低滲透油層孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率相關(guān)性研究

馬文國 劉彥軍 王朋

摘 ? ? ?要：低滲透油層孔隙結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對壓汞法獲取的低滲透砂巖油層天然巖心孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)開展對比分析，研究了滲透率和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)變化相關(guān)性。研究表明：在滲透率（53.0～270.0）×10-3 μm 2范圍的低滲透油層巖心樣品的孔隙分布峰位主要有4個值，分別為2.5、4.0、6.3和10.0 μm。低滲透率油層巖心的最大孔隙半徑、均質(zhì)系數(shù)、孔隙半徑中值等參數(shù)均具有多值性，對低滲透油層的劃分標(biāo)準(zhǔn)可以將滲透率和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)合，能保證區(qū)分低滲透油藏孔隙結(jié)構(gòu)差異的準(zhǔn)確性。

關(guān) ?鍵 ?詞：低滲透;孔隙結(jié)構(gòu);滲透率;分類標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：TE 348 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）08-1570-04

Abstract： The pore structure of low permeability reservoir is more complex. In this paper， the natural cores pore structure parameters of low-permeability sandstone reservoirs obtained by mercury injection method were analyzed. The correlation between permeability and pore structure parameters was studied. The results showed that the pore distribution peak of the core sample in the permeability range of （53.0～270.0）×10-3 μm2 had four values， namely10.0 μm， 6.3 μm， 4.0 μm and 2.5 μm， respectively. For low permeability reservoirs， the maximum pore radius， homogenization coefficient and median pore radius of similar permeability cores were not unique. The criteria for the classification of low permeability reservoirs should combine permeability and pore structure parameters to ensure the accuracy of distinguishing pore structure differences in low permeability reservoirs.

Key words： Low-permeability; Pore structure; Permeability; Classification standard

滲透率是油層儲集的一個重要評價指標(biāo)，油藏工程師一直將其用于評價中高滲油層滲流能力[1]。長期以來油藏專家提出了多種利用滲透率計算和評價油層差異的方法，但都存在一定的局限性[2]。Archie公式等理論方法對中高滲透率砂巖油層的描述應(yīng)用結(jié)果證明十分合理，但在低滲透率油層評價中其評價結(jié)果與實際油層差異較大[3-5]。低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，孔喉差異大、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滲透率對開發(fā)效果影響明顯[6-9]。長期注水開發(fā)后儲層物性發(fā)生明顯變化，在進(jìn)一步開發(fā)之前需要對孔隙結(jié)構(gòu)重新分析評價[10]。低滲透油層的滲透率和總孔隙度的相關(guān)性較小，油層滲流能力主要受孔隙、孔道等結(jié)構(gòu)參數(shù)的制約[11-12]。常規(guī)壓汞方法作為油藏滲流能力評價的方法已經(jīng)成為油藏工程師最常用的油藏評價方法，但利用常規(guī)壓汞參數(shù)對低滲透油層孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)分，對相近滲透率的油層的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)一步分析的研究內(nèi)容開展的較少，因此為了對高含水階段低滲透油層進(jìn)行合理分類，建立不同滲透率區(qū)間低滲透油層滲流能力和孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的可靠關(guān)系，需開展利用孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)對滲透率分類的油層進(jìn)一步細(xì)分的研究，指導(dǎo)下一步微觀剩余油再啟動方法研究。

1 ?常規(guī)壓汞孔隙參數(shù)分類

巖石微觀孔喉參數(shù)分布范圍直接影響流體在儲層中的滲流能力，而流體的滲流能力和儲層巖石的滲透性緊密相關(guān)，對油層開發(fā)效果有著直接影響，工程領(lǐng)域常用滲透率來直接區(qū)分儲層的滲透性。

1.1 ?孔隙半徑特征參數(shù)

1）最大孔隙半徑：是指孔隙系統(tǒng)中最大的連通孔隙的排驅(qū)壓力值相對應(yīng)的孔隙半徑。

2）平均孔隙半徑：是表示巖石平均孔喉半徑大小的參數(shù)。

3）孔隙半徑中值：飽和度中值壓力對應(yīng)的孔隙半徑。

1.2 ?孔喉分布特征參數(shù)

1）分選系數(shù)：表征樣品中孔隙喉道大小偏差的量度，直接反應(yīng)孔隙喉道分布的集中程度。

2）半徑均值：表征所有孔隙分布的平均位置。

3）均質(zhì)系數(shù)：代表流體主要滲濾孔道的集中程度，均質(zhì)系數(shù)的值越大，孔喉分布越均勻。

1.3 ?孔喉連通性特征及其他參數(shù)

1）孔隙分布峰位：是指孔隙大小分布曲線上最高點對應(yīng)的孔隙半徑值。

2）汞飽和度中值壓力：是指在含汞飽和度達(dá)到50.0%時，對應(yīng)的注入毛管壓力值。

3）特征結(jié)構(gòu)參數(shù)：是相對滲透率相關(guān)參數(shù)，可用于描述滲流特征的一個結(jié)構(gòu)參數(shù)。

2 ?低滲透巖心常規(guī)壓汞孔隙參數(shù)分布

選取了某砂巖油藏高含水階段層位，空氣滲透率范圍在（53.0～270.0）×10-3 μm2的天然巖心樣品142塊開展分析，研究在滲透率分級的基礎(chǔ)上，利用常規(guī)壓汞方法獲取的數(shù)據(jù)對油層進(jìn)一步細(xì)分，天然巖心樣品孔隙參數(shù)分布統(tǒng)計見表1。

3 ?常規(guī)壓汞孔隙參數(shù)特征分析

3.1 ?最大孔隙半徑參數(shù)統(tǒng)計分析

天然巖心樣品最大孔隙半徑分布范圍是0.357～21.369 μm之間，最大孔隙半徑值主要集中在5.0～15.0范圍內(nèi)，相近滲透率巖心的的最大孔隙半徑多值現(xiàn)象和不同滲透率巖心最大孔隙半徑值相近現(xiàn)象明顯，但不具有明顯規(guī)律性，無法作為進(jìn)一步細(xì)分低滲透油層的參考依據(jù)（圖1）。

3.2 ?平均孔隙半徑參數(shù)統(tǒng)計分析

天然巖心樣品的平均孔隙半徑分布范圍是0.08～6.432 μm之間，平均孔隙半徑數(shù)值整體表現(xiàn)為隨著滲透率的增加而增加，相近滲透率巖心的平均孔隙半徑差異大和不同滲透率巖心平均孔隙半徑值相近現(xiàn)象明顯，但不具有明顯規(guī)律性，無法作為進(jìn)一步細(xì)分低滲透油層的參考依據(jù)（圖2）。

3.3 ?孔隙半徑中值參數(shù)統(tǒng)計分析

天然巖心樣品孔隙半徑中值分布范圍是0.04～4.685 μm之間，在研究的滲透率范圍內(nèi)，孔隙半徑中值數(shù)值隨著滲透率增加變化規(guī)律不明顯，同一滲透率級別巖心的的孔隙半徑中值大小差異明顯，同時，不同滲透率的天然巖心，有相同或相近的孔隙半徑中值的問題依然存在，不具有明顯規(guī)律性，無法作為進(jìn)一步細(xì)分低滲透油層的參考依據(jù)（圖3）。

3.4 ?分選系數(shù)參數(shù)統(tǒng)計分析

分選系數(shù)的特征說明孔隙喉道分布的集中程度存在差異，分選系數(shù)參數(shù)數(shù)值分布主體均較高，說明研究的低滲透巖心樣品孔隙分布不均勻。研究油層的低滲透油藏天然巖心樣品分選系數(shù)分布范圍是2.288～4.575 μm之間，主要集中在2.5～4.5之間，相近滲透率巖心的有分選系數(shù)多值的現(xiàn)象，反應(yīng)出相同現(xiàn)有測試方法測試獲得的巖心滲透率參數(shù)不能完全代表孔隙結(jié)構(gòu)差異（圖4）。

3.5 ?半徑均值參數(shù)統(tǒng)計分析

研究低滲透油層的天然巖心樣品半徑均值分布范圍是0.069～4.686 μm之間，半徑均值數(shù)值整體隨滲透率增加呈現(xiàn)增加的趨勢，半徑均值表征的是所有孔隙分布的計算加權(quán)平均半徑對應(yīng)的位置，雖然也存在相近滲透率巖心的半徑均值數(shù)值多值和不同滲透率半徑均值相近的現(xiàn)象明顯，但不能代表孔隙結(jié)構(gòu)的實際情況，無法作為進(jìn)一步細(xì)分低滲透油層的參考依據(jù)（圖5）。

3.6 ?均質(zhì)系數(shù)參數(shù)統(tǒng)計分析

研究低滲透油層的天然巖心樣品均質(zhì)系數(shù)分布范圍是0.196～0.503之間，均質(zhì)系數(shù)表征的是流體主要滲濾孔道的集中程度，研究巖心樣品的均質(zhì)系數(shù)數(shù)值，主體最小值高于0.196，主體參數(shù)值低于0.5，說明研究巖心樣品的滲流通道尺寸集中程度較好，相近滲透率巖心的均質(zhì)系數(shù)多值和不同滲透率具有相同均質(zhì)系數(shù)的現(xiàn)象明顯，且不具有明顯規(guī)律性，無法作為進(jìn)一步細(xì)分低滲透油層的參考依據(jù)（圖6）。

3.7 ?孔隙分布峰位參數(shù)統(tǒng)計分析

研究低滲透油層的天然巖心樣品孔隙分布峰位分布范圍是0.025～10.0 μm之間，孔隙分布峰位主要有4個值，分別為2.5、4.0、6.3和10.0 μm，相近滲透率巖心的孔隙分布峰位的多值現(xiàn)象和不同滲透率具有相同孔隙分布峰位現(xiàn)象明顯，因為孔隙分布峰位的單值性，可以作為滲透率分類基礎(chǔ)上進(jìn)一步區(qū)分巖心微觀孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)（圖7）。

3.8 ?最大進(jìn)汞飽和度參數(shù)統(tǒng)計分析

研究低滲透油層的天然巖心樣品最大進(jìn)汞飽和度分布范圍是59.104～96.287 μm之間，相近滲透率巖心的最大進(jìn)汞飽和度的多值現(xiàn)象和不同滲透率具有相同最大進(jìn)汞飽和度現(xiàn)象明顯，但不具有明顯規(guī)律性，無法作為進(jìn)一步細(xì)分低滲透油層的參考依據(jù)（圖8）。

3.9 ?特征結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計分析

特征結(jié)構(gòu)參數(shù)與相對滲透率有關(guān)，作為描述滲流特征的一個參數(shù)，參數(shù)越大，表明孔隙分選好，孔隙尺寸之間的差異越小。研究的低滲透油層天然巖心樣品特征結(jié)構(gòu)參數(shù)分布范圍是0.058～11.883 μm之間，相近滲透率巖心的特征結(jié)構(gòu)參數(shù)的多值現(xiàn)象明顯，但不具有明顯規(guī)律性，無法作為進(jìn)一步細(xì)分低滲透油層的參考依據(jù)（圖9）。

4 ?結(jié) 論

1）常規(guī)壓汞方法作為評價油層滲流能力的測試方法具有不可替代的作用，對于低滲透率油層，孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表明隨著滲透率變化巖石孔隙結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

2）研究低滲透油層的低滲透油層的孔隙分布峰位等參數(shù)均有多值現(xiàn)象，但其他參數(shù)的多值分布缺少規(guī)律性，只有孔隙分布峰位數(shù)值相對規(guī)律，研究低滲透油層的孔隙分布峰位主要有4個值，分別為2.5、4.0、6.3和10.0 μm，可以作為進(jìn)一步區(qū)分油層的分類標(biāo)準(zhǔn)。

3）對低滲透油層，可以在滲透率分級的基礎(chǔ)上，利用孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)對油層進(jìn)一步劃分，探索研究低滲透油層微觀孔隙結(jié)構(gòu)差異性。

致謝：

本文研究成果依托于國家科技重大專項，薄差油層剩余油分布及動用界限研究（編號：2016ZX05010-002-004）和渤海雙高油田多級竄逸堵/調(diào)/驅(qū)一體化技術(shù)研究及示范（編號：2016ZX05058-003-010）項目的支持，對參與項目研究的人員一并謹(jǐn)致謝意。

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