恒速壓汞法研究低滲透儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征
——以大慶油田為例

慕月

（大慶油田勘探開發(fā)研究院 黑龍江大慶 163712）

大慶探區(qū)非常規(guī)油氣資源豐富，為獲取大慶油田低滲透儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)定量資料，壓汞實驗是最重要的途徑。常規(guī)壓汞實驗只能得出喉道半徑及對應(yīng)的喉道控制的孔喉體積分布，并非是準(zhǔn)確的喉道分布；恒速壓汞在實驗過程中實現(xiàn)了對喉道數(shù)量的測量，確定了儲層孔喉參數(shù)。本文選取大慶油田4區(qū)塊低滲透儲層的18塊巖樣分別進行了壓汞測試，對結(jié)果進行對比分析，并對4個實驗區(qū)塊進行對比，研究微觀孔隙特征，從而為改善油田開發(fā)效果、提高油氣采收率提供可靠的地址依據(jù)。

1 恒速壓汞基本原理

恒速壓汞的實驗原理簡述如下：恒速壓汞以非常低的速度進汞，其進汞速度為0.000001mL/s，如此低的進汞速度保證了準(zhǔn)靜態(tài)進汞過程的發(fā)生。在此過程中，界面張力與接觸角保持不變；進汞前緣所經(jīng)歷的每一個孔隙形狀的變化，都會引起彎月面形狀的改變，從而引起系統(tǒng)毛管壓力的改變，圖1是典型的恒速壓汞壓力波動曲線。通過恒速壓汞實驗，可以獲得有關(guān)孔隙結(jié)構(gòu)方面的豐富信息，如喉道數(shù)量、孔喉比、孔道大小等。實驗采用恒速壓汞儀，進汞壓力0～1000psi（約7Mpa），進汞速度0.000001mL/s，汞與巖芯接觸角140°，界面張力485達因/厘米。

圖1 恒速壓汞壓力波動典型曲線

2 室內(nèi)實驗分析

對采自大慶油田4 個區(qū)塊的1 8 塊巖樣分別進行了常規(guī)壓汞測試和恒速壓汞測試，樣品的孔隙度范圍為7.0 3%～1 9.8 8%，平均值為1 3.3%；滲透率為0.117mD～3.781mD，平均值為1.68mD，屬于典型的低滲透范疇；與油田已開發(fā)區(qū)塊統(tǒng)計的孔滲數(shù)據(jù)相比，表1給出了不同實驗方法的結(jié)果對比。

表1 實驗測試孔滲數(shù)據(jù)與油田統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比

從對比結(jié)果來看，用常規(guī)法測試區(qū)塊1的孔滲數(shù)據(jù)比油田統(tǒng)計數(shù)據(jù)小很多，兩者差異較大?？傮w來看，恒速壓汞的孔滲測試數(shù)據(jù)與油田統(tǒng)計數(shù)據(jù)更接近，也更適用于大慶油田低滲透儲層。

3 微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征分析

基于恒速壓汞測試的特征參數(shù)，先對不同滲透率巖樣的微觀孔隙結(jié)構(gòu)進行剖析，然后對不同區(qū)塊以及不同油層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)進行對比。

3.1 不同滲透率巖心微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析

實驗分析認(rèn)為不同滲透率的巖心，其孔道半徑分布差別不大，而喉道半徑分布差異顯著，低滲透儲層的滲流能力主要受喉道半徑的制約。

圖2 平均喉道半徑、最大喉道半徑與滲透率關(guān)系

從圖2來看，平均喉道半徑、最大喉道半徑與滲透率均呈良好的對數(shù)關(guān)系。滲透率越小，儲層平均喉道半徑和最大喉道半徑越小，特別是當(dāng)滲透率小于2mD時，喉道半徑急劇減小，而孔喉比急劇增大，由此造成儲層開發(fā)難度顯著增大，而當(dāng)滲透率大于5mD時，平均喉道半徑均在2μm以上，屬于中吼道；而最大喉道半徑均在4μm，屬于粗吼道。

實驗得出，滲透率越小，喉道分選系數(shù)越小，表明喉道分布趨于均勻，其分選性變好，特別是當(dāng)滲透率小于2mD時，喉道均勻程度明顯增強，而滲透率大于5mD時，喉道分選系數(shù)維持在高值水平，喉道均質(zhì)程度很大。根據(jù)李道品等人對喉道粗細的分類，對不同滲透率巖樣中不同類型的喉道所占比例進行了統(tǒng)計。概括說來，隨著滲透率的增加，微喉道和微細喉道的比例逐漸減少，細喉道和中喉道的比例逐漸增加；并且隨著滲透率的增加，粗喉道也逐漸增加，并對滲透率起貢獻作用。

綜上所述，滲透率在2mD以下的儲層，喉道細小，孔喉比大，儲層能否動用是開發(fā)面臨的關(guān)鍵問題。儲層一旦得到有效動用，其開發(fā)效果會比較好。而滲透率大于5mD的儲層，孔喉半徑較大，孔喉比小，降低了注水難度，儲層動用沒有問題，但由于非均質(zhì)程度較大，因而開發(fā)面臨的主要矛盾在于如何解決儲層的非均質(zhì)性問題。

3.2 不同區(qū)塊微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析

從圖3所示的喉道半徑分布曲線來看，區(qū)塊1和區(qū)塊2的喉道半徑分布曲線光滑且形狀規(guī)整，基本呈正態(tài)分布，由此可見這兩個區(qū)塊的儲層孔隙結(jié)構(gòu)相對簡單；而區(qū)塊3和區(qū)塊4喉道分布曲線形狀雜亂，可見這些區(qū)塊的孔隙結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

圖3 不同區(qū)塊巖心的喉道半徑分布曲線

具體比較來看，當(dāng)滲透率小于1mD時，區(qū)塊1和區(qū)塊2的喉道半徑展布范圍明顯比區(qū)塊3和區(qū)塊4的窄，其喉道半徑均分布在1.5μm以下，而區(qū)塊3、4喉道半徑可達2μm甚至更大，這表明相同滲透率的儲層，區(qū)塊1、2的開發(fā)難度大，其油層注水可能會很困難甚至注水失敗，應(yīng)考慮采取適當(dāng)措施，如酸化、壓裂等；區(qū)塊3、4注水見效快，在油田開發(fā)中應(yīng)制定合理的工作制度。

4 結(jié)論與建議

（1）大慶油田低滲透儲層應(yīng)用恒速壓汞原理測孔滲數(shù)據(jù)，與常規(guī)方法相比，其實驗數(shù)據(jù)與油田統(tǒng)計數(shù)據(jù)更接近。不同滲透率的巖心，低滲透儲層的滲流能力主要受喉道半徑的制約。將大慶油田低滲透儲層按滲透率的不同分為三個區(qū)間。當(dāng)儲層滲透率小于2mD，孔喉微細，儲層動用難是開發(fā)面臨的最核心的矛盾，可以根據(jù)油田實際情況采取適當(dāng)措施。當(dāng)滲透率為2～5mD，滲流能力得到明顯提高。而滲透率大于5mD的儲層，孔喉半徑較大，孔喉比小，降低了注水難度，儲層動用沒有問題，但其非均質(zhì)程度較大。

（2）大慶油田4個實驗區(qū)塊對比，區(qū)塊1、2的儲層孔隙結(jié)構(gòu)相對簡單，但其喉道半徑展布范圍窄，會遭遇注水困難的情況，建議采取其他適當(dāng)措施，如酸化、壓裂。而區(qū)塊3、4孔隙結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但喉道半徑可達2μm甚至更大，注水見效快，應(yīng)制定合理的工作制度。

（3）通過四個典型區(qū)塊的對比分析可以看出，恒速壓汞法研究低滲透油田孔隙微觀結(jié)構(gòu)特征較直觀。與常規(guī)方法相比，恒速壓汞法在低滲透油田中能夠得到更好的應(yīng)用，也為后續(xù)油田開發(fā)提供了更可靠的依據(jù)。