孔隙的開發(fā)，而到了開發(fā)中后期，應(yīng)將挖潛重點(diǎn)放在對喉道的開發(fā)上。

圖5 平均孔喉半徑比與滲透率關(guān)系 圖6 毛細(xì)管壓力曲線

3 結(jié) 論

1)對于不同滲透率級別的特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層，孔隙半徑大小對其滲透率的影響不明顯，儲(chǔ)層性質(zhì)主要受喉道控制。

2)特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層的孔喉半徑比與滲透率呈較好的負(fù)相關(guān)性，孔喉半徑比大小及孔喉之間的配置關(guān)系對該類儲(chǔ)層的滲流能力影響效果顯著。

3)毛細(xì)管壓力曲線形態(tài)變化特征揭示出，對于特低、超低滲砂巖儲(chǔ)層，當(dāng)開發(fā)到中后期尤其是挖潛階段，應(yīng)特別重視對于喉道的開發(fā)。

[1]王金勛,楊普華,劉慶杰,等.應(yīng)用恒速壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算相對滲透率曲線[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,27(4):66-69.

[2]孫衛(wèi),楊希濮,高輝.溶孔-粒間孔組合對超低滲透儲(chǔ)層物性的影響:以西峰油田慶陽區(qū)長8油層為例[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,39(3):507-509.

[3]王瑞飛,沈平平,宋子齊,等.特低滲透砂巖油藏儲(chǔ)層微觀孔喉特征[J].石油學(xué)報(bào),2009,30(4):560-563.

[4]羅蜇潭,王允成.油氣儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)[M].北京:科學(xué)出版社,1986:21-22.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.08.014

P618.13

A

1673-1409(2012)08-N044-03

2012-05-13

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05044)。

馬永平(1983-)，男，2006年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛