恒速壓汞測試在致密砂巖儲層微觀孔喉特征研究中的應(yīng)用
——以鄂爾多斯盆地西峰地區(qū)上古生界為例

高俊梅，龐長旭 ，馬云貴，趙小會，曹　青

(1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安 710018；3.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；4.西安石油大學(xué)石油工學(xué)院，陜西 西安 710065)

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恒速壓汞測試在致密砂巖儲層微觀孔喉特征研究中的應(yīng)用
——以鄂爾多斯盆地西峰地區(qū)上古生界為例

高俊梅1，2，龐長旭3，馬云貴4，趙小會1，曹青3

(1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安 710018；3.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；4.西安石油大學(xué)石油工學(xué)院，陜西 西安 710065)

鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣資源豐富，搞清鄂爾多斯盆地上古生界儲層致密砂巖儲層微觀孔喉特征對勘探開發(fā)有著重要指導(dǎo)意義。選取了盒8段和山1段致密砂巖儲層巖心樣品進行恒速壓汞測試，計算出喉道半徑和孔隙半徑，進而分析儲層微觀孔喉體系特征。研究表明：西峰地區(qū)盒8段和山1段致密砂巖儲層喉道半徑分布0.1～4.0 μm之間，主峰介于0.5～1.2之間；同時孔隙半徑分布于80～360 μm之間，而峰值介于100～160 μm之間；主要含氣層段砂巖儲層整體較為致密，孔隙與喉道半徑分布差異較大，孔喉的巨大差異造成儲層顯示低滲透-超低滲透的復(fù)雜致密結(jié)果。

鄂爾多斯盆地；孔喉特征；恒速壓汞；致密砂巖

鄂爾多斯盆地是我國的大型含氣盆地，上古生界已經(jīng)成為盆地大幅度增加儲量和提高儲量豐度的主要層位，它巨大的天然氣資源潛力還有待進一步勘探開發(fā)[1-3]。恒速壓汞技術(shù)與常規(guī)壓汞技術(shù)的最大區(qū)別是能夠給出準確的孔隙、喉道、孔喉比大小及含量分布，提供孔隙和喉道的毛細管壓力曲線，克服了常規(guī)壓汞技術(shù)對應(yīng)同一毛管壓力曲線可能會有不同孔隙結(jié)構(gòu)的缺陷，更適用于孔喉性質(zhì)差別很大的特低、超低滲透儲層[4-9]。對于正確認識特低、超低滲儲層孔喉結(jié)構(gòu)的差異、在開發(fā)中采取相應(yīng)措施，具有一定的理論指導(dǎo)價值。本文應(yīng)用恒速壓汞技術(shù)對是鄂爾多斯盆地上古生界儲層巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征進行分析。

1　實驗原理及樣品選取

1.1樣品選取

實驗選取西峰地區(qū)20塊致密砂巖樣品，主要為盒8段和山1段2個層位；其氣測滲透率范圍介于0.001×10-3～2×10-3m2之間，而孔隙度介于3.0 %～14.0%之間。

1.2恒速壓汞實驗原理

恒速壓汞技術(shù)主要是在假設(shè)巖石與汞界面張力穩(wěn)定的前提下，利用進汞在孔隙和喉道之間的壓力波動準確測得孔隙和喉道的個數(shù)，利用進汞量測得喉道和孔隙的體積。恒速壓汞實驗可獲得孔隙半徑及其分布、喉道半徑及其分布、樣品的孔喉比、進汞壓力曲線等重要信息。為保證測量的精度，通常以非常低的進汞速度(通常為0.000 05 ml/min)將汞注入巖石孔隙體積內(nèi)，逼近準靜態(tài)進汞過程。在此過程中，界面張力與接觸角保持不變；進汞端經(jīng)歷的每一個孔隙形狀的變化，都會引起彎月面形狀的改變，從而引起系統(tǒng)毛管壓力的改變。記錄此過程的壓力-體積變化曲線，可以獲得孔隙結(jié)構(gòu)的信息，如下圖1所示，汞侵入巖石孔隙的過程受喉道控制，依次由一個孔道進入下一個孔道。當汞突破喉道的限制進入孔隙體的瞬時，汞在孔隙空間內(nèi)以極快的速度發(fā)生重新分布，從而產(chǎn)生一個壓力降落，之后回升直至把整個孔道填滿，然后進入下一個孔道。圖1a為進汞過程，圖圖1b為該過程中所記錄的壓力漲落對應(yīng)進汞體積的曲線。左圖中的1、2、3、4分別與右圖中的O(1)、O(2)、O(3)、O(4)相對應(yīng)，前面的數(shù)代表汞通過喉道進入孔道的過程，后面的數(shù)代表汞在喉道中流動時壓力增加的過程和汞進入孔道后壓力隨之下降的過程。該技術(shù)為保證準靜態(tài)進汞條件，在進汞壓力達到900 Psi時，即6.2 MPa左右就結(jié)束了實驗，此時對應(yīng)的喉道半徑約為0.12 μm(可認為這是恒速壓汞測量的喉道半徑的下限)。測試樣品如存在小于0.12 μm的喉道則無法通過該種測試手段進行分析，所以針對部分致密砂巖氣和頁巖氣儲層的微細喉道體系該測試方法不完全適用。

圖1　巖心進汞示意圖及進汞過程中壓力-體積變化曲線圖

2　儲層微觀孔喉體系特征

孔隙喉道半徑(簡稱孔喉半徑)是以能夠通過孔隙喉道的最大球體半徑來衡量的，單位是微米(μm)。孔喉半徑的大小受孔隙結(jié)構(gòu)影響極大。若孔喉半徑大，孔隙空間的連通性好，液體在孔隙系統(tǒng)中的滲流能力就強。地層中液體流動條件取決于孔隙喉道的結(jié)構(gòu)，孔喉數(shù)量、半徑大小、液體與巖心的接觸面大小等都將起一定的作用。

如圖2A、2B所示QT1、ZT12口井的喉道半徑和孔隙半徑特征。上述井盒8段孔隙、喉道半徑移動平均趨勢分析可知，其喉道半徑分布0.1～1.0 μm之間，主峰介于0.5～0.8之間；同時孔隙半徑分布于80～200 μm之間，而峰值介于100～160 μm之間?？紫杜c喉道半徑分布差異較大，表明儲層微觀孔喉體系顯示為典型的細喉中孔型。

如圖2C、2D所示X1 、QT2這2口井的喉道半徑和孔隙半徑特征。上述井區(qū)孔隙、喉道半徑平均趨勢分析可知，其喉道半徑主要分布在0.1～4.0 μm之間，分布范圍廣，主峰值主要集中在0.5～1.0 μm之間。同時上述井區(qū)孔隙半徑主要分布在80～320 μm之間，分布范圍較廣，含有部分的大孔隙，主峰值主要集中在120～140 μm之間?？紫杜c喉道半徑分布差異較大，表明儲層微觀孔喉體系顯示為典型的細喉大孔型。

如圖2E、2F所示SH41、SH51這2口井的喉道半徑和孔隙半徑特征分布。上述2口井區(qū)孔隙、喉道半徑移動平均趨勢分析可知，其喉道半徑主要分布在0.1～1.5 μm之間，主峰值主要集中在0.5～1.2 μm之間?？紫栋霃街饕植荚?0～360 μm之間，分布范圍廣，主峰值主要集中在120～140 μm之間?？紫杜c喉道半徑分布差異較大，表明儲層微觀孔喉體系顯示為典型的細喉大孔型。

圖2　部分井區(qū)孔隙及喉道分布移動平均趨勢線

綜上所述，通過盆地不同地區(qū)上古生界致密砂巖恒速壓汞測試結(jié)果對比可知，研究區(qū)目的層喉道半徑分布0.1～4.0 μm之間，主峰介于0.5～1.2之間；同時孔隙半徑分布于80～360 μm之間，而峰值介于100～160 μm之間，孔隙與喉道半徑分布差異較大；結(jié)合儲層物性和常規(guī)壓汞測試結(jié)果綜合分析，研究區(qū)目的層段砂巖整體較為致密，孔喉的巨大差異是造成儲層顯示低滲透-超低滲透的致密現(xiàn)象。

3　結(jié)語

(1)西峰地區(qū)盒8段和山1段致密砂巖儲層喉道半徑分布0.1～4.0 μm之間，主峰介于0.5～1.2之間；同時孔隙半徑分布于80～360 μm之間，而峰值介于100～160 μm之間。

(2)西峰地區(qū)盒8段和山1段致密砂巖儲層整體較為致密，孔隙與喉道半徑分布差異較大，孔喉的巨大差異造成儲層顯示低滲透-超低滲透的復(fù)雜致密結(jié)果。

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2016-02-28

國家重大科技專項“鄂爾多斯盆地天然氣富集規(guī)律、目標評價與勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05007-004)

高俊梅(1966-)，女，河北石家莊人，工程師，主要從事油氣藏勘探及評價方面的研究工作。

TE122.2+3

B

1004-1184(2016)04-0218-03