耿43井區(qū)儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)特征及其與物性的關(guān)系

何文祥,江凱禧,馬超亞

(1.長(zhǎng)江大學(xué)地球化學(xué)系,湖北荊州 434023;2.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué);3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第七采油廠）

耿43井區(qū)儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)特征及其與物性的關(guān)系

何文祥1,2,江凱禧1,馬超亞3

(1.長(zhǎng)江大學(xué)地球化學(xué)系,湖北荊州 434023;2.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué);3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第七采油廠）

為了研究?jī)?chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)特征對(duì)物性的影響,利用電鏡掃描、X衍射以及壓汞等實(shí)驗(yàn)對(duì)鄂爾多斯盆地耿43井區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層巖心進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,儲(chǔ)層為長(zhǎng)石砂巖,粒度以細(xì)砂為主;粘土礦物多為伊利石、高嶺石和綠泥石,伊蒙混層含量較少;砂巖結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度較高;儲(chǔ)層物性為低孔特低滲透率儲(chǔ)層,門(mén)檻壓力、中值壓力等微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與儲(chǔ)層物性具有較好的相關(guān)性,但退汞飽和度、退汞效率等參數(shù)與物性的相關(guān)性較差。微觀孔隙結(jié)構(gòu)的差異是產(chǎn)生儲(chǔ)層物性參數(shù)差異、孔喉特征參數(shù)差異的主要原因。

特低滲儲(chǔ)層;成分成熟度;儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu);退汞效率

儲(chǔ)層的宏觀物性參數(shù)主要指孔隙度、滲透率等;儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)是指儲(chǔ)集巖中孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系,是儲(chǔ)層微觀物理研究的核心內(nèi)容[1]。開(kāi)發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,宏觀物性在反映儲(chǔ)層內(nèi)在特征方面存在局限性,而微觀孔隙結(jié)構(gòu)直接影響儲(chǔ)層的儲(chǔ)集、滲流能力,并最終影響油氣井的產(chǎn)能和最終采收率[2]。因此,研究?jī)?chǔ)層特別是特低滲透儲(chǔ)層的孔喉結(jié)構(gòu)特征及微觀分布[3-4],揭示微觀孔隙結(jié)構(gòu)與宏觀物性的關(guān)系,能有效地揭示特低滲透儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)現(xiàn)象及開(kāi)發(fā)特征,并提出特低滲透油田開(kāi)發(fā)的有效對(duì)策。

1 儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征

巖石學(xué)特征研究表明,耿43井區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層為長(zhǎng)石砂巖,成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度均相對(duì)較好,且雜基和膠結(jié)物含量高。

1.1 儲(chǔ)層物質(zhì)組分特征

含油層為碎屑巖儲(chǔ)層,碎屑顆粒成分以長(zhǎng)石和石英為主,分別在占巖石組分的41.9%和42.2%;巖屑含量較低,占組分11.8%;含少量云母,占組分4.1%;粘土礦物多為高嶺石、綠泥石和伊利石,分別占粘土礦物組分的45.8%、33.1%和17.1%;伊蒙混層含量較少,占4.0%;膠結(jié)物以方解石、硅質(zhì)為主。

儲(chǔ)層成分成熟度(Q/F+R)值0.51,屬于中等成分成熟度。

1.2 儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)特征

耿43井區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層以細(xì)砂巖為主,占砂巖含量的93.7%,含少量粉沙、中砂巖和泥,不含礫石和粗砂,總體上砂巖顆粒相對(duì)偏細(xì),平均粒徑0.17 mm。標(biāo)準(zhǔn)偏差平均為0.5,顆粒分選較好,偏度為0.16,為正偏態(tài)。在C-M圖上,C值為0.247,M值為0.136,粒度分布為正偏態(tài),尖度平均為1.07,以跳躍和懸浮搬運(yùn)顆粒為主。長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層磨圓度以次圓、次棱為主,粒徑主要分布在0.05～0.26 mm,多數(shù)砂巖分選程度中等或好。膠結(jié)類(lèi)型主要為孔隙式,顆粒之間接觸方式以點(diǎn)-線或線-點(diǎn)接觸為主,顆粒支撐。儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)成熟度中等～高。

2 儲(chǔ)層微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征

2.1 孔喉類(lèi)型

以長(zhǎng)石溶孔和粒間孔為主,分別占孔隙總數(shù)的49.1%、42.2%,其次是巖屑溶孔,占 8.7%。喉道類(lèi)型以片狀和彎片狀喉道為主,管束狀喉道次之,縮頸型喉道少見(jiàn)。

2.2 孔喉結(jié)構(gòu)特征

孔喉分選中等,分布比較均勻,為細(xì)歪度,平均孔喉體積比小(表1)。

排驅(qū)壓力、毛細(xì)管中值壓力、殘余汞飽和度、退出效率和結(jié)構(gòu)滲流系數(shù)等可以反映孔、喉的連通性。壓汞實(shí)驗(yàn)表明(表2),門(mén)檻壓力相對(duì)較高、最大進(jìn)汞飽和度較低、殘余汞飽和度較高,反映了特低孔滲儲(chǔ)層特征。

表1 長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層孔喉分布及半徑特征參數(shù)

表2 耿43井區(qū)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層孔喉連通性特征參數(shù)

3 儲(chǔ)層宏觀物性特征

3.1 儲(chǔ)層物性特征

儲(chǔ)層孔隙度5.3%～21.6%,平均9.98%,滲透率(0.01～10.50)×10-3μm2,平均 0.85×10-3μm2,主要為低孔、特低滲儲(chǔ)層。

3.2 各相帶物性分布

耿43井區(qū)長(zhǎng)4+5為三角洲前緣亞相沉積,主要發(fā)育水下分流河道、河口壩、水下天然堤和分流間灣微相,形成一套灰綠、灰黑泥頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖與灰綠、灰白色細(xì)砂巖互層。儲(chǔ)層主要由呈北北東～南南西向展布分流河道砂體組成,表現(xiàn)為分流河道儲(chǔ)層物性最好,其次為河口壩和天然堤(表3)。

水下分流河道孔隙組合類(lèi)型以粒間孔、粒內(nèi)溶孔為主,分別占面孔率的1.7%和0.3%;河口壩也以粒間孔和粒內(nèi)溶孔為主,分別占面孔率的1.5%和1.4%。

表3 長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層部分井沉積微相孔、滲物性統(tǒng)計(jì)表

4 微觀結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與物性的關(guān)系

微觀孔喉特征參數(shù)與物性存在正相關(guān)性和負(fù)相關(guān)性(表4、圖1、圖2)。其中,門(mén)檻壓力、中值壓力、均值系數(shù)與孔、滲參數(shù)之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;分選系數(shù)、歪度、殘余汞飽和度與物性無(wú)相關(guān)性,說(shuō)明影響儲(chǔ)層物性的因素非常復(fù)雜;變異系數(shù)、最大孔喉半徑、中值半徑與物性呈正相關(guān);最大進(jìn)汞飽和度與物性略呈正相關(guān)關(guān)系;另外,物性參數(shù)與退汞飽和度和退汞效率參數(shù)之間的相關(guān)性較差,尤其是與退汞效率相關(guān)性更差,說(shuō)明退汞效率的影響因素更加繁多、復(fù)雜,也反映特低滲透儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

取多個(gè)樣品的平均值,繪制孔喉半徑與滲透率貢獻(xiàn)關(guān)系圖,孔喉分布總體具有單峰狀,主要由孔喉半徑為0.16～0.63μm的粗孔喉提供,細(xì)喉道對(duì)巖樣滲透性的貢獻(xiàn)極小(圖3)。

表4 微觀結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與物性關(guān)系

5 主要認(rèn)識(shí)與結(jié)論

(1)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層為長(zhǎng)石砂巖,成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度均相對(duì)較好,雜基和膠結(jié)物含量高,粒度以細(xì)砂為主;為三角洲前緣亞相沉積,主要發(fā)育水下分流河道、河口壩、水下天然堤和分流間灣微相,水下分流河道孔隙組合類(lèi)形以粒間孔、粒內(nèi)溶孔為主,分別占面孔率的1.7%和0.3%;河口壩也以粒間孔和粒內(nèi)溶孔為主,分別占面孔率的1.5%和1.4%。

圖1 中值壓力與孔、滲關(guān)系

圖2 最大孔喉半徑與孔滲關(guān)系

圖3 孔喉半徑與滲透率貢獻(xiàn)直方圖

(2)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層以長(zhǎng)石溶孔和粒間孔為主,喉道類(lèi)型以片狀和彎片狀喉道為主,管束狀喉道次之,縮頸型喉道少見(jiàn)。

(3)長(zhǎng)4+5儲(chǔ)層門(mén)檻壓力相對(duì)較高、最大進(jìn)汞飽和度較低、殘余汞飽和度較高,反映了特低孔滲儲(chǔ)層特征;微觀孔喉特征參數(shù)影響儲(chǔ)層的物性,門(mén)檻壓力、中值壓力等與孔、滲參數(shù)具有很好的相關(guān)性,但退汞飽和度和退汞效率與物性的相關(guān)性較差。

[1] Teige G M G,Hermanrud C ,Thomas W H ,et al. Capillary resistance and t rapping of hydrocarbons :A laboratory experiment [J ] . Pet roleum Geoscience ,2005 ,11 :125 - 129.

[2] 楊縣超,張林,李江,等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征[J].地質(zhì)科技情報(bào),2009,28(3):73-76.

[3] 石京平,向陽(yáng),張麗萍,等.榆樹(shù)林油田低滲透儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及滲流特性[J].沉積與特提斯地質(zhì),2003,23(1):90-94.

[4] 孟憲富,陳堂鎖,洛躍雄,等.鄂爾多斯盆地杏河地區(qū)長(zhǎng)6油組不同微相儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征[J].石油地質(zhì)與工程,2009,23(4):20-22.

TE313.1

A

1673-8217(2011)02-0016-03

2010-10-20;改回日期:2011-01-30

何文祥,副教授,1968年生,1991年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專(zhuān)業(yè)博士,現(xiàn)主要從事油藏描述工作。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)課題資助項(xiàng)目“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”(2008ZX05023-001)部分研究成果。

編輯:彭剛