基于恒速壓汞技術的特低超低滲砂巖儲層微觀孔喉特征研究

2012-11-22 01:45:57馬永平大陸動力學國家重點實驗室西北大學地質學系陜西西安710069

長江大學學報(自科版) 2012年22期

馬永平，孫衛 (大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質學系，陜西西安 710069)

琚惠姣 (甘肅省煤炭地質勘察院，甘肅蘭州 730000)

董鳳娟 (西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065)

馬永平，孫衛 (大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質學系，陜西西安 710069)

琚惠姣 (甘肅省煤炭地質勘察院，甘肅蘭州 730000)

董鳳娟 (西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065)

應用恒速壓汞技術對蘇里格氣田西區盒8段特低、超低滲砂巖儲層的微觀孔喉特征進行了研究。該類儲層孔隙半徑分布范圍變化不大，對儲層滲透率影響不明顯，儲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系；毛細管壓力曲線揭示出在不同的開發階段，孔隙和喉道對開發效果的影響程度不同，處于開發中后期的特低、超低滲砂巖儲層，注重對于喉道的開發至關重要。

恒速壓汞技術；特低-超低滲砂巖儲層；孔喉特征

隨著先進實驗測試方法的逐步應用，低滲透儲層微觀孔隙結構研究從早期的孔隙結構形態分析，到定性、半定量研究，再到目前的恒速壓汞技術，能夠將孔隙、喉道分開，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盒8段4塊代表性樣品進行了恒速壓汞測試，分別從孔隙特征、喉道特征、孔喉比特征以及毛細管曲線變化特征等方面進行研究，以期揭示該類儲層的微觀結構。

1 樣品測試

選取了研究區具有代表性的4塊巖心樣品進行恒速壓汞測試(見表1)。結果顯示，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、超低滲砂巖儲層。

表1 樣品主要參數統計表

2 參數分析

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系稱為儲集巖的孔隙結構[4]。流體沿著復雜的孔隙系統流動時，要經歷一系列交替著的孔隙和喉道，恒速壓汞測試技術以準靜態的方式(0.00005ml/min)向巖樣喉道及孔隙內注入汞，通過汞壓力的波動測得孔隙和喉道的大小及數量，實現定量研究孔隙、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、超低滲砂巖儲層孔隙半徑分布相對集中，對儲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，并且大喉道出現的頻率明顯增高。對于滲透率小于1×10-3μm2的1、2、3號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系(R2=0.8586)。由此可以看出，喉道是控制特低、超低滲砂巖儲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，流體流動時的滲流阻力就越大，開發效果往往不好；反之，則表明孔喉之間的差異較小，流體滲流時的滲流阻力小，開發效果則相對較好。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的百分含量逐漸增大，且孔喉半徑比峰值向小值區移動。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相關性(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、超低滲砂巖儲層中流體的滲流能力影響顯著，孔隙、喉道的配置關系在很大程度上決定著開發效果的好壞。

圖3 平均喉道半徑與滲透率關系圖4 孔喉半徑比分布曲線

2.3毛細管曲線特征

相對于常規壓汞實驗，恒速壓汞技術不僅提供了總的毛細管曲線，同時能夠給出孔隙、喉道的進汞曲線以定量表征孔隙、喉道半徑大小及其之間的配置關系。從4塊樣品的毛細管曲線特征(見圖6)分析發現，總體上，隨著滲透率的增大，排驅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入其所連通的孔隙內，在進汞壓力較低時，孔隙對總的毛細管曲線變化特征起主要控制作用，隨著進汞壓力的增大，汞逐漸進入小喉道所控制的孔隙，直至有效孔隙全部被汞充滿后，汞進一步進入更為細小的喉道，此時喉道完全控制了總的毛細管曲線變化特征。因此，對于特低、超低滲砂巖儲層，開發初期上產階段應注重對孔隙的開發，而到了開發中后期，應將挖潛重點放在對喉道的開發上。