川西新场须四段致密砂岩储层微观孔喉与可动流体变化特征

肖开华，冯动军，李秀鹏

(中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京 100083)

川西新场须四段致密砂岩储层微观孔喉与可动流体变化特征

肖开华，冯动军，李秀鹏

(中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院，北京 100083)

为了评价川西新场须四段致密砂岩储层，应用恒速压汞及核磁共振实验方法对储层微观孔喉与可动流体变化特征进行定量分析。结果表明，须四段致密砂岩储层可动流体参数、喉道特征参数及孔隙参数变化幅度大。微裂隙发育的致密砂岩储层孔隙对可动流体参数的影响较喉道要更大一些，在微观上可动流体参数主要受孔隙控制。孔喉半径比较大、分布范围宽是致密砂岩储层可动流体含量低、可动用程度差的主要原因之一。微裂隙发育的致密砂岩储层具有喉道进汞饱和度较孔隙进汞饱和度高的特点，说明新场须四段致密砂岩储层的储集空间类型主要为孔隙—裂缝型。

可动流体参数；孔喉特征；核磁共振；恒速压汞；致密砂岩储层；川西

致密砂岩储层孔喉结构复杂，可动流体变化大，这一观点已得到普遍认同[1-9]。然而，这一结论多数都是在单一的孔喉或可动流体特征研究中得到的，事实上孔喉特征的差异会直接导致可动流体参数变化，但可动流体参数变化主要受孔隙或喉道影响尚不明确。基于这一考虑，将核磁共振和恒速压汞技术相结合，对川西新场地区须四段致密砂岩储层微观孔喉与可动流体变化特征进行了定量分析评价。

1 实验介绍

恒速压汞技术以非常低的进汞速度(通常为0.000 05 mL/min)将汞注入岩石孔隙体积内，根据进汞压力的升降将岩石内部的喉道和孔隙分开，可直接获取孔隙、喉道的数量分布[10-12]，并得到孔隙、喉道半径和孔喉半径比分布等岩石微观特征参数，这更利于对孔喉性质差异较大的致密储层进行研究。当孔隙半径足够小时，孔隙中的流体将被毛细管力或黏滞力所束缚而无法流动。核磁共振(NMR)技术利用孔隙大小与氢核弛豫率的反比关系，根据核磁共振谱(T2谱)的截止值将可动流体与不可动流体分开，获取可动流体参数。

为保证实验结果的准确性，核磁共振和恒速压汞实验采用同一块样品，先进行核磁共振测试，然后再进行恒速压汞实验。

2 实验结果

根据13个样品的物性分析，样品的孔隙度介于1.70%～10.90%，平均为6.22%；渗透率分布于(0.02～2.81)×10-3μm2范围内，平均为0.396×10-3μm2，属于典型致密储层。实验分析中，将孔径大于截止孔径的孔隙体积占岩样总孔隙体积的百分数称为可动流体百分数，而将孔隙度与可动流体百分数的乘积称为可动流体孔隙度，可动流体百分数是可动用储量的上限，而可动流体孔隙度则反映单位体积样品内的可动流体量。孔隙半径与喉道半径之比称为孔喉半径比，孔隙进汞饱和度与喉道进汞饱和度之和等于总进汞饱和度。

3 储层物性和孔隙结构特征

本次13个实验样品的孔隙度为1.70%～10.90%，渗透率为(0.02～2.81)×10-3μm2(图1)，表明储层的非均质性较强。图1中前6个样品为须四上亚段，孔隙度为5.90%～10.90%，平均值为8.22%，渗透率为(0.16～2.81)×10-3μm2，平均为0.72×10-3μm2；后7个样品为须四下段，孔隙度为1.70%～8.80%，平均值为4.50%，渗透率为(0.03～0.38)×10-3μm2，平均为0.119×10-3μm2，显然须四上亚段的物性较须四下亚段好。

图1 实测样品孔隙度、渗透率直方图

岩石的孔隙度与平均孔隙半径、主流孔隙半径关系密切，而与平均喉道半径、孔喉半径比的相关性相对较弱(图2)。岩石的渗透性与主流喉道半径、平均喉道半径关系密切[13]，而与平均孔隙半径、孔隙半径比的相关性相对较弱(图3)。岩石排驱压力与渗透率关系密切，而与岩石孔隙度相关性相对较弱。

图2 孔隙度与孔隙半径、喉道半径的相关关系

图3 渗透率与孔隙半径、喉道半径的相关关系

4 孔喉特征对可动流体参数的影响

根据恒速压汞和核磁共振实验结果参数，可以从3个方面分析微观孔喉特征与可动流体参数的变化关系。

4.1孔喉半径的影响

13个实测样品的孔隙半径分布在8.72～173.32 μm之间，喉道半径分布在0.100～1.088 μm之间，孔隙半径和喉道半径均差异较大。可动流体饱和度在10.55%～49.45%，而可动流体孔隙度分布范围为0.15%～2.49%，可以看出可动流体参数之间变化幅度也较大。为了表征孔隙、喉道对可动流体参数的影响，选取了平均孔隙半径、平均喉道半径、主流喉道半径参数来进行分析。

13个样品的平均孔隙半径介于8.72～173.32 μm，其中10个样品的平均孔隙半径集中在123.46～173.32 μm之间，级差仅为1.4，表明不同渗透率级别样品孔隙之间差异不大。从平均孔隙半径与可动流体参数的相关关系可以看出(图4)，可动流体百分比与平均孔隙半径之间的相关性非常差，可动流体孔隙度与平均孔隙半径之间的相关性相对较好，说明孔隙对可动流体参数具有较大影响。

喉道是连通孔隙之间的相对狭窄部分，喉道的形状、大小直接关系孔隙之间连通性的好坏，进而也就影响可动流体参数的变化[14]。实验结果表明，13个样品的平均喉道半径分布范围为0.100～1.088 μm，变化幅度较大，级差达到了10.88。可动流体百分比与平均喉道半径之间的相关性非常差，可动流体孔隙度与平均喉道半径值之间的相关性相对较好(图5)。依据泊稷叶定理，喉道半径越大，对渗透率的贡献越大。定义渗透率贡献达到95%时的所有喉道加权平均值为主流喉道半径，该参数体现的是储集层主要渗流空间的大小。13个实测样品的主流喉道分布于0.10～0.904 μm，可动流体参数与主流喉道半径的相关性和与平均喉道半径的相关性具有同样的规律(图6)。

图4 平均孔隙半径与可动流体参数的相关关系

图5 平均喉道半径与可动流体参数的相关关系

图6 主流喉道半径与可动流体参数的相关关系

通过对可动流体参数与平均孔隙半径、平均喉道半径及主流喉道半径的相关性对比分析可见，可动流体参数与平均孔隙半径的相关性要比可动流体参数与平均喉道半径及主流喉道半径的相关性略好，与常规孔隙型砂岩储层的规律相反，表明储层喉道发育；而电镜分析结果表明新场须四段致密砂岩微裂隙发育，说明喉道主要是微裂隙。因此在致密储层评价中，孔隙度参数的权重应适当减小，重视裂缝对储层性能的影响。

4.2孔喉半径比的影响

由孔喉半径比与可动流体参数之间的相关关系可知(图7)，孔喉半径比与可动流体孔隙度的相关性好于其与可动流体百分数的相关性。实测13个样品的平均孔喉半径比介于6.3～616.8，孔喉半径比越大，且分布范围宽，孔隙中流体被束缚的可能性就越大，可动流体含量就越小。气田开发过程中，孔喉半径比的大小决定着流体是发生卡断式驱替还是活塞式驱替，如果孔喉半径比大，较大孔隙被较小的喉道所包围，驱替时易发生卡断，使连续的天然气相遭到破坏，增加了渗流阻力，减小了天然气可流动性，这也是特低渗储层可动天然气含量低，可动用程度差的主要原因之一。

4.3孔喉体积的影响

孔、喉体积是孔隙、喉道半径及孔隙、喉道数的函数。岩样的孔隙、喉道半径越大，孔隙、喉道数越多，孔隙、喉道体积越大。喉道发育程度越高，流体越容易渗流[15]。利用恒速压汞技术得到的孔隙、喉道进汞饱和度可以从一定程度上定量反映孔隙、喉道的体积大小。13个实测样品的孔隙、喉道进汞饱和度分布范围分别为0.04%～29.23%和10.54%～46.45%，各样品孔隙进汞饱和度变化较大(级差为730.5)，说明储层非均质性强，而喉道进汞饱和度的差异相对较小(级差为4.4)，这与上述孔喉半径的分析结果一致。13个样品中除1个样品外，其余12个样品的喉道进汞饱和度均较孔隙进汞饱和度高，主要是由于新场须四段致密砂岩储层微裂隙发育所致[16-17]，也说明其储集空间类型主要为孔隙—裂缝型。

图7 孔喉半径比与可动流体参数的相关关系

由孔隙、喉道进汞饱和度与可动流体参数的相关关系可知(图8)，孔隙进汞饱和度与可动流体参数的相关性稍好一些，这也再次验证了新场须四段致密砂岩储层的孔隙对可动流体参数的影响程度较喉道更大一些。孔喉体积是孔喉半径、长度及孔喉个数的函数，孔喉体积的大小与这3个参数成正比关系。样品的孔喉体积越大，则反映出孔隙空间和喉道半径增大，有效渗流空间和渗流通道增大，岩石颗粒表面对孔喉中流体的拉拽力减弱，流体被束缚的几率也会随之减小，可动流体参数相应增大。

图8 孔隙、喉道进汞饱和度与可动流体参数的相关关系

5 结论

(1)利用恒速压汞和核磁共振实验，可定量评价致密砂岩储层微观孔喉半径、孔喉半径比、孔喉体积参数对可动流体参数的影响程度。

(2)致密砂岩储层具有可动流体参数、喉道特征参数、孔隙特征参数差异较大的特点。

(3)微裂隙发育的致密砂岩储层孔隙对可动流体参数的影响较喉道要更大一些，在微观上可动流体参数主要受孔隙控制，孔隙和喉道半径越小，可动流体参数衰减越快；储层孔喉半径比较大，且分布范围宽，是致密砂岩储层可动流体含量低，可动用程度差的主要原因之一。

(4)微裂隙发育的致密砂岩储层具有喉道进汞饱和度均较孔隙进汞饱和度高的特点，说明新场须四段致密砂岩储层的储集空间类型主要为孔隙—裂缝型。

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(编辑黄 娟)

Microporeandthroatcharacteristicsandmoveablefluidvariationoftightsandstonein4thmemberofXujiaheFormation,XinchangGasField,westernSichuanBasin

Xiao Kaihua, Feng Dongjun, Li Xiupeng

(SINOPECExplorationandProductionResearchInstitute,Beijing100083,China)

In order to evaluate the tight sandstone reservoirs in the 4th member of the Xujiahe Formation in the Xinchang area of the western Sichuan Basin, nuclear magnetic resonance and constant-rate mercury intrusion experiments have been carried out to quantitatively analyze micro pore and throat and moveable fluid variation characteristics. Studies have indicated that the moveable fluid parameters, throat parameters and pore parameters of tight sandstones vary largely. In micro-fractured tight sandstones, pores have an advantage over throats affecting the moveable fluid parameters, and the moveable fluid parameters are mainly controlled by pores. Low moveable fluid content and low producing degree of tight sandstones are mainly caused by the relatively long radius and wide distribution of pores and throats. In micro-fractured tight sandstones, the mercury saturation in throats is higher than that in pores, indicating that the dominant type of reservoir space is pore-fracture type in the 4th member of the Xujiahe Formation, the Xinchang Gas Field.

moveable fluid parameter; pore and throat characteristics; nuclear magnetic resonance; constant-rate mercury intrusion; tight sandstone reservoir; western Sichuan Basin

1001-6112(2014)01-0077-06

10.11781/sysydz201401077

2013-09-25；

：2013-11-26。

肖开华(1963—)，男，硕士，高级工程师，从事油气地质综合研究。E-mail: xiaokh.syky@sinopec.com。

中国石油化工股份有限公司科技项目“新场须四段致密气藏描述(P12109)”资助。

TE132.2

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