致密儲層物性下限確定新方法及其應用

張安達，潘會芳

（中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

0 引言

隨著勘探開發(fā)技術的不斷進步，油田開發(fā)動用的油層由以往的常規(guī)儲層逐漸向非常規(guī)儲層轉變，致密儲層已成為目前勘探開發(fā)的新目標。由于致密儲層勘探開發(fā)難度大，對其研究起步較晚，目前，國內(nèi)外學者對致密油氣的概念存在著理解上的差異，并且在砂巖儲層類型劃分上也不盡相同［1-5］。多數(shù)人將致密儲層孔隙度上限定為12%（或10%），空氣滲透率上限定為1×10-3μm2，但缺乏對致密儲層物性下限的明確界定。本文提出2種求取儲層物性下限的新方法，并將這2種方法相結合確定了研究區(qū)致密砂巖儲層的物性下限，同時利用儲層孔喉分布特征，驗證了該物性下限值符合研究區(qū)致密儲層實際情況。

1 確定致密儲層物性下限的新方法

到目前為止，已有很多種求取儲層物性下限的方法，包括經(jīng)驗統(tǒng)計法、含油產(chǎn)狀法、測試法、相滲曲線組合法、物性試油法、試油資料約束法等［6-11］。以上方法主要是基于常規(guī)砂巖儲層的研究提出的，缺乏針對致密砂巖儲層物性下限的求取方法。本文在對致密砂巖儲層分析研究的基礎上，提出了儲層物性與產(chǎn)能相結合的統(tǒng)計法和致密砂巖臨界孔喉半徑與壓汞資料相結合的函數(shù)擬合法，并據(jù)此求取研究區(qū)致密砂巖儲層的物性下限。

1．1 儲層物性與產(chǎn)能相結合的經(jīng)驗統(tǒng)計法

比較成熟的求取儲層物性下限的經(jīng)驗統(tǒng)計法以巖心滲透率和孔隙度實驗測試資料為基礎，通常取值為低端孔滲累計儲滲能力丟失不超過總累計的5%，孔滲累計概率丟失10%。在應用該方法統(tǒng)計分析時，一般將研究對象油層儲層物性作為一個整體來考慮，鮮有根據(jù)儲層產(chǎn)能狀況的差異性進行統(tǒng)計分析。本文利用儲層物性和產(chǎn)能相結合的方法求取致密砂巖儲層物性的下限（見圖 1、圖 2）。

圖1 本文經(jīng)驗統(tǒng)計法確定的工業(yè)油層物性下限

圖2 本文經(jīng)驗統(tǒng)計法確定的低產(chǎn)油層物性下限

考慮到研究區(qū)油層埋深主要分布在1 630～2 300 m，根據(jù)《勘探試油工作規(guī)范》，把產(chǎn)能大于1.0 t/d的儲層稱為工業(yè)油層，產(chǎn)能介于0.1～1.0 t/d的儲層為低產(chǎn)油層，產(chǎn)能小于0.1 t/d的儲層為干層。依據(jù)504個孔隙度與滲透率實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，按照本文方法，以累計概率丟失10%計算得到工業(yè)油層物性下限為孔隙度φ=7.20%，滲透率 K=0.050×10-3μm2（見圖 1）；低產(chǎn)油層物性下限為 φ=4.50%，K=0.030×10-3μm2（見圖 2）。

1．2 臨界孔喉半徑與壓汞資料相結合的函數(shù)擬合法

致密儲層中的孔隙以納米級為主。納米級孔隙大大增強了流體在儲層中運動時的滲流阻力，因而，儲層喉道大小對內(nèi)部流體的滲流能力起控制作用［12-18］。能使原油分子在儲層中運動的最小喉道半徑即儲層臨界孔喉半徑，它影響著油氣在儲層中的賦存狀態(tài)及最終可動用程度。關于油氣在儲層孔隙中的運動，曾有人根據(jù)氣體熱力學進行研究。研究結果表明，只有孔隙半徑達25 nm，氣體的熱力學狀態(tài)發(fā)生改變，氣體分子才在孔隙中產(chǎn)生運動［19-21］。 鄒才能等［22］通過理論計算，提出蘇里格致密氣儲層臨界孔隙半徑為40 nm左右，而陜北長6井致密油儲層臨界孔隙半徑為54 nm。

研究區(qū)巖心核磁共振分析顯示，可動流體主要分布在孔隙半徑為0.05～3.00 μm的大孔內(nèi)。結合前人的研究成果，依據(jù)壓汞資料，通過最大孔喉半徑與孔隙度和滲透率的擬合函數(shù)關系，確定研究區(qū)致密儲層的含油臨界孔喉半徑為50 nm，從而確定致密儲層的孔隙度下限值為4.48%，滲透率下限值為0.023×10-3μm2。這一取值與按概率丟失10%統(tǒng)計低產(chǎn)油層儲層物性下限值近乎一致，因此，將該下限值作為高臺子油層致密儲層物性下限。

圖3 最大孔喉半徑與物性函數(shù)擬合關系

2 儲層孔喉分布特征

結合目前大多數(shù)學者對致密儲層空氣滲透率和孔隙度上限值的觀點，考慮到研究區(qū)實際生產(chǎn)情況，把孔隙度上限值定為12%。根據(jù)本文確定的致密儲層物性下限和工業(yè)油層物性下限，將致密儲層劃分為致密Ⅰ類、致密Ⅱ類和致密Ⅲ類儲層（見圖4）。研究區(qū)儲層孔喉分布情況見圖5。

圖4 儲層孔滲交會分類

圖5 研究區(qū)儲層孔喉分布情況

由圖5可見：研究區(qū)中低孔滲儲層分布峰值孔喉的半徑遠大于臨界孔喉半徑（見圖5a）；致密Ⅰ類儲層分布峰值孔喉的半徑接近臨界孔喉半徑，有部分孔喉的半徑大于臨界孔喉半徑（見圖5b）；致密Ⅱ類儲層分布峰值孔喉的半徑小于臨界孔喉半徑，有少部分孔喉的半徑大于臨界孔喉半徑（見圖5c）；致密Ⅲ類儲層分布峰值孔喉的半徑遠小于臨界孔喉半徑，且?guī)缀跛锌缀戆霃骄∮谂R界孔喉半徑，為無效儲層（見圖5d）。由此可以說明，本文方法確定的致密儲層物性下限是可靠的。

3 結論

1）針對致密砂巖儲層提出了2種求取儲層物性下限的新方法，即儲層物性與產(chǎn)能相結合的經(jīng)驗統(tǒng)計法和臨界孔喉半徑與壓汞資料相結合的函數(shù)擬合法。

2）采用2種方法最終確定的高臺子油層致密儲層物性下限為孔隙度為4.48%，滲透率為0.023×10-3μm2。并將致密儲層細分為致密Ⅰ類、致密Ⅱ類和致密Ⅲ類儲層。

3）本文確定的研究區(qū)高臺子油層致密儲層物性下限及細分的致密儲層類型，為該區(qū)致密油儲層評價研究及產(chǎn)能計算提供了重要的指標參數(shù)。

［1］鄒才能，陶士振，侯連華，等．非常規(guī)油氣地質［M］．北京：地質出版社，2011：1-310．

［2］趙靖舟．非常規(guī)油氣有關概念、分類及資源潛力［J］．天然氣地球科學，2012，23（3）：393-406．

［3］李道品．低滲透砂巖油田開發(fā)［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1997：69-72.

［4］Spencer C W．Review of characteristics of low-permeability gas reservoirs in western United States［J］．AAPG Bulletin，1989，73（5）：613-629．

［5］Kazemi H．Low-permeability gas stands［J］．Journal of Petroleum Technology，1982，34（10）：2229-2232．

［6］郭睿．儲集層物性下限值確定方法及補充［J］．石油勘探與開發(fā)，2004，31（5）：140-144．

［7］侯雨庭，郭清姬，李高仁．西峰油田有效厚度下限研究［J］．中國石油勘探，2003，8（3）：51-54．

［8］崔永斌．有效儲層物性下限值的確定方法［J］．國外測井技術，2007，22（3）：32-35．

［9］張春，蔣裕強，郭紅光，等．有效儲層基質物性下限確定方法［J］．油氣地球物理，2010，8（2）：12-16．

［10］操應長，王艷忠，徐濤玉，等．東營凹陷西部沙四上亞段灘壩砂體有效儲層的物性下限及控制因素［J］．沉積學報，2009，27（2）：230-237．

［11］馮明剛，嚴麗，王雪玲，等．元壩氣田長興組氣藏有效儲層物性下限標準研究［J］．石油實驗地質，2012，34（5）：535-538．

［12］萬濤，蔣有錄，林會喜，等．車西洼陷低滲透儲層孔隙結構特征及物性［J］．斷塊油氣田，2010，17（5）：537-541．

［13］國殿斌．東濮凹陷三疊系裂縫性砂巖儲層微觀孔隙結構特征［J］．斷塊油氣田，2011，18（2）：191-194．

［14］康立明，蘇道敏，曹林川．鄂爾多斯盆地元城地區(qū)儲層微觀孔隙結構特征［J］．斷塊油氣田，2011，18（3）：338-342．

［15］王旭，鄧禮正，張娟，等．富古地區(qū)下古生界儲層孔隙結構特征分析［J］．斷塊油氣田，2010，17（1）：49-52．

［16］解偉，張創(chuàng)，孫衛(wèi)，等．恒速壓汞技術在長2儲層孔隙結構研究中的應用［J］．斷塊油氣田，2011，18（5）：549-552．

［17］李珊，孫衛(wèi)，王力，等．恒速壓汞技術在儲層孔隙結構研究中的應用［J］．斷塊油氣田，2013，20（4）：485-487．

［18］耿斌，胡心紅．孔隙結構研究在低滲透儲層有效性評價中的應用［J］．斷塊油氣田，2011，18（2）：187-190．

［19］Ross D J K，Bustin R M．Shale gas potential of the Lower Jurassic Gordondale Member northeastern British Columbia，Canada ［J］．Bulletin of Canadian Petroleum Geology，2007，55（1）：51-75．

［20］Krishna R．Describing the diffusion of guest molecules inside porous structures［J］．J．Phys．Chem．C．，2009，113：19756-19781．

［21］陳尚斌，朱炎銘，王紅巖，等．川南龍馬溪組頁巖氣儲層納米孔隙結構特征及其成藏意義［J］．煤炭學報，2012，37（3）：438-444．

［22］鄒才能，朱如凱，白斌，等．中國油氣儲層中納米孔首次發(fā)現(xiàn)及其科學價值［J］．巖石學報，2011，27（6）：1857-1864．