致密砂巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)定量分析

致密砂巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)定量分析

0盆地內(nèi)中生界近年來，隨著北美密度油的大規(guī)模成功勘探，致密油勘探在中國引起了前所未有的關(guān)注。致密油的特點是源-儲共生(或緊鄰)、儲層致密(基質(zhì)覆壓滲透率一般≤0.1mD),且未經(jīng)過大規(guī)模長距離運移。鄂爾多斯盆地延長組長7烴源巖是盆地內(nèi)中生界的主力生油巖,其生成的石油短距離運移至長7和長6油層組的深湖重力流砂巖中聚集,形成了我國最具代表性的深湖致密砂巖油藏。長7油層組普遍含油,但儲層物性差,滲透率小于0.3mD,普遍發(fā)育微米—納米級孔喉,且其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。對儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的研究是有效開發(fā)油氣藏的關(guān)鍵,決定著儲層改造工藝及開發(fā)技術(shù)政策的制定。筆者將恒速壓汞與傳統(tǒng)的掃描電鏡、鑄體薄片等方法相結(jié)合,使儲層孔隙結(jié)構(gòu)研究由定性轉(zhuǎn)向半定量、定量化的表征,這對深入認(rèn)識致密砂巖儲層的孔隙及喉道分布規(guī)律,制定有效的開發(fā)技術(shù)政策具有一定的指導(dǎo)作用。1儲層粒度圖像分析盆地內(nèi)長7儲層主要為深湖—半深湖重力流沉積砂體。根據(jù)598塊樣品的粒度圖像分析,儲層粒度較細(xì),以粉砂—細(xì)砂為主,占總組分的86%。儲層物性差,孔隙度一般為6%~10%,滲透率小于0.3mD,屬于低孔、低滲致密砂巖儲層。2石質(zhì)溶孔占總法律地位的84薄片及掃描電鏡資料表明,研究區(qū)儲層粒間孔不發(fā)育,以次生溶孔為主,平均面孔率為2.4%,其中長石溶孔占總面孔率的67%(表1)。儲層孔隙組合類型為溶孔-粒間孔、溶孔-晶間孔和溶孔-微孔(圖版Ⅰ-1—圖版Ⅰ-4)。3儲層致密巖結(jié)構(gòu)筆者采用恒速壓汞實驗來分析儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征。恒速壓汞技術(shù)是一種檢測巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的先進(jìn)技術(shù),它與常規(guī)高壓壓汞不同。恒速壓汞是以很低的恒定速度將汞注入巖石孔隙,以保證準(zhǔn)靜態(tài)進(jìn)汞過程的發(fā)生,通過監(jiān)測汞注入過程中的壓力升降將巖石內(nèi)部的孔隙和喉道分開。檢測結(jié)果能夠直觀、定量地分析孔隙、喉道、孔喉半徑比的大小及分布特征等。本次選取6塊樣品進(jìn)行恒速壓汞實驗,其中4塊為長7儲層的致密砂巖樣品,實測孔隙度為10%~12%,滲透率為0.01~0.40mD,可以代表盆地致密儲層;另外2塊為西峰油田長8儲層樣品,實測滲透率在2mD以上,代表盆地常規(guī)低滲透儲層(表2)。通過對常規(guī)低滲儲層和致密砂巖儲層的恒速壓汞測試結(jié)果進(jìn)行對比研究,進(jìn)而分析致密儲層的微觀孔喉特征。3.1儲層孔隙半徑根據(jù)恒速壓汞實驗結(jié)果分析,認(rèn)為長7致密砂巖儲層平均孔隙半徑為162μm,長8低滲儲層平均孔隙半徑為155μm,這2類儲層孔隙半徑非常接近。從6塊樣品的孔隙半徑頻率分布圖(圖1)上可看出:對于不同滲透率級別的低滲透巖心,其孔隙半徑大小及分布差異并不大,主體均分布在100~200μm,分布頻率最大峰值約為13%。平均孔隙半徑與滲透率之間并不存在明顯的相關(guān)性(圖2)。3.2喉道/滲流通道分布該區(qū)的實驗結(jié)果表明:長7儲層平均喉道半徑為0.33μm,長8儲層平均喉道半徑為0.85μm,這2類儲層喉道半徑相差較大。從圖3(a)的喉道半徑分布頻率圖可看出:對于不同滲透率級別的巖心,喉道半徑分類特征十分明顯,差異主要體現(xiàn)在喉道大小及其分布上。當(dāng)巖心滲透率為0.01mD(1號樣品)時,喉道半徑主要集中在0.3μm以內(nèi),累計分布頻率達(dá)95%時的喉道半徑接近0.4μm[圖3(b)],表明其巖心主要受滲流通道小于0.3μm的喉道所控制。隨著滲透率的逐漸增大,喉道半徑越大,分布范圍越廣。當(dāng)巖心滲透率為5.38mD(6號樣品)時,喉道半徑的分布要比前幾個樣品更廣,累計分布頻率達(dá)到95%時的喉道半徑接近1.5μm[圖3(b)]。同時從圖3(c)可看出:平均喉道半徑與滲透率具有較好的相關(guān)性,這說明致密砂巖儲層的物性主要受喉道控制,即喉道決定了儲層的滲流能力。3.3孔喉比對儲層驅(qū)油效率的影響從孔喉比頻率圖(圖4)可看出:不同滲透率的巖心,孔喉比差異較大,即滲透率越低,孔喉比越大。長7致密砂巖儲層(1~4號樣品)的孔喉比主要分布在400~800;長8低滲儲層(5號和6號樣品)的孔喉比主要分布在250~350。長7儲層4塊樣品的平均孔喉比為602.1;長8儲層平均孔喉比為290.5。由此可見,致密砂巖儲層的孔喉比遠(yuǎn)大于常規(guī)低滲儲層。隨著滲透率的降低,孔喉比增大,大孔隙被小喉道所控制,油氣通過窄小喉道時需要克服較大的毛管阻力,導(dǎo)致孔隙內(nèi)的油氣難以通過小喉道被采出,從而造成驅(qū)油效率較低。因此,致密砂巖儲層必須采用先進(jìn)的儲層改造工藝。3.4喉道毛管壓力曲線特征及影響因素恒速壓汞實驗得到的孔隙、喉道和總孔喉毛管壓力曲線(圖5),可以直觀地反映進(jìn)汞壓力與有效喉道體積、有效孔隙體積與總孔喉體積之間的變化關(guān)系,同時也可反映喉道與這3個參數(shù)間的相互聯(lián)系。從曲線特征(圖5)來看:進(jìn)汞初期,汞總是優(yōu)先進(jìn)入毛細(xì)管阻力小的孔隙,此時喉道對進(jìn)汞量的影響并不十分明顯,總毛管壓力曲線的變化與孔隙毛管壓力曲線基本一致;隨著進(jìn)汞壓力的逐漸增大,孔隙毛管壓力開始上翹,進(jìn)入孔隙中的汞量減少,喉道進(jìn)汞飽和度明顯增加,此時喉道對進(jìn)汞量的影響較明顯,總毛管壓力曲線主要取決于喉道毛管壓力曲線的變化趨勢?？傮w來看,致密儲層(4號樣品)在整個進(jìn)汞過程中的壓力要高于常規(guī)低滲儲層(5號樣品),但其曲線整體比常規(guī)低滲儲層平緩,這表明致密儲層孔喉的分選性要好于常規(guī)低滲儲層。4儲層孔喉結(jié)構(gòu)(1)鄂爾多斯盆地長7油層組屬于典型的致密砂巖儲層,滲透率小于0.3mD,平均孔隙半徑與常規(guī)特低滲儲層相近,平均為162μm。長7致密砂巖儲層平均喉道半徑為0.33μm。不同滲透率級別的儲層,喉道半徑分布差異較大,且喉道半徑與滲透率之間表現(xiàn)出較好的相關(guān)性,說明滲透率主要受喉道控制。(2)長7儲層孔喉比大,平均為602,分布范圍廣,說明大孔隙被小喉道所控制,大孔隙內(nèi)的油氣難以通過小喉道,從而造成驅(qū)油效率較低。(3)恒速壓汞毛管壓力曲線顯示:進(jìn)汞初期,喉道對進(jìn)汞量的影響