鄂爾多斯盆地南部延長組儲層微觀孔隙結構特征

鄧南濤，段昕婷，楊 超，張 慶，陳義國

(陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075)

鄂爾多斯盆地南部延長組儲層微觀孔隙結構特征

鄧南濤，段昕婷，楊 超，張 慶，陳義國

(陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075)

統計與分析鄂爾多斯盆地南部延長組84口井具有代表性的139塊樣品的典型孔隙結構特征參數，探討其與物性及驅油效率的關系。結果表明鄂爾多斯盆地南部延長組孔隙結構參數中的排驅壓力、中值壓力與物性呈負相關性，中值半徑、喉道直徑均值、分選系數與物性呈正相關性，孔隙結構系數、均質系數與物性基本不具有相關性；驅油效率與孔隙結構參數之間存在一定的相關關系，總體而言，孔隙結構對驅油效率影響的機理較復雜，非簡單的線性關系。

鄂爾多斯盆地；延長組；孔隙結構參數；驅油效率

儲集層的孔隙結構特征是指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，它是影響儲層儲集流體能力和油氣采收率的主要因素。毛細管壓力曲線實驗是間接研究儲層微觀孔隙結構的一種有效方法，通常通過以下參數來表征孔隙結構特征：排驅壓力大小、喉道半徑中值大小、飽和度中值壓力大小、分選系數、喉道直徑均值、結構特征參數、最大進汞飽和度和退汞效率等[1-6]，此外還可以通過毛管壓力的曲線形態來了解孔隙結構[7-9]。本文通過統計分析鄂爾多斯盆地南部延長組84口井具有代表性的139塊樣品的典型孔隙結構特征參數，探討其與物性及驅油效率的關系。

1 孔隙結構參數與物性的相關性分析

1.1 排驅壓力與物性的關系

排驅壓力是過最大孔喉半徑作橫軸平行線，其與毛管壓力軸相交處的壓力值，是用非潤濕相排驅潤濕相時，非潤濕相的前沿曲面突破最大孔隙喉道而連續地進入巖樣并將潤濕相排驅出去時的壓力值，亦即使非潤濕相在孔隙中連續運動的初始壓力，它是評價巖石儲集性能好壞的主要參數之一。一般來說，巖石物性越好，排驅壓力越小，最大連通喉道半徑越大，反之亦然。研究區延長組砂巖儲層排驅壓力較高，為 0.09～8.18 MPa，平均值為2.05 MPa，表明儲層孔隙度和滲透率相對較低。孔隙度和滲透率與排驅壓力具有較好的負相關性(圖1a)，隨著儲層物性變好，大孔喉增多，排驅壓力變小，反之，排驅壓力越大對應儲層孔滲性能越差。

1.2 中值壓力和中值半徑與物性的關系

毛管中值壓力是指進汞飽和度達到50%時所對應的毛管壓力值，它是孔喉大小分布趨勢的量度，是儲層油氣產出能力的標志。研究區中值壓力變化較大，介于0.47～47.34 MPa，平均值為14.83 MPa，表明儲集巖巖性致密，儲層的滲流能力較差，非均質性強，若不進行壓裂改造，儲層產油能力將非常弱。中值壓力與孔隙度和滲透率呈較好的負相關性，隨著物性變差，中值壓力越大，巖石也越致密(圖1b)， 部分樣品投點相對散亂相關性不甚明顯,可能是由于儲層喉道連通性較差或以微孔隙類型為主，連通性差，反映儲層孔隙結構類型復雜，孔喉匹配性較差。

中值喉道半徑是在毛管壓力曲線實驗中進汞飽和度達到50%時所對應的喉道半徑，是孔喉大小和分布趨勢的量度，反映總的孔隙喉道大小受到巖石的物理、化學成因及隨后的任何變化的影響，儲層的孔喉一般呈近正態曲線，中值喉道半徑越大，儲層孔隙結構越好。研究區延長組儲層中值半徑一般為0.014～1.127 μm，平均值為0.094 μm，總體分布比較分散，多數分布在0.01～0.05 μm，中值半徑整體值偏小，影響儲層的物性，反映出研究區延長組儲層以微細喉道為主，微喉道、細喉道次之，喉道分布范圍寬且極不均勻導致儲層超低滲，儲層非均質性強。中值喉道半徑與物性呈現出較好的正相關性(圖1c)，隨著物性變好而增大，且與滲透率的相關性更好些。

圖1 排驅壓力等孔隙結構參數與物性相關性

1.3 喉道直徑均值與物性的關系

喉道直徑均值能更好的反映儲層微觀孔隙結構及其連通性的好壞，研究區喉道直徑均值一般為0.06～3.79 μm，平均值為0.05 μm，屬于微細-細喉道類型儲層。由于儲層為低孔、特低滲儲層，因此喉道直徑均值的大小與儲層的儲集性能相對應，與物性具有正相關性(圖2a)，且與滲透率的相關性更好些，即喉道直徑均值越大，儲層儲集空間就越大，有效孔隙度值就越大，滲透率相對也就越好。

1.4 分選系數與物性的關系

分選系數是反映孔喉集中程度(孔喉大小分布的均一程度)的參數，分選系數越小，表明儲層的分選性越好，孔喉大小分布越均一，毛管壓力曲線越與X軸接近平行，孔喉分選較差時，毛細管壓力曲線是傾斜的。分選系數小于 0.35，為分選極好，分選系數0.84～1.4，為分選中等，分選系數大于3，為分選極差。研究區延長組儲層分選系數變化范圍較大，0.06～13.29，平均值為 1.34，表明孔喉分選性一般，與物性呈現較好的正相關性(圖3b)，隨著分選系數的增大，孔隙度和滲透率均表現出增大的趨勢。這是因為在儲層普遍具有細喉道時，如果出現一些粗喉道，比如砂巖儲層發育裂縫和層間縫等粗喉道時儲層的滲透率可以得到極大的提高，結果就形成了喉道的分選性和變化系數增大現象。

1.5 孔隙結構系數與物性的關系

孔隙結構系數表征了真實巖心與假想的等長和等截面積平行圓柱狀毛管束模型之間的差別，其值是影響這種差別的各種綜合因素的度量，表示流體在孔隙中的滲流迂回程度，即孔隙結構系數越大，孔隙彎曲迂回的程度越強烈。一般來說，中、高滲儲層的孔隙結構系數隨著滲透率的增大而降低，即儲層的迂曲度減小，從而減小了儲層中油水流動的難度。研究區延長組儲層孔隙結構系數0.01～13.26，多數樣品的喉道結構系數小于1(圖2c)，分布較分散，與儲層孔隙度、滲透率基本不具有相關性，即孔隙彎曲迂回的程度對本研究區的儲層物性影響不大。

1.6 均質系數與物性的關系

在中、高滲儲層中，均質系數與物性具有很好的相關性，而研究區屬于低孔、特低滲儲層，均質系數為0.05～0.88，分布較為分散，均質系數與儲層孔隙度、滲透率基本不具有相關性(圖2d)，即砂巖均質程度對本研究區的儲層物性影響不大。

2 孔隙結構參數與驅油效率的關系

注水開發油田，水驅油效率一直是人們關注的重點，不同的儲層具有不同的孔隙結構類型，從而具有不同的驅油效率。儲層的微觀孔隙結構特征對水驅油效率的影響機理較為復雜，陳永生等研究認為，退貢效率是研究孔喉非均質性的重要參數，它對驅油效率影響明顯，退貢效率越高，驅油效率越高；退汞效率越低，油層孔喉非均質性越嚴重，水驅油效果越差[10-12]。因此可以利用相關分析方法統計它們孔隙結構參數與退汞效率之間的相關關系，在此基礎上探討控制驅油效率的因素。

圖2 喉道直徑均值等孔隙結構參數與物性相關性

通過退汞效率與各孔喉大小參數(排驅壓力、中值半徑、喉直徑均值)的相關性分析(圖3)，發現退汞效率與排驅壓力呈正相關性，而與中值半徑相關性不明顯，中值半徑小于0.05 μm時，部分退汞效率也很高，說明部分儲層中連通孔隙的喉道發育較好，起到了較好的連通作用，使得退出汞飽和度增高，喉道直徑均值與退汞效率表現出的正相關性亦說明了這一點。孔喉均質性研究表明(圖3)，研究區延長組儲層孔喉分選性中偏差、分布較分散，具有中等偏強的非均質性，表征孔喉分選性的分選系數與退汞效率相關性不明顯，但和均質系數存在較好的相關性，砂巖均質程度越好，退汞效率越高，表明在研究區延長組儲層中砂巖均質程度對驅油效率有影響作用。隨著巖樣束縛水飽和度的增加，退汞效率增加，表明具有較高束縛水飽和度的巖樣，由于油相占據微孔隙和小孔隙的體積少，油相在開發中易被水驅替，因此表現出相對高的驅油效率。

綜上所述，研究區延長組儲層的驅油效率與孔隙結構參數之間存在一定的相關關系，隨著孔隙度、滲透率、孔隙喉道大小尤其是連通孔隙的喉道大小、砂巖均質程度及束縛水飽和度的增加，驅油效率增高，而與中值半徑及分選系數之間相關性較差，但總體而言，孔隙結構對驅油效率影響的機理較復雜，非簡單的線性關系。

3 結論

(1)鄂爾多斯盆地南部延長組儲層孔隙結構和儲層物性具有相關性，排驅壓力、中值壓力與物性呈負相關性，中值半徑、喉道直徑均值、分選系數、退汞效率與物性呈正相關性，孔隙結構系數、均質系數與物性基本不具有相關性。

圖3 退汞效率與典型孔隙結構參數相關性

(2)鄂爾多斯盆地南部延長組儲層的驅油效率與孔隙結構參數之間存在一定的相關關系，隨著孔隙度、滲透率、孔隙喉道大小尤其是連通孔隙的喉道大小、砂巖均質程度及束縛水飽和度的增加，驅油效率增高，而與中值半徑及分選系數之間相關性較差。

(3)孔隙結構對驅油效率影響的機理較復雜，非簡單的線性關系，后續可開展巖心微觀模型水驅油實驗，通過油水相對滲透率曲線反映的油水在孔隙介質中的驅油效率，定量分析探討物性和儲層孔隙結構特征對驅油效率的影響。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)05-0071-04

2015-04-29

鄧南濤，博士，1983年生， 2013年畢業于中國石油大學(北京)地質學專業，主要從事石油地質綜合研究工作。

陜西延長石油(集團)有限責任公司2014年科研專項(YCSY2014 KY-A-6)。

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