勝利油田致密砂巖油藏微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

殷艷玲，孫志剛，王　軍，房會(huì)春，張玉利，劉桂陽(yáng)

（中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng)257015）

勝利油田致密砂巖油藏微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

殷艷玲，孫志剛，王軍，房會(huì)春，張玉利，劉桂陽(yáng)

（中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng)257015）

以勝利油田滲透率小于5 mD的致密砂巖油藏為研究對(duì)象，從“空氣滲透率相近的致密儲(chǔ)集層，注水開發(fā)難易程度存在差異”現(xiàn)象出發(fā)，以毛細(xì)管壓力曲線分析為基礎(chǔ)，通過(guò)孔隙結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析，研究并量化了致密砂巖油藏孔隙結(jié)構(gòu)特征。研究表明，認(rèn)識(shí)致密砂巖孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是表征喉道的大小及分布，在喉道的認(rèn)識(shí)上必須有“有效性”的概念，隨滲透率的降低，大于1.0 μm喉道所占比例急劇降低，小于或等于0.4 μm喉道所占比例急劇增加，與大慶油田和長(zhǎng)慶油田相比，勝利油田致密儲(chǔ)集層的喉道細(xì)小且分布呈尖峰狀，不利于油藏開發(fā)。

勝利油田；致密砂巖油藏；微觀孔隙結(jié)構(gòu)；空氣滲透率；液體滲透率；主流孔喉

勝利油田致密油藏探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為5.59× 108t，是勝利油田未來(lái)主要的接替資源。長(zhǎng)井段多級(jí)壓裂水平井技術(shù)的應(yīng)用，使致密油藏的開發(fā)取得了一定突破，但其儲(chǔ)量動(dòng)用難度依然較大，動(dòng)用率仍較低［1］。從大慶油田和長(zhǎng)慶油田致密砂巖油藏的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，分析影響儲(chǔ)集層滲流能力的微觀因素，才能揭示儲(chǔ)集層動(dòng)用難度大、動(dòng)用率低的根本原因［2-3］。本文以壓汞實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)勝利油田滲透率小于5 mD的致密砂巖儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，對(duì)其微觀孔隙結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識(shí)，較好地揭示了其空氣滲透率相近而注水開發(fā)難易程度存在差異的原因。

1　液體滲透率存在差異

勝利油田致密砂巖油藏的開發(fā)生產(chǎn)中，相同空氣滲透率的儲(chǔ)集層，其開發(fā)效果相差較大，如樊154區(qū)塊和樊162-30區(qū)塊均為濁積巖，油藏埋深和平均油層厚度都較為接近，壓力系數(shù)均為1.3，空氣滲透率都在1 mD左右，即2個(gè)區(qū)塊的地質(zhì)條件較為接近，但其注水開發(fā)效果卻有明顯差異，樊162-30區(qū)塊注水見效明顯，而樊154區(qū)塊卻注不進(jìn)水。在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)相同的現(xiàn)象，相近空氣滲透率的巖心，在相同驅(qū)替條件下用相同液體測(cè)得的液體滲透率存在明顯差異。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這種空氣滲透率相近，而液體滲透率有差異的現(xiàn)象在致密砂巖中普遍存在。

2　致密砂巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)

2.1影響致密砂巖滲流的孔隙和喉道因素

壓汞試驗(yàn)是目前分析孔隙結(jié)構(gòu)常用的試驗(yàn)方法，恒速壓汞儀則是目前定量分析喉道和孔隙大小及其分布規(guī)律的常用儀器［4-7］。利用ASPE—730恒速壓汞儀，對(duì)勝利油田滲透率小于5 mD的致密砂巖巖心進(jìn)行了孔隙結(jié)構(gòu)分析。從圖1和圖2可以明顯看出，不同滲透率巖心的孔隙半徑，無(wú)論從分布寬度還是從孔隙的分布頻率來(lái)看，其差異均較??；相比而言，喉道的分布則有明顯的區(qū)別，有的巖心喉道分布呈尖峰狀，有的則呈扁平狀。從孔隙和喉道分布的對(duì)比來(lái)看，研究致密砂巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是表征喉道的大小及分布。

圖1　不同滲透率砂巖巖心的孔隙分布

圖2　不同滲透率砂巖巖心的喉道分布

2.2致密砂巖喉道的有效性

對(duì)于常規(guī)低滲油藏，常用平均喉道半徑、最大喉道半徑等來(lái)表征其喉道大?。?-9］。為確定這些參數(shù)是否適用于致密砂巖油藏，對(duì)其喉道數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)巖心中近60%的喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)率高達(dá)98%，而另外接近40%的喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)率卻只有2%.據(jù)喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)率，可以把致密砂巖的喉道分為有效喉道和無(wú)效喉道，其中對(duì)滲透率的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到98%時(shí)的所有喉道定義為有效喉道，有效喉道的加權(quán)平均值為主流喉道半徑。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，對(duì)于滲透率0.1～1.0 mD的儲(chǔ)集層，其有效喉道占總喉道的比例平均為21.4%，而滲透率1.0～5.0 mD的儲(chǔ)集層，其有效喉道占總喉道的比例平均為55.7%.勝利油田致密砂巖的有效喉道占總喉道的比例通常小于60.0%，即40.0%以上的喉道對(duì)滲透率沒(méi)有貢獻(xiàn)。因此，表征致密砂巖喉道大小及分布必須要有“有效性”的概念。

從“有效性”概念出發(fā)，要表征致密砂巖的喉道半徑，不能再采用平均喉道半徑，應(yīng)采用主流喉道半徑。勝利油田沙河街組三段2塊巖心均為粉砂巖，其空氣滲透率分別為1.170 mD和1.080 mD，平均喉道半徑分別為0.558 μm和0.404 μm，二者較為接近；在1.0 cm3/min流量下用8%氯化鉀溶液驅(qū)替，其液體滲透率分別為0.905 mD和0.339 mD，明顯有差異。分析認(rèn)為，由于巖性和驅(qū)替條件均相同，那么液體滲透率的差異主要是由于孔隙結(jié)構(gòu)的差異所造成。從其喉道分布（圖3）和喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)（圖4）來(lái)看，空氣滲透率為1.170 mD的巖心，其喉道分布范圍寬，有一定數(shù)量半徑大于1.500 μm的喉道，且大于1.500 μm的喉道對(duì)滲透率起主要作用，主流喉道半徑為0.900 μm；而氣體滲透率為1.080 mD的巖心，其喉道分布相對(duì)較窄，巖心中沒(méi)有大于1.500 μm的喉道，對(duì)滲透率起主要作用的是0.750 μm左右的細(xì)喉道，主流喉道半徑為0.634 μm.因此，在巖性和驅(qū)替條件均相近的情況下，孔隙結(jié)構(gòu)中主要滲流通道的差異，是造成空氣滲透率接近而液體滲透率有差異的根本原因。

圖3　勝利油田沙河街組三段粉砂巖喉道分布

圖4　勝利油田沙河街組三段粉砂巖喉道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)率分布

2.3致密砂巖喉道大小的變化規(guī)律

通過(guò)對(duì)勝利油田商13-斜387井10塊滲透率為0.3～5.0 mD的巖樣喉道數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)巖心滲透率小于2.0 mD時(shí)，巖心中大于1.0 μm的喉道所占比例急劇降低，小于等于0.4 μm喉道所占比例逐漸增加，并慢慢占據(jù)主導(dǎo)地位。伴隨主流喉道半徑的急劇降低，致密砂巖的滲流能力也急劇下降，開發(fā)難度增大。

2.4與大慶油田和長(zhǎng)慶油田致密砂巖的對(duì)比

對(duì)比了大慶、長(zhǎng)慶和勝利3個(gè)油田滲透率相近的3個(gè)不同級(jí)別砂巖巖心的喉道分布（圖5）。對(duì)于空氣滲透率為0.30 mD左右和1.50 mD左右的巖心，3個(gè)油田砂巖巖心喉道分布差異較大，勝利油田砂巖喉道分布明顯是最不利的，不僅分布范圍窄，而且呈尖峰狀；對(duì)于空氣滲透率為3.00 mD左右的巖心，無(wú)論從喉道分布寬度還是分布頻率來(lái)看，3個(gè)油田巖心喉道分布差異不大。從3個(gè)油田不同滲透率級(jí)別砂巖喉道分布的對(duì)比來(lái)看，勝利油田砂巖喉道更為細(xì)小且分布集中，因而勝利油田致密油藏開發(fā)的難度更大。

圖5　不同滲透率砂巖喉道分布

3　結(jié)論

（1）從致密砂巖孔隙和喉道分布的對(duì)比來(lái)看，研究微觀孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是表征喉道的大小及分布，并且必須要有“有效性”的概念，平均主流喉道半徑更適于來(lái)表征致密砂巖的喉道大小。

（2）儲(chǔ)集層氣體滲透率相近但液體滲透率有差異的根本原因是孔隙結(jié)構(gòu)不同，主流喉道半徑有明顯差異。

（3）勝利油田致密砂巖油藏，隨滲透率的降低，大于1.0 μm的喉道所占比例急劇降低，小于等于0.4 μm的喉道所占比例急劇增加，占據(jù)主導(dǎo)地位。伴隨主流喉道半徑的急劇降低，致密砂巖的滲流能力也急劇下降，油藏開發(fā)難度增大。

（4）與大慶油田和長(zhǎng)慶油田相比，勝利油田致密砂巖的喉道更為細(xì)小，且分布呈尖峰狀，不利于致密油藏的開發(fā)。

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Micro Pore Structure Characteristics of Tight Sandstone Reservoirs in Shengli Oilfield

YIN Yanling，SUN Zhigang，WANG Jun，F(xiàn)ANG Huichun，ZHANG Yuli，LIU Guiyang
（Research Institute of Exploration and Development，Shengli Oilfield Company，Sinopec，Dongying，Shandong 257015，China）

This quantitative research of micro pore structure characteristics of the tight sandstone reservoirs is based on the reservoirs with permeability of less than 5 mD in Shengli oilfield，combined with the capillary pressure curve analysis and pore structure comparative anal?ysis，in view of the tight reservoirs with similar air permeability but existing different complexities in water flooding process.The study re?sults show that the key of understanding the tight sandstone pore structures in Shengli oilfield is the characterization of pore throat size and distribution，and the effectiveness of the throat radius.With the permeability decreasing，the proportion of those throats greater than 1.0 μm in radius is declining rapidly，while that of throats less than or equal to 0.4 μm is quickly increasing，which indicate that the throats of tight sandstone reservoirs in Shengli oilfield are too tiny and like to peak shape in distribution，compared to Daqing oilfield and Changqing oil?field，so such acase in Shengli oilfield will be unfavorable to reservoir development.

Shengli oilfield；tight sandstone reservoir；micro pore structure；air permeability；liquid permeability；main throat size

TE112.23

A

1001-3873（2015）06-0693-03

10.7657/XJPG20150610

2015-05-26

2015-07-17

中石化科研項(xiàng)目（P14145）

殷艷玲（1975-），女，甘肅金塔人，高級(jí)工程師，博士，（Tel）0546-8715489（E-mail）y12y26@sina.com.