論低滲透儲層的研究方法

任柯全

摘要：所謂低滲透油藏，不僅指其滲透率低，而且指其是有獨特的微觀孔隙結(jié)構(gòu)，最主要的原因是其孔喉結(jié)構(gòu)較常規(guī)儲層要密集。目前，大部分油田開發(fā)開采已進(jìn)入中后期，多以低滲透和特低滲透儲層為主，開發(fā)難度大，開采方式有別于常規(guī)儲層。微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征直接制約著宏觀地質(zhì)現(xiàn)象，宏觀地質(zhì)現(xiàn)象的形成由微觀孔隙結(jié)構(gòu)組成決定。所以從微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征入手進(jìn)行研究，來認(rèn)識儲層宏觀地質(zhì)特征并指導(dǎo)開發(fā)是一種非常重要的手段。因此，我們通過研究儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及分類研究來，加快研究區(qū)儲層開采及提高采收率最重要的研究方向。

關(guān)鍵詞：低滲透儲層;孔隙結(jié)構(gòu);數(shù)字巖心

1引言

我國大多數(shù)油田經(jīng)歷數(shù)十年的勘探與開發(fā)，常規(guī)儲層資源的產(chǎn)能日益枯竭，從目前石油資源剩余儲量及勘探規(guī)劃來看，現(xiàn)存可開采的石油資源主要分布在低滲透和特低滲透儲層。今后石油地質(zhì)開采很可能以低滲透儲層為主，低滲透儲層具有巨大的開發(fā)空間和開發(fā)潛力，同時也具有較大的開發(fā)難度，因此低滲透儲層成為學(xué)術(shù)研究和油田生產(chǎn)中勘探開發(fā)的重點，若要實現(xiàn)低滲透儲層的大力開采，提升油氣采出率，就要深入研究了解低滲透儲層特點并作出符合實際開采的合理評價。

2 低滲透儲層的研究方法

常規(guī)儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征的研究方法主要包括巖石物理實驗和數(shù)值模擬方法兩種，常用的巖石物理實驗包括物理模型法、鑄體薄片、掃描電鏡、常規(guī)壓汞實驗、恒速壓汞實驗和核磁共振等，目前國內(nèi)外研究微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征中應(yīng)用最廣泛、對孔隙結(jié)構(gòu)描述精度最高的方法是 CT 掃描方法。數(shù)值模擬方法是針對無法進(jìn)行的實驗，通過計算機模擬和數(shù)據(jù)處理，比較抽象，然而可以快速得到結(jié)果，耗時短，可以彌補實驗工作的不足。

低滲透儲層的研究正不斷深入，關(guān)鍵在于對其具有的微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。通過實驗和觀察發(fā)現(xiàn)低或特低滲透性的油氣層與多數(shù)正常類型油氣層本質(zhì)上的不同在于微觀孔隙結(jié)構(gòu)的不同，所以描述低滲透儲層的特征就是描述其微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征。研究微觀孔隙結(jié)構(gòu)的方法經(jīng)過不斷改進(jìn)，最初的物性分析到常規(guī)方法，再到現(xiàn)階段應(yīng)用高端儀器的實驗測量法。隨著研究的深入，能夠幫助分析微觀孔隙結(jié)構(gòu)的實驗方法良多并且對其特征的描述也更加全面具體。微觀孔隙結(jié)構(gòu)的觀察以基本的掃描電鏡、環(huán)境掃描電鏡、鑄體薄片圖像分子、X 衍射、圖像孔隙、常規(guī)壓汞、水驅(qū)油及油水相滲、潤濕性測試以及敏感性分析等較為普遍，隨著科學(xué)儀器水平的提高，核磁共振分析、恒速壓汞和 CT三維掃描技術(shù)等對微觀孔隙結(jié)構(gòu)的觀察更加精細(xì)。儲層微觀孔喉研究不斷與數(shù)學(xué)和計算機相結(jié)合，并趨于定量化。下面將簡要介紹幾種常用的低滲透儲層研究方法。

鑄體薄片是最簡單可行的方法，適用于所有類型的巖石，但是觀察結(jié)果并不精確。鑄體薄片利用顯微鏡觀察巖石二維空間的孔隙結(jié)構(gòu)，直接觀察到巖石薄片中的面孔率、平均孔隙、喉道半徑大小、平均孔喉比和配位數(shù)。只能直觀的得到圖像的二維，其空間延續(xù)性認(rèn)識差。

掃描電鏡是現(xiàn)在研究者最常用的直觀觀察巖樣孔喉結(jié)構(gòu)的方法，它的原理是利用電信號成像，利用極細(xì)的電子束打在巖石樣品上，接收器接受電子束傳來的信息，在屏幕上顯示出不同亮度的點，通過電子束不同的掃描路徑得到巖石的成像結(jié)果，直觀地顯示出巖石二維空間孔隙結(jié)構(gòu)，觀察到的儲層以粒間孔、微孔隙（包括粒內(nèi)溶孔、微孔隙、微裂縫）、喉道類型（包括點狀、片狀和縮頸喉道）和孔隙半徑大小為主要孔隙類型。掃描電鏡用到的電子束技術(shù)在頁巖孔喉研究中較為常見，但是由于此方法對樣品的要求較高，在致密砂巖儲層中難以應(yīng)用。

核磁共振技術(shù)利用核磁共振橫向弛豫時間 T2 與孔喉結(jié)構(gòu)關(guān)系，得到孔隙大小分布，得到弛豫時間轉(zhuǎn)換得到巖石孔隙的大小，且能夠獲得 CT 因分辨率問題缺失的一部分2μm 以下的孔隙;核磁共振技術(shù)，利用巖石比表面積越大，弛豫越強，T2 弛豫時間越少，可以得到增量孔隙度與弛豫時間的關(guān)系，進(jìn)而得到孔喉分布情況。

恒速壓汞以極低的準(zhǔn)靜態(tài)恒定速度向巖樣喉道及孔隙內(nèi)壓汞，根據(jù)進(jìn)汞的壓力漲落來獲取孔隙和喉道半徑大小分布規(guī)律，間接得到孔喉比參數(shù)表征孔喉結(jié)構(gòu)差異;汞在一定的壓力下，以恒定速度進(jìn)入儲層，當(dāng)汞充滿一個喉道進(jìn)入下一個喉道時，汞的壓力會迅速降低，直至汞在孔隙中充滿整個孔隙進(jìn)入下一個喉道。喉道中汞壓力最大值等于喉道半徑，汞的體積就等于孔隙空間體積，恒速壓汞法測得的孔徑范圍主要在 10-300nm。

常規(guī)壓汞技術(shù)利用高壓進(jìn)汞，利用進(jìn)汞總壓力換算得到孔隙大小分布，不能區(qū)分孔隙和喉道，恒速壓汞和常規(guī)壓汞都只對連通的孔隙喉道大小進(jìn)行獲取，而對于更小孔隙喉道或不連通孔隙（死孔隙）來說，無法分辨出來，壓汞技術(shù)由于水銀對毛細(xì)管的壓力，使測量結(jié)果與真實值有一定的偏差。

CT 掃描數(shù)字巖心技術(shù)能夠直觀展示微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征、均質(zhì)性、連通性，這是其它實驗方法所得不到的，很多學(xué)者已經(jīng)用 CT 掃描實驗研究低滲透儲層，通過 CT 掃描技術(shù)可以測得儲層內(nèi)部各孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過接收器接受到的 X 射線衰減情況計算各個截面的巖樣孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)，將各個截面的孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)疊合在一起得到整個巖樣的孔喉結(jié)構(gòu)特征。

利用 CT 成像儀獲取二維灰度圖像后，進(jìn)行三維重建來得到數(shù)字巖心模型，得到孔隙結(jié)構(gòu)的以孔喉單元為基礎(chǔ)的孔喉半徑大小、孔喉長度、孔喉迂曲程度、孔喉配位數(shù)，孔喉的非均質(zhì)系數(shù)，孔喉連通系數(shù);CT 掃描法可以直接獲取巖石的真實三維骨架與孔隙圖像，該技術(shù)建立的三維數(shù)字巖心具有樣品無損、形象直觀、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點，不需要破壞巖樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)，就能夠觀察到內(nèi)部喉道連通情況。

越來越多的方法技術(shù)用來進(jìn)行微觀孔喉結(jié)構(gòu)的研究，技術(shù)的發(fā)展從二維平面到三維空間，從定性分析到定量研究?？缀斫Y(jié)構(gòu)是指構(gòu)成儲層巖石的三維孔喉特征，包括孔隙、喉道的半徑大小、形狀、分布及其連通規(guī)律，因此孔喉結(jié)構(gòu)是低滲透儲層微觀角度研究的核心內(nèi)容。由于微觀孔隙是流體儲集和滲流的場所，人們對微觀孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙結(jié)構(gòu)分布的影響、微觀剩余油在孔隙結(jié)構(gòu)中的分布情況等問題極為關(guān)注，并在這些方面取得了大量的研究成果。

3結(jié)束語

低滲透油藏占目前可開采油層面積之大、數(shù)量之多，并伴隨著開采難度之大，使得該類油藏的分類及評價陷入難處。評價以選擇的參數(shù)能否真正描述低滲透油藏的本質(zhì)為要求，進(jìn)而掌握并控制低滲透油藏易于開采的關(guān)鍵因素。所以綜合性的精細(xì)儲層特征研究、儲層評價和優(yōu)化分類對低滲儲層開采至關(guān)重要。

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