安塞油田延安組儲層孔隙特征

馮雄雄，陳景楊，2

1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.西安石油大學(xué)西部低滲-特低滲透油田開發(fā)與治理教育部工程研究中心，陜西 西安 710065

安塞油田位于鄂爾多斯盆地，其地質(zhì)主要表現(xiàn)為中孔隙度、中滲透率及非均質(zhì)性強(qiáng)等特征，為了顯著提高其產(chǎn)量，最關(guān)鍵的是明確儲層特征［1］，做出針對性改善。

1985 年開始，裘亦楠等［2］針對儲層特性進(jìn)行研究，主要包括成因、物性變化、有效儲層空間及分布等方面。付明義等［3］和霍小菊等［4］等對安塞油田延9 儲層研究后發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)屬于中孔、中低滲儲層，孔隙以粒間溶孔、剩余原生粒間孔和粒內(nèi)溶孔為主，屬中-小孔、中細(xì)喉道類型，孔喉分選性一般，連通性一般。根據(jù)孔隙結(jié)構(gòu)特征相關(guān)參數(shù)將毛管壓力曲線分為4 類，研究區(qū)主要以Ⅲ類為主。文獻(xiàn)［5-9］研究發(fā)現(xiàn)安塞油田砂巖儲層的孔隙特征受沉積作用和成巖作用控制，且在橫向和縱向上變化較大，同時(shí)溶蝕作用可以進(jìn)一步改變儲層孔隙特征及儲層物性，由此認(rèn)為，孔隙類型相對復(fù)雜的混合型孔道更有利于油氣運(yùn)移，較多的裂縫能顯著提高儲層的滲透率。彭麗娜［10］對靖邊東坑大陽灣地區(qū)侏羅系延安組延9 地層進(jìn)行研究分析后發(fā)現(xiàn)，延9地層主要巖石類型為灰色-灰白色粗粒長石巖屑砂巖，巖屑長石砂巖次之，顆粒之間多為點(diǎn)-線狀接觸，孔隙膠結(jié)，孔隙類型以粒間孔和溶蝕孔為主。

從目前的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來看，鄂爾多斯盆地的油氣勘探難度大，同時(shí)延安組儲層復(fù)雜、區(qū)域含油性差異大，對于油氣藏的探尋都造成很大困難，開發(fā)難度較大［11-17］。因此，想要實(shí)現(xiàn)安塞油田的高效開采，更加準(zhǔn)確地掌握其儲層特性顯得尤為重要。本文通過分析研究區(qū)儲層孔喉結(jié)構(gòu)關(guān)系，準(zhǔn)確地評價(jià)研究區(qū)的儲層物性，以期提高油田產(chǎn)量和最終采收率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

ASPE730 型恒速壓汞儀（美國巖心實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)公司），該儀器可測量孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)，包括喉道半徑分布、孔道半徑分布和孔喉比分布。該系統(tǒng)包含特殊設(shè)計(jì)的極低速率的Quizix 注射泵（美國Chandler 公司）和與其集成在一起的巖心夾持器（江蘇博銳思科研儀器有限公司）。巖心夾持器可以夾持直徑和長度各為2.5 cm圓柱體或1 cm×1 cm×1 cm 立方體的巖心；泵體積的可監(jiān)測精度超過0.000 001 mL，系統(tǒng)能夠以0.000 001 mL/s 的低速率操作。系統(tǒng)泵接到一個(gè)特殊的高精度的泵控制器和驅(qū)動器上，隨系統(tǒng)提供2 個(gè)可互換的高精度（0.05%）壓力傳感器，范圍分別為0～0.689 6 和0～6.896 MPa。巖心夾持器和泵系統(tǒng)封裝在一個(gè)水平氣流的氣浴室中以保持測試過程中的溫度恒定。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

研究樣品取自鄂爾多斯盆地安塞地區(qū)延安組延9 段砂巖，取芯井巖心上鉆取直徑為2.5 cm 平行地層的圓柱體樣品，樣品巖心參數(shù)見表1。圓柱體樣品經(jīng)洗油烘干后，分別切成3份進(jìn)行恒速壓汞、掃描電鏡和鑄體薄片測試。

表1 實(shí)驗(yàn)樣品巖心參數(shù)

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 測定原理

壓汞儀工作原理如圖1 所示。在恒定低速下操作，使得進(jìn)汞過程可以近似為準(zhǔn)靜態(tài)過程［18］。在準(zhǔn)靜態(tài)過程中，界面張力與接觸角保持不變；汞的前緣所經(jīng)歷的每一處孔隙形狀的變化都會引起彎月面形狀的改變［19-20］，從而引起系統(tǒng)毛細(xì)管壓力的改變。在準(zhǔn)靜態(tài)進(jìn)汞條件下，根據(jù)進(jìn)汞端彎月面在經(jīng)過不同的微觀孔隙形狀時(shí)發(fā)生的自然壓力漲落來確定孔隙的微觀結(jié)構(gòu)，技術(shù)特點(diǎn)在于其能夠辨別喉道和孔道，能夠分別測得孔道半徑和喉道半徑分布，進(jìn)而計(jì)算出孔喉比參數(shù)。除了能夠得到常規(guī)的毛管壓力曲線外，還可得到喉道毛管壓力曲線和孔道毛管壓力曲線。

圖1 壓汞儀工作原理

參數(shù)設(shè)定：高精度的泵實(shí)現(xiàn)低速、恒定的進(jìn)汞速度（0.000 05 mL/min）；高分辨的壓力感應(yīng)及采集設(shè)備（可以分辨0.000 69 Pa）；高性能計(jì)算機(jī)，每次測試需記錄30～50萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并進(jìn)行處理。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1）巖心測試孔隙度、滲透率、密度等物性參數(shù)；

2）恒速壓汞儀開機(jī)，預(yù)熱；

3）輸入巖樣孔隙度、滲透率、外觀體積和孔隙體積等參數(shù)信息；

4）抽真空2 h，設(shè)置恒速進(jìn)汞速度0.000 1 mL/min運(yùn)行，至壓力達(dá)到6.2 MPa，結(jié)束實(shí)驗(yàn)；

5）分析數(shù)據(jù)。

1.3.3 數(shù)據(jù)獲取及處理

通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)直接獲取含水飽和度（Sw）、進(jìn)汞壓力（P）、喉道飽和度（SwRison）、孔隙飽和度（SwSubison）和孔隙進(jìn)汞壓力（PSubison）的原始數(shù)據(jù)。

當(dāng)注入壓力高于孔隙喉道對應(yīng)的毛管壓力時(shí)，汞即進(jìn)入孔隙之中，此時(shí)注入壓力就相當(dāng)于毛細(xì)管壓力，所對應(yīng)的毛細(xì)管半徑為孔隙喉道半徑，進(jìn)入孔隙中的汞體積即該喉道所連通的孔隙體積。不斷改變注入壓力，就可以得到孔隙分布曲線和毛管壓力曲線，其計(jì)算見式（1）。

式中：PC為毛細(xì)管壓力，MPa；σ為汞與空氣的界面張力，σ=480 mN/m；θ為汞與巖石的潤濕角，選θ=140°，則cosθ=0.766；r為孔隙半徑，μm。

可得不同毛管壓力所對應(yīng)的孔隙半徑r

2 結(jié)果與討論

2.1 孔喉類型

對延9 儲層砂巖G78、Q78、X39-38 區(qū)域的鑄體薄片進(jìn)行掃描電鏡試驗(yàn)分析，結(jié)果見圖2。由圖2可知：安塞地區(qū)延9儲層以巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖為主；儲層孔隙類型有粒間孔和溶孔（粒間、長石、膠結(jié)物、巖屑和雜基溶孔），其中粒間孔、粒間溶孔和長石溶孔是本區(qū)最主要的儲集空間。

圖2 延9儲層砂巖微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征

2.2 孔喉結(jié)構(gòu)特征

對實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行恒速壓汞測試，結(jié)果見圖3。由圖3可知：G78井孔隙半徑分布在160～230 μm，Q78 井孔隙半徑分布在175～275 μm，X39-38 井孔隙半徑分布在190～275 μm，總體平均值約為238 μm；Q78、X39-38 井的喉道半徑分布在13～21 μm，平均值為15.98 μm；G78 井的喉道半徑分布在6～20 μm，平均值為13.53 μm。

圖3 恒速壓汞實(shí)驗(yàn)測試孔隙、喉道半徑分布

考察區(qū)域內(nèi)的延9 儲層孔喉（孔喉比）特征，結(jié)果見表2。由表2 可知：3 口井的孔喉比分布形態(tài)不一，平均孔喉比為18.7；G78 井區(qū)域孔喉比最大，表明大孔隙被小喉道控制，不利于孔隙內(nèi)的油氣采出，整體孔隙結(jié)構(gòu)較差；Q78區(qū)域孔喉比較集中，但均值僅比G78 少1.00，體現(xiàn)出孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利油氣開采；X39-38區(qū)域孔喉比相對集中，均值為16.65，和其他兩個(gè)區(qū)域差距較大，說明該區(qū)域孔隙被較大喉道控制，孔隙結(jié)構(gòu)較好，有利于油氣開采。通過孔隙結(jié)構(gòu)分析并結(jié)合現(xiàn)場井位部署可知，X39-38 位于油藏厚度大、砂體連續(xù)的油藏中部；Q78位于油藏次砂帶上，儲層物性比油藏中部稍差；G78 位于油藏邊部，砂體厚度小，物性差，孔喉比分散。

表2 延9儲層孔喉特征統(tǒng)計(jì)

考察延9 儲層樣品恒速壓汞毛細(xì)管壓力的數(shù)據(jù)，結(jié)果見圖4和表3。由圖4和表3可知：孔隙進(jìn)汞短，總進(jìn)汞曲線與喉道進(jìn)汞趨勢保持一致，喉道進(jìn)汞飽和度均接近孔隙進(jìn)汞飽和度的3倍，雖然有效孔隙體積較少，但是排驅(qū)壓力低，分選系數(shù)小。

圖4 樣品恒速壓汞毛細(xì)管壓力曲線

表3 延9儲層恒速壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

1）安塞地區(qū)延9 儲層以巖屑長石砂巖及長石巖屑砂巖為主，主要發(fā)育粒間孔和溶孔。

2）喉道進(jìn)汞飽和度接近孔隙進(jìn)汞飽和度的3倍，這類儲層儲集空間及滲流通道主要為喉道，雖然有效孔隙體積較少，但排驅(qū)壓力低，分選系數(shù)小，儲集性能及滲透性能較好。

3）儲層中G78 區(qū)域孔喉比最大，表明大孔隙被小喉道控制，整體孔隙結(jié)構(gòu)較差，不利于孔隙內(nèi)的油氣采出。