恒速压汞技术在储层孔隙结构特征研究中的应用—以克拉玛依油田七中区及七东区克下组油藏为例

2012-01-11伍小玉罗明高聂振荣周零飞

天然气勘探与开发 2012年3期

伍小玉罗明高聂振荣周零飞

(1.西南石油大学 2.中国石油集团西部钻探工程有限公司克拉玛依钻井公司 3.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院)

0 引言

储层的微观孔隙结构直接影响着储层的储集渗流能力，并最终决定着油气藏产能的大小。目前，压汞技术仍是获取微观孔隙结构定量资料的重要途径。恒速压汞技术是储层微观孔隙结构定性和直观分析的先进技术之一。恒速压汞技术可以对多孔介质的孔隙和喉道的大小和数量进行直接测量，同时给出孔隙中孔道和喉道的信息，这对于孔、喉性质差别很大的低渗透储层尤其重要。克拉玛依油田七中区—七东区克拉玛依组油藏位于克拉玛依市以东约40km，在准噶尔盆地西北缘地区克拉玛依逆掩断裂带上。储层孔隙类型以溶蚀孔隙为主，具中等孔隙度和中低渗透率，储层非均质性严重。为了研究本区储层中不同物性特征的岩石孔隙与喉道特征，共选26块岩石样品进行恒速压汞测试，确定了储层孔喉参数，来推测储集层不同流动单元与孔喉参数的关系，进行储层流动单元微观孔隙特征研究，进而为改善油田开发效果，提高油气采收率提供可靠的地质依据。

1 恒速压汞基本原理

恒速压汞是以很低的进汞速度保证准静态进汞来进行压汞实验。通过检测进汞过程中压力涨落，将岩石内部的喉道和孔隙分开，其过程参见图1和图2。

当汞首先进入图1中1号孔隙的进入喉道时，压力逐渐上升，到一定值后，汞突破该喉道进入1号孔隙，压力随即下降(图2中的第一个压力降落点)，达到1号孔隙对应压力后，汞逐渐充填1号孔隙，压力逐渐回升，因为1号孔隙与2号孔隙间的喉道大于1号与4号间的喉道，当压力达到能进入2号孔隙时，汞从1号与2号孔隙间的喉道进入2号孔隙，压力再次下降，产生第二个次级压力降落点(图2)，……。依此类推，逐渐将主喉道控制的所有孔隙填满，直到压力上升到主喉道处的压力，为一个完整的孔隙喉道单元。主喉道半径由突破点的压力确定，孔隙大小由进汞体积确定。喉道大小及数量在进汞压力曲线上可得到明确的反映。

图1 孔喉结构示意图

图2 恒速压汞过程压力变化及进汞量关系图

2 恒速压汞与常规压汞的区别

常规压汞实验技术与恒速压汞实验技术在原理上有所不同，两者在反映孔喉特征上有相似之处，但恒速压汞实验技术有着更明显的优势。常规压汞试验技术采用的是恒压法，是在恒定的进汞压力下，计算孔喉半径，并通过计量进汞量，计算对应于进汞压力的孔喉所控制的体积；通过进汞压力实验，可以得到岩样中孔喉大小分布。但是常规压汞实验只能给出了某一级别孔喉所控制的孔隙体积，而这个体积由于掺杂了孔道体积的因素，也就是把通过喉道进入孔隙的体积均作为此喉道所占有的体积，所以并非是准确的喉道体积的大小。恒速压汞实验通过检测汞注入过程中压力涨落将岩石内部的喉道和孔隙分开, 不仅能够分别给出喉道和孔隙各自的发育情况, 而且能够给出孔喉比的大小及其分布特征。与常规压汞相比, 恒速压汞不仅能够提供更多的岩石物性参数, 而且能够提供更详细的定量信息, 能够明显区分岩样之间孔隙结构上的差异性。克服了常规压汞对应同一毛管压力曲线会有不同孔隙结构的缺陷。

3 孔喉特征分析

3.1 喉道特征

喉道反映了孔隙之间的连通情况, 通过分析喉道的变化特征可以从本质上揭示储层孔隙结构的变化。图3为所分析样品不同渗透率级别所对应的喉道半径分布频率图。由图3可见，渗透率不同时，喉道半径分布曲线形态不同，喉道大小分布区间以及峰值都有很大差异，并且呈现出一定的规律性：渗透率较高的样品，平均喉道半径较大，喉道半径分布范围广。显然，渗透率大的样品具有优于渗透率较小的喉道分布特征。

根据恒速压汞测试结果整理出所测试的岩心喉道大小对渗透率贡献的关系曲线(图4),其特征表现为，不同渗透率级别的岩心,其渗透率由半径不同级别的喉道所贡献。

图3 测试样品不同渗透率所对应喉道半径分布曲线

图4 测试样品喉道对渗透率累计贡献曲线

根据储层物性,如果储集层渗透率主要由较大的喉道所贡献，那么流体的渗流通道比较大，渗流阻力小，渗流能力强，储层的开发潜力大；反之，如果储集层渗透率主要由细小的喉道所贡献，那么流体的渗流阻力就大，渗流能力变弱，储层的开发难度加大。从图4可以看出，在所测试的样品中喉道半径对渗透率贡献率主要表现为4类: ①渗透率小于1mD的样品,对渗透率作主要贡献的喉道半径集中在0.5μm附近；②渗透率分布在1mD～10mD区间的样品，对渗透率作主要贡献的喉道半径主要集中在5.0μm附近；③渗透率分布在10mD～100mD区间的样品，对渗透率作贡献的喉道半径分布范围较广，多数集中在(8.0～12.0)μm；④渗透率大于100mD的样品，对渗透率作主要贡献的喉道半径分布范围更广，以大于10μm的粗喉道为主。

3.2 孔隙特征

图5为所分析样品的孔隙半径分布频率图。从形态上看，主要有两种类型：①孔隙大小分布基本趋于正态分布，有效孔隙半径分布范围和峰值集中，孔隙半径主要集中在80μm～200μm区间内；②孔隙半径分布曲线形态成双峰态，但峰值接近，孔隙半径主要集中在100μm～200μm区间内。从孔隙半径分布集中程度上看，两种分布没有明显的区别，主要孔道分布范围接近,与喉道半径分布频率图相比却有很大差异，表现在岩样孔隙半径分布形态几乎不受渗透率的大小控制。上述实验结果表明，孔隙半径分布频率随渗透率的变化不明显，与喉道半径分布特征有明显的区别，说明喉道是影响克拉玛依油田七中区和七东区克下组砾岩储层岩样内流体渗流特征的主要因素。

图5 测试样品不同渗透率所对应孔隙半径分布曲线

3.3 孔喉比特征

恒速压汞技术不但能够得到岩样在渗流过程中孔隙和喉道半径的分布, 还能够得到孔喉半径比的分布情况。图6为所分析样品不同渗透率级别所对应的孔喉半径比分布特征图。一般情况下，渗透率不同时，孔喉比分布曲线形态不同，孔喉比大小分布区间以及峰值都有很大差异，并且呈现出一定的规律性：渗透率较大的样品，孔喉比分布范围较窄，平均孔喉比较小。但在低渗透储层中，孔隙结构复杂，非均质性强，渗透率与孔喉比的关系也变得复杂。当渗透率基本相当的时候，孔喉比变化范围非常大，甚至孔喉比较大的样品对应的渗透率比孔喉比较小的样品对应的渗透率还大一些(图7)。