鄂爾多斯盆地南部延長組儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

鄧南濤，段昕婷，楊 超，張 慶，陳義國

(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710075)

鄂爾多斯盆地南部延長組儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

鄧南濤，段昕婷，楊 超，張 慶，陳義國

(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710075)

統(tǒng)計(jì)與分析鄂爾多斯盆地南部延長組84口井具有代表性的139塊樣品的典型孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，探討其與物性及驅(qū)油效率的關(guān)系。結(jié)果表明鄂爾多斯盆地南部延長組孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)中的排驅(qū)壓力、中值壓力與物性呈負(fù)相關(guān)性，中值半徑、喉道直徑均值、分選系數(shù)與物性呈正相關(guān)性，孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)、均質(zhì)系數(shù)與物性基本不具有相關(guān)性；驅(qū)油效率與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，總體而言，孔隙結(jié)構(gòu)對驅(qū)油效率影響的機(jī)理較復(fù)雜，非簡單的線性關(guān)系。

鄂爾多斯盆地；延長組；孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)；驅(qū)油效率

儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)特征是指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系，它是影響儲層儲集流體能力和油氣采收率的主要因素。毛細(xì)管壓力曲線實(shí)驗(yàn)是間接研究儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的一種有效方法，通常通過以下參數(shù)來表征孔隙結(jié)構(gòu)特征：排驅(qū)壓力大小、喉道半徑中值大小、飽和度中值壓力大小、分選系數(shù)、喉道直徑均值、結(jié)構(gòu)特征參數(shù)、最大進(jìn)汞飽和度和退汞效率等[1-6]，此外還可以通過毛管壓力的曲線形態(tài)來了解孔隙結(jié)構(gòu)[7-9]。本文通過統(tǒng)計(jì)分析鄂爾多斯盆地南部延長組84口井具有代表性的139塊樣品的典型孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，探討其與物性及驅(qū)油效率的關(guān)系。

1 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與物性的相關(guān)性分析

1.1 排驅(qū)壓力與物性的關(guān)系

排驅(qū)壓力是過最大孔喉半徑作橫軸平行線，其與毛管壓力軸相交處的壓力值，是用非潤濕相排驅(qū)潤濕相時，非潤濕相的前沿曲面突破最大孔隙喉道而連續(xù)地進(jìn)入巖樣并將潤濕相排驅(qū)出去時的壓力值，亦即使非潤濕相在孔隙中連續(xù)運(yùn)動的初始壓力，它是評價巖石儲集性能好壞的主要參數(shù)之一。一般來說，巖石物性越好，排驅(qū)壓力越小，最大連通喉道半徑越大，反之亦然。研究區(qū)延長組砂巖儲層排驅(qū)壓力較高，為 0.09～8.18 MPa，平均值為2.05 MPa，表明儲層孔隙度和滲透率相對較低?？紫抖群蜐B透率與排驅(qū)壓力具有較好的負(fù)相關(guān)性(圖1a)，隨著儲層物性變好，大孔喉增多，排驅(qū)壓力變小，反之，排驅(qū)壓力越大對應(yīng)儲層孔滲性能越差。

1.2 中值壓力和中值半徑與物性的關(guān)系

毛管中值壓力是指進(jìn)汞飽和度達(dá)到50%時所對應(yīng)的毛管壓力值，它是孔喉大小分布趨勢的量度，是儲層油氣產(chǎn)出能力的標(biāo)志。研究區(qū)中值壓力變化較大，介于0.47～47.34 MPa，平均值為14.83 MPa，表明儲集巖巖性致密，儲層的滲流能力較差，非均質(zhì)性強(qiáng)，若不進(jìn)行壓裂改造，儲層產(chǎn)油能力將非常弱。中值壓力與孔隙度和滲透率呈較好的負(fù)相關(guān)性，隨著物性變差，中值壓力越大，巖石也越致密(圖1b)， 部分樣品投點(diǎn)相對散亂相關(guān)性不甚明顯,可能是由于儲層喉道連通性較差或以微孔隙類型為主，連通性差，反映儲層孔隙結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜，孔喉匹配性較差。

中值喉道半徑是在毛管壓力曲線實(shí)驗(yàn)中進(jìn)汞飽和度達(dá)到50%時所對應(yīng)的喉道半徑，是孔喉大小和分布趨勢的量度，反映總的孔隙喉道大小受到巖石的物理、化學(xué)成因及隨后的任何變化的影響，儲層的孔喉一般呈近正態(tài)曲線，中值喉道半徑越大，儲層孔隙結(jié)構(gòu)越好。研究區(qū)延長組儲層中值半徑一般為0.014～1.127 μm，平均值為0.094 μm，總體分布比較分散，多數(shù)分布在0.01～0.05 μm，中值半徑整體值偏小，影響儲層的物性，反映出研究區(qū)延長組儲層以微細(xì)喉道為主，微喉道、細(xì)喉道次之，喉道分布范圍寬且極不均勻?qū)е聝映蜐B，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)。中值喉道半徑與物性呈現(xiàn)出較好的正相關(guān)性(圖1c)，隨著物性變好而增大，且與滲透率的相關(guān)性更好些。

圖1 排驅(qū)壓力等孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與物性相關(guān)性

1.3 喉道直徑均值與物性的關(guān)系

喉道直徑均值能更好的反映儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)及其連通性的好壞，研究區(qū)喉道直徑均值一般為0.06～3.79 μm，平均值為0.05 μm，屬于微細(xì)-細(xì)喉道類型儲層。由于儲層為低孔、特低滲儲層，因此喉道直徑均值的大小與儲層的儲集性能相對應(yīng)，與物性具有正相關(guān)性(圖2a)，且與滲透率的相關(guān)性更好些，即喉道直徑均值越大，儲層儲集空間就越大，有效孔隙度值就越大，滲透率相對也就越好。

1.4 分選系數(shù)與物性的關(guān)系

分選系數(shù)是反映孔喉集中程度(孔喉大小分布的均一程度)的參數(shù)，分選系數(shù)越小，表明儲層的分選性越好，孔喉大小分布越均一，毛管壓力曲線越與X軸接近平行，孔喉分選較差時，毛細(xì)管壓力曲線是傾斜的。分選系數(shù)小于 0.35，為分選極好，分選系數(shù)0.84～1.4，為分選中等，分選系數(shù)大于3，為分選極差。研究區(qū)延長組儲層分選系數(shù)變化范圍較大，0.06～13.29，平均值為 1.34，表明孔喉分選性一般，與物性呈現(xiàn)較好的正相關(guān)性(圖3b)，隨著分選系數(shù)的增大，孔隙度和滲透率均表現(xiàn)出增大的趨勢。這是因?yàn)樵趦悠毡榫哂屑?xì)喉道時，如果出現(xiàn)一些粗喉道，比如砂巖儲層發(fā)育裂縫和層間縫等粗喉道時儲層的滲透率可以得到極大的提高，結(jié)果就形成了喉道的分選性和變化系數(shù)增大現(xiàn)象。

1.5 孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)與物性的關(guān)系

孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)表征了真實(shí)巖心與假想的等長和等截面積平行圓柱狀毛管束模型之間的差別，其值是影響這種差別的各種綜合因素的度量，表示流體在孔隙中的滲流迂回程度，即孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)越大，孔隙彎曲迂回的程度越強(qiáng)烈。一般來說，中、高滲儲層的孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)隨著滲透率的增大而降低，即儲層的迂曲度減小，從而減小了儲層中油水流動的難度。研究區(qū)延長組儲層孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)0.01～13.26，多數(shù)樣品的喉道結(jié)構(gòu)系數(shù)小于1(圖2c)，分布較分散，與儲層孔隙度、滲透率基本不具有相關(guān)性，即孔隙彎曲迂回的程度對本研究區(qū)的儲層物性影響不大。

1.6 均質(zhì)系數(shù)與物性的關(guān)系

在中、高滲儲層中，均質(zhì)系數(shù)與物性具有很好的相關(guān)性，而研究區(qū)屬于低孔、特低滲儲層，均質(zhì)系數(shù)為0.05～0.88，分布較為分散，均質(zhì)系數(shù)與儲層孔隙度、滲透率基本不具有相關(guān)性(圖2d)，即砂巖均質(zhì)程度對本研究區(qū)的儲層物性影響不大。

2 孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與驅(qū)油效率的關(guān)系

注水開發(fā)油田，水驅(qū)油效率一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)，不同的儲層具有不同的孔隙結(jié)構(gòu)類型，從而具有不同的驅(qū)油效率。儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征對水驅(qū)油效率的影響機(jī)理較為復(fù)雜，陳永生等研究認(rèn)為，退貢效率是研究孔喉非均質(zhì)性的重要參數(shù)，它對驅(qū)油效率影響明顯，退貢效率越高，驅(qū)油效率越高；退汞效率越低，油層孔喉非均質(zhì)性越嚴(yán)重，水驅(qū)油效果越差[10-12]。因此可以利用相關(guān)分析方法統(tǒng)計(jì)它們孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與退汞效率之間的相關(guān)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上探討控制驅(qū)油效率的因素。

圖2 喉道直徑均值等孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與物性相關(guān)性

通過退汞效率與各孔喉大小參數(shù)(排驅(qū)壓力、中值半徑、喉直徑均值)的相關(guān)性分析(圖3)，發(fā)現(xiàn)退汞效率與排驅(qū)壓力呈正相關(guān)性，而與中值半徑相關(guān)性不明顯，中值半徑小于0.05 μm時，部分退汞效率也很高，說明部分儲層中連通孔隙的喉道發(fā)育較好，起到了較好的連通作用，使得退出汞飽和度增高，喉道直徑均值與退汞效率表現(xiàn)出的正相關(guān)性亦說明了這一點(diǎn)?？缀砭|(zhì)性研究表明(圖3)，研究區(qū)延長組儲層孔喉分選性中偏差、分布較分散，具有中等偏強(qiáng)的非均質(zhì)性，表征孔喉分選性的分選系數(shù)與退汞效率相關(guān)性不明顯，但和均質(zhì)系數(shù)存在較好的相關(guān)性，砂巖均質(zhì)程度越好，退汞效率越高，表明在研究區(qū)延長組儲層中砂巖均質(zhì)程度對驅(qū)油效率有影響作用。隨著巖樣束縛水飽和度的增加，退汞效率增加，表明具有較高束縛水飽和度的巖樣，由于油相占據(jù)微孔隙和小孔隙的體積少，油相在開發(fā)中易被水驅(qū)替，因此表現(xiàn)出相對高的驅(qū)油效率。

綜上所述，研究區(qū)延長組儲層的驅(qū)油效率與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，隨著孔隙度、滲透率、孔隙喉道大小尤其是連通孔隙的喉道大小、砂巖均質(zhì)程度及束縛水飽和度的增加，驅(qū)油效率增高，而與中值半徑及分選系數(shù)之間相關(guān)性較差，但總體而言，孔隙結(jié)構(gòu)對驅(qū)油效率影響的機(jī)理較復(fù)雜，非簡單的線性關(guān)系。

3 結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地南部延長組儲層孔隙結(jié)構(gòu)和儲層物性具有相關(guān)性，排驅(qū)壓力、中值壓力與物性呈負(fù)相關(guān)性，中值半徑、喉道直徑均值、分選系數(shù)、退汞效率與物性呈正相關(guān)性，孔隙結(jié)構(gòu)系數(shù)、均質(zhì)系數(shù)與物性基本不具有相關(guān)性。

圖3 退汞效率與典型孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性

(2)鄂爾多斯盆地南部延長組儲層的驅(qū)油效率與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，隨著孔隙度、滲透率、孔隙喉道大小尤其是連通孔隙的喉道大小、砂巖均質(zhì)程度及束縛水飽和度的增加，驅(qū)油效率增高，而與中值半徑及分選系數(shù)之間相關(guān)性較差。

(3)孔隙結(jié)構(gòu)對驅(qū)油效率影響的機(jī)理較復(fù)雜，非簡單的線性關(guān)系，后續(xù)可開展巖心微觀模型水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，通過油水相對滲透率曲線反映的油水在孔隙介質(zhì)中的驅(qū)油效率，定量分析探討物性和儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征對驅(qū)油效率的影響。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)05-0071-04

2015-04-29

鄧南濤，博士，1983年生， 2013年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)地質(zhì)學(xué)專業(yè)，主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作。

陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司2014年科研專項(xiàng)(YCSY2014 KY-A-6)。

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