致密砂巖儲(chǔ)層流體差異性賦存特征
——以鄂爾多斯盆地三疊系延長組為例

張亞東，高光輝，劉正鵬，廖海于，汪廣輪,丁長燦，馬宏偉，李澤亮

(1.中國石油 長慶油田分公司 勘探事業(yè)部，西安 710018； 2.川慶鉆探工程有限公司 長慶井下技術(shù)作業(yè)公司，西安 710018； 3.中國石油 長慶油田分公司 第十二采油廠，西安 710018； 4.中國石油 長慶油田分公司 第三采油廠，銀川 750000； 5.中國石油 長慶油田 蘇里格南作業(yè)分公司，西安 710018)

隨著非常規(guī)油氣藏勘探開發(fā)的深入，作為致密油藏重要組成部分的致密砂巖油藏顯示出了廣闊的勘探開發(fā)前景[1-2]。致密砂巖油藏主要特征為：巖性細(xì)，泥質(zhì)含量高；儲(chǔ)層巖性致密，非均質(zhì)性強(qiáng)；孔喉中原油充注不飽滿，油藏壓力異常低；油藏流體分布受儲(chǔ)層物性及巖性控制強(qiáng)[3-4]。開展致密砂巖油藏流體賦存特征及其差異性研究，對(duì)于改善該類油藏的開發(fā)效果具有重要意義。

核磁共振技術(shù)，結(jié)合高速離心實(shí)驗(yàn)可以得到巖石多孔介質(zhì)內(nèi)不同離心力對(duì)應(yīng)的可動(dòng)流體量，可動(dòng)流體飽和度參數(shù)能夠表征油藏流體開發(fā)動(dòng)用的難易程度及開發(fā)潛力大小。本文以鄂爾多斯盆地HQ地區(qū)三疊系延長組長6、長8及HS地區(qū)長6、長8致密砂巖油藏為研究對(duì)象，對(duì)比不同滲透率區(qū)間及不同地區(qū)、層位儲(chǔ)層流體差異性賦存特征及控制因素。

1 核磁共振技術(shù)結(jié)合離心實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

儲(chǔ)層巖石樣品抽真空飽和流體后，巖石樣品孔隙空間中流體的T2弛豫時(shí)間譜取決于流體分子受到的孔隙表面作用力的強(qiáng)弱。巖石樣品孔隙空間中束縛流體和可動(dòng)流體在核磁共振弛豫時(shí)間T2譜譜峰上有明顯差異。T2譜左峰代表束縛流體，T2譜右峰代表可動(dòng)流體[5]。離心力的增加會(huì)使孔隙空間中的流體不斷被離心出，導(dǎo)致核磁信號(hào)減少。離心力增加到一定程度后，核磁共振信號(hào)基本不再變化，據(jù)此離心力下的核磁信號(hào)，結(jié)合飽和水信號(hào)，判定T2截止值(左峰與右峰的截止值)，計(jì)算臨界孔喉半徑值。通過核磁共振弛豫時(shí)間T2譜可換算出孔喉半徑，利用核磁共振T2譜可對(duì)巖石樣品孔隙空間中流體的賦存狀態(tài)進(jìn)行分析，獲得可動(dòng)流體飽和度的定量值[6]。

1.2 巖石樣品及流體

實(shí)驗(yàn)中巖石樣品基礎(chǔ)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)油藏地層水狀況，實(shí)驗(yàn)中配制模擬地層水為標(biāo)準(zhǔn)鹽水(礦化度為50 000 mg/L)。

表1 實(shí)驗(yàn)巖心資料及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)巖石樣品洗油、烘干，氮?dú)鉁y(cè)孔隙度、滲透率；

(2)樣品抽真空并加壓飽和模擬地層水。計(jì)算孔隙度，即水測(cè)孔隙度；

(3)測(cè)量飽和地層水狀態(tài)核磁共振T2譜；

(4)巖石樣品以21，42，104，209，300，417 psi不同離心力進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，離心后測(cè)量核磁共振T2譜；

(5)不同條件T2譜對(duì)比，計(jì)算不同離心力的可動(dòng)流體飽和度。417 psi為離心機(jī)能提供的最大離心力，且該離心力時(shí)可動(dòng)流體核磁信息基本消失。故將417 psi離心后狀態(tài)作為束縛水狀態(tài)，計(jì)算束縛水飽和度、總可動(dòng)流體飽和度參數(shù)。

不同離心力與喉道半徑對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。其中，臨界喉道半徑由核磁共振T2譜數(shù)據(jù)計(jì)算得到。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

巖心核磁共振及離心實(shí)驗(yàn)中一定離心力對(duì)應(yīng)一定的巖石喉道半徑，通過將巖心飽和水T2譜與不同離心力離心后T2譜對(duì)比，可獲得巖心總可動(dòng)流體飽和度、不同喉道區(qū)間可動(dòng)流體飽和度[7-9]。

2.1 總可動(dòng)流體飽和度分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1，典型巖心樣品飽和水狀態(tài)、不同離心力離心后T2譜如圖1，飽和水狀態(tài)滲透率越高，T2譜雙峰態(tài)越明顯(T2譜雙峰態(tài)是標(biāo)準(zhǔn)貝雷砂巖的典型特征)。對(duì)比不同滲透率樣品飽和水狀態(tài)T2譜，滲透率越高其T2譜右峰越高。14號(hào)樣品因滲透率過低(滲透率為0.029×10-3μm2)，T2譜無明顯右峰，其可動(dòng)流體飽和度低，與表1相對(duì)應(yīng)。離心力21，42，104，209，300，412 Psi，各滲透率區(qū)間樣品具有相似T2譜特征，其差異在于T2譜幅度。

由圖2可見，巖石樣品總可動(dòng)流體飽和度與氣測(cè)滲透率參數(shù)具有較好的相關(guān)關(guān)系。隨巖石樣品滲透率增大，總可動(dòng)流體飽和度參數(shù)增大，滲透率大于0.3×10-3μm2后，總可動(dòng)流體飽和度參數(shù)較高且變化幅度??；總可動(dòng)流體飽和度參數(shù)與孔隙度參數(shù)相關(guān)性較差?？紫抖壬?，總可動(dòng)流體飽和度有增大趨勢(shì)。總可動(dòng)流體飽和度與孔隙度的相關(guān)性不如其與滲透率的相關(guān)性。

圖3為不同喉道區(qū)間可動(dòng)流體飽和度對(duì)比。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，滲透率越高其可動(dòng)流體飽和度累積值越高。14號(hào)樣品滲透率最低(滲透率為0.029×10-3μm2)，其可動(dòng)流體飽和度累積值最低。13號(hào)樣品滲透率次低(滲透率為0.147×10-3μm2)，可動(dòng)流體飽和度累積值次低。滲透率較高的10號(hào)樣品(滲透率為0.71×10-3μm2)和4號(hào)樣品(滲透率為1.70×10-3μm2)，其可動(dòng)流體飽和度累積值也最高。分析發(fā)現(xiàn)，在較小喉道半徑區(qū)間(小于臨界喉道半徑)，可動(dòng)流體飽和度隨喉道半徑增大而升高；在較大喉道半徑區(qū)間(大于臨界喉道半徑)，隨喉道半徑增加，可動(dòng)流體飽和度降低。滲透率越高，其臨界喉道半徑越大。各樣品臨界喉道半徑如表2所示。

2.2 不同滲透率儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度對(duì)比

表3為實(shí)驗(yàn)結(jié)果按滲透率區(qū)間的分類。不同滲透率區(qū)間儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度差異較大，滲透率大于0.3×10-3μm2的樣品總可動(dòng)流體飽和度平均值大于60%、滲透率在(0.1～0.3)×10-3μm2的巖樣總可動(dòng)流體飽和度平均值為44.53%、滲透率小于0.1×10-3μm2巖樣總可動(dòng)流體飽和度平均值為28.04%。分析發(fā)現(xiàn)，不同級(jí)別滲透率儲(chǔ)層，不僅總可動(dòng)流體飽和度差異較大，而且可動(dòng)流體賦存的主要喉道區(qū)間也存在較大差異。滲透性越好，可動(dòng)流體主要由較大喉道控制；滲透率低，可動(dòng)流體主要由較小喉道控制(與圖3吻合)。滲透率區(qū)間分別為：>1×10-3μm2、(0.3～1)×10-3μm2、(0.1～0.3)×10-3μm2、<0.1×10-3μm2時(shí)，其可動(dòng)流體賦存的主要喉道半徑區(qū)間分別為0.20～1.00 μm和>1.00 μm、0.10～1.00 μm、0.07～0.50 μm、0.05～0.20 μm。

表2 離心力與喉道半徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系及典型樣品臨界喉道半徑 Table 2 Relationship between centrifugal force and throat radius and threshhold value of throat radius of typical samples

圖1 典型巖心樣品飽和水狀態(tài)及不同離心力離心后T2譜特征

2.3 不同地區(qū)儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度對(duì)比

實(shí)驗(yàn)結(jié)果按地區(qū)的統(tǒng)計(jì)如表4。分析發(fā)現(xiàn)，HQ地區(qū)儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度高于HS地區(qū)，HQ地區(qū)總可動(dòng)流體飽和度平均值為45.02%，HS地區(qū)總可動(dòng)流體飽和度均值為31.18%。不同地區(qū)，不僅總可動(dòng)流體飽和度差異較大，可動(dòng)流體賦存的主要喉道區(qū)間也存在較大差異。HQ地區(qū)可動(dòng)流體賦存的主要喉道半徑區(qū)間為0.07～1.00 μm，>1.00μm，HS地區(qū)為0.05～0.20 μm。

2.4 不同層位儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度對(duì)比

實(shí)驗(yàn)結(jié)果按層位統(tǒng)計(jì)如表5。長8儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度高于長6儲(chǔ)層。長8儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度均值為55.59%，長6儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度均值為33.66%。不同層位，不僅總可動(dòng)流體飽和度差異較大，可動(dòng)流體賦存的主要喉道區(qū)間差異也較大。長8儲(chǔ)層可動(dòng)流體的主要喉道半徑區(qū)間為0.10～1.00 μm和>1.00 μm，長6儲(chǔ)層可動(dòng)流體的主要喉道半徑區(qū)間為0.05～0.50 μm。

圖2 可動(dòng)流體飽和度與氣測(cè)滲透率、水測(cè)孔隙度關(guān)系

圖3 不同喉道半徑區(qū)間可動(dòng)流體飽和度

表3 按滲透率區(qū)間統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4 按地區(qū)統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 按層位統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 不同地區(qū)、不同層位儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度對(duì)比

不同地區(qū)、不同層位實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表6。不同地區(qū)、不同層位總可動(dòng)流體飽和度差異較大，總可動(dòng)流體飽和度值由高到低順序?yàn)镠Q長8、HS長8、HQ長6、HS長6，其總可動(dòng)流體飽和度均值分別為57.71%，48.19%，38.18%，27.77%；不同地區(qū)、層位，不僅總可動(dòng)流體飽和度差異較大，而且控制可動(dòng)流體的主要喉道區(qū)間也存在較大差異，如HQ地區(qū)長8儲(chǔ)層可動(dòng)流體主要由喉道半徑界于0.10～1.00 μm以及大于1.00 μm的喉道控制，HS長8儲(chǔ)層為0.07～1.00 μm，HQ長6儲(chǔ)層為0.07～0.50 μm，HS長6儲(chǔ)層為0.05～0.20 μm。

3 討論

核磁共振技術(shù)結(jié)合高速離心實(shí)驗(yàn)，定量分析致密砂巖儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度和不同喉道控制的可流動(dòng)孔隙空間等可動(dòng)流體差異性賦存特征[10-12]。飽和水狀態(tài)下滲透率越高，T2譜雙峰態(tài)越明顯。對(duì)比不同滲透率樣品飽和水T2譜，滲透率越高其T2譜右峰越高。不同離心力狀態(tài)，各滲透率區(qū)間樣品均具有相似T2譜，其差異在于T2譜幅度[13-15]。

不同滲透性級(jí)別儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度差異較大，隨滲透性變好，儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度升高。滲透率大于0.3×10-3μm2，總可動(dòng)流體飽和度均較高且變化幅度較小。

相同層位HQ地區(qū)可動(dòng)流體飽和度明顯高于HS地區(qū)，且可動(dòng)流體賦存的主要喉道半徑區(qū)間值也高。同一地區(qū)長8儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度高于長6儲(chǔ)層，且可動(dòng)流體賦存的主要喉道半徑區(qū)間值也高。

4 結(jié)論

(1)隨滲透性變好，儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度增大。滲透率大于0.3×10-3μm2，其總可動(dòng)流體飽和度高且變化幅度小。滲透率越高，可動(dòng)流體主要由較大喉道控制且主要賦存喉道區(qū)間值越大，其臨界喉道半徑也越大。較小喉道半徑區(qū)間(小于臨界喉道半徑)隨喉道半徑增大，可動(dòng)流體飽和度升高；較大喉道半徑區(qū)間(大于臨界喉道半徑)隨喉道半徑增加，可動(dòng)流體飽和度降低。

表6 按地區(qū)層位統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(2)相同地區(qū)，長8儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度高于長6儲(chǔ)層，相同層位HQ地區(qū)可動(dòng)流體飽和度高于HS地區(qū)，且可動(dòng)流體賦存的喉道半徑區(qū)間值也高。不同地區(qū)、層位總可動(dòng)流體飽和度由高到低順序?yàn)镠Q長8、HS長8、HQ長6、HS長6。