頁(yè)巖氣儲(chǔ)層可動(dòng)流體特征及評(píng)價(jià)

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層可動(dòng)流體特征及評(píng)價(jià)

巖心地層充填材料世界板巖氣資源總量為456。241012m3，主要分布在北美、中亞、中國(guó)、拉美、中東、北非和前蘇聯(lián)。中國(guó)擁有豐富的頁(yè)巖氣資源,初步計(jì)算頁(yè)巖氣資源量約為15×1012~30×1012m3,開(kāi)發(fā)前景廣闊。頁(yè)巖儲(chǔ)層不僅孔滲物性極差,而且黏土礦物含量較高,頁(yè)巖儲(chǔ)層的礦物組成除常見(jiàn)的黏土礦物(伊利石、蒙皂石、高嶺石)外,還混雜有石英、長(zhǎng)石、云母、方解石、白云石、黃鐵礦、磷灰石等礦物,除此之外,頁(yè)巖氣還不同程度的發(fā)育有裂縫微裂縫。應(yīng)用核磁共振技術(shù),能定量檢測(cè)外來(lái)水相進(jìn)入巖心后引起的束縛水增加量和可動(dòng)水相滯留量,不但能準(zhǔn)確給出水鎖傷害程度,實(shí)現(xiàn)對(duì)水鎖傷害的客觀評(píng)價(jià),而且能建立束縛水增加量與黏土吸水傷害、可動(dòng)水相滯留量與水鎖傷害之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此,有必要搞清楚頁(yè)巖氣巖心中水的可動(dòng)性。1孔隙度、氣測(cè)滲透率對(duì)不同地區(qū)34塊頁(yè)巖氣巖心進(jìn)行孔滲測(cè)試,氣測(cè)孔隙度分布在0.14%~7.14%之間,平均為1.44%;水測(cè)孔隙度分布在0.0024%~5.5100%之間,平均為1.89%;氣測(cè)滲透率分布在0.029×10-3~6.87×10-3μm2之間,平均為0.95×10-3μm2;脈沖法所得的克氏滲透率分布在0.029×10-3~1.620×10-3μm2,平均為0.150×10-3μm2。2巖心及儲(chǔ)巖孔隙度核磁共振實(shí)驗(yàn)使用中國(guó)科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所開(kāi)發(fā)研制的國(guó)內(nèi)第二代核磁產(chǎn)品RecCore-04型低磁場(chǎng)核磁共振巖樣分析儀,對(duì)巖心進(jìn)行可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)測(cè)試;離心實(shí)驗(yàn)采用PC-1型石油巖心離心機(jī)。其具體測(cè)試步驟和方法如下。(1)鉆取直徑為2.5cm的柱塞巖樣,稱干重,測(cè)量長(zhǎng)度和直徑;采用皂沫法以及脈沖法測(cè)量滲透率;采用氣測(cè)法以及水測(cè)法測(cè)量孔隙度。(2)將100%飽和模擬地層水的巖樣進(jìn)行核磁共振T2測(cè)試并反演得到T2譜。(3)對(duì)所有巖心在1.38MPa(1.38MPa離心力對(duì)應(yīng)的喉道半徑為0.1μm)離心力下離心并進(jìn)行核磁共振測(cè)量,選取其中一部分具有代表性的巖心在2.76MPa(2.76MPa離心力對(duì)應(yīng)的喉道半徑為0.05μm)離心力下離心并進(jìn)行核磁共振測(cè)量。3結(jié)果分析3.1儲(chǔ)層孔隙度分析如圖1所示,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與巖心孔隙度相關(guān)性較差。這是由于頁(yè)巖氣巖心物性較差,孔隙度較低,并且頁(yè)巖氣巖心具有較強(qiáng)的吸附性。但可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與氣測(cè)孔隙度的相關(guān)性要好于與水測(cè)孔隙度的相關(guān)性。水測(cè)孔隙度受巖心表面吸附水的影響,在水測(cè)孔隙度過(guò)程中,巖心表面吸附的水量較多,這部分吸附水存在不同程度的揮發(fā),此外,在水測(cè)孔隙度過(guò)程中,要將巖心表面水擦拭干凈,巖心表面水的擦拭在一定程度上受人為因素影響,具有一定誤差。觀察可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與氣測(cè)孔隙度之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),孔隙度小于1%的巖心,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)分布在1.47%~39.43%之間,分布具有隨機(jī)性;孔隙度大于1%的巖心,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)分布在12.46%~28.16%之間,兩者之間具有一定相關(guān)性,但相關(guān)性很小,這是因?yàn)榭紫抖戎饕碚鲀?chǔ)層的有效孔隙所占的比例,不能很好地表征孔隙之間的連通性,而可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)受到孔隙大小及其連通性的影響,所以導(dǎo)致孔隙度低的巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)可能很高,孔隙度高的巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)可能很低,但總體而言,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)隨著孔隙度的增加而增加。3.2不同滲透率下可動(dòng)流體的分布滲透率與可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)的相關(guān)性較差(圖2)。滲透率小于0.05×10-3μm2的巖心可動(dòng)流體分布在1.47%~39.43%之間,不具有任何相關(guān)性。隨著滲透率的增加,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)趨于穩(wěn)定,分布在13.26%~25.80%之間。這是因?yàn)椴煌笮】缀矸植急壤龑?duì)可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)影響較大,大孔喉所占比例越高,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)越高,而不同孔喉分布的巖心可能具有相同的滲透率,由此可以看出,兩者相關(guān)性較差。3.3巖心顯微結(jié)構(gòu)表征頁(yè)巖儲(chǔ)層中的可動(dòng)流體大部分存在于裂縫中,裂縫多以微裂縫形式存在。對(duì)頁(yè)巖巖樣而言,核磁共振T2譜右峰通常對(duì)應(yīng)于裂縫或微裂縫,這里定義裂縫/微裂縫百分?jǐn)?shù)為T2弛豫時(shí)間大于10ms各點(diǎn)的T2譜幅度和占T2譜總幅度和的百分?jǐn)?shù),依據(jù)此種方法所計(jì)算得出的1號(hào)和31號(hào)巖樣中裂縫/微裂縫所占的百分?jǐn)?shù)分別為30.81%和0%。圖3為1號(hào)巖心和31號(hào)巖心的經(jīng)歸一化處理后的核磁共振T2譜,2塊巖樣的氣測(cè)孔隙度都為0.33%,滲透率分別為0.020×10-3μm2和0.014×10-3μm2,經(jīng)1.38MPa離心后所得巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)分別為39.34%和1.47%,相差37.87%?？紫吨兴蓜?dòng)流體百分?jǐn)?shù)(流體飽和度)等于巖心可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)分減去裂縫/微裂縫百分?jǐn)?shù),即孔隙中所含可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)分別為8.53%和1.47%。1號(hào)樣和31號(hào)巖心滲透率相差無(wú)幾,但其孔隙中的可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)卻相差較大。因此,相比于孔隙度和滲透率,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)可以更好地表征頁(yè)巖氣儲(chǔ)層物性特征,是評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層滲流能力及開(kāi)發(fā)潛力的1個(gè)重要物性參數(shù)。3.4可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與巖心裂縫/微裂縫相關(guān)性(圖4)明顯高于與孔隙、滲透率的相關(guān)性。當(dāng)裂縫/微裂縫百分?jǐn)?shù)小于2%的時(shí)候,可動(dòng)流體分布具有隨機(jī)性;當(dāng)裂縫/微裂縫百分?jǐn)?shù)大于2%的時(shí)候,可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)分布具有一定規(guī)律性?？傮w來(lái)說(shuō),可動(dòng)流體隨著裂縫/微裂縫百分?jǐn)?shù)的增加而增加。當(dāng)獲得頁(yè)巖氣巖心核磁共振T2譜之后,結(jié)合巖心孔滲資料,在一定程度上可以對(duì)可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè),因而,裂縫/微裂縫百分?jǐn)?shù)也可以作為評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層滲流能力及開(kāi)發(fā)潛力的1個(gè)重要參數(shù)。此外,34塊巖樣中有27塊巖樣不同程度的發(fā)育裂縫微裂縫,說(shuō)明頁(yè)巖氣巖心非均質(zhì)性較強(qiáng),在以后的研究中有必要對(duì)全直徑巖心進(jìn)行可動(dòng)流體測(cè)試。4頁(yè)巖氣儲(chǔ)層可動(dòng)流體分布特征(1)應(yīng)用核磁共振技術(shù)對(duì)34塊頁(yè)巖氣巖心分析結(jié)果表明,頁(yè)巖氣儲(chǔ)層巖石孔滲極小,物性較差;頁(yè)巖儲(chǔ)層屬于特低滲致密儲(chǔ)層,具備一定儲(chǔ)集能力且不同程度的有裂縫微裂縫發(fā)育,非均質(zhì)性較強(qiáng)。(2)對(duì)于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層,相比于孔隙度、滲透率等參數(shù),可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)可以更好地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層滲流能力及開(kāi)發(fā)潛力。(3)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層可動(dòng)流體含量較低,非均質(zhì)性強(qiáng),可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)與孔滲相關(guān)性較差,當(dāng)孔隙度小于1%,滲透率小于0.5×10-3μm2的時(shí)候,可動(dòng)流體分布具有隨機(jī)性;當(dāng)孔隙度大于2%,滲透率大