鄂尔多斯盆地南部延长组储层微观孔隙结构特征

2015-07-02邓南涛段昕婷陈义国

石油地质与工程 2015年5期

关键词：孔喉喉道驱油

邓南涛，段昕婷，杨超，张庆，陈义国

(陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710075)

鄂尔多斯盆地南部延长组储层微观孔隙结构特征

邓南涛，段昕婷，杨超，张庆，陈义国

(陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710075)

统计与分析鄂尔多斯盆地南部延长组84口井具有代表性的139块样品的典型孔隙结构特征参数，探讨其与物性及驱油效率的关系。结果表明鄂尔多斯盆地南部延长组孔隙结构参数中的排驱压力、中值压力与物性呈负相关性，中值半径、喉道直径均值、分选系数与物性呈正相关性，孔隙结构系数、均质系数与物性基本不具有相关性；驱油效率与孔隙结构参数之间存在一定的相关关系，总体而言，孔隙结构对驱油效率影响的机理较复杂，非简单的线性关系。

鄂尔多斯盆地；延长组；孔隙结构参数；驱油效率

储集层的孔隙结构特征是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系，它是影响储层储集流体能力和油气采收率的主要因素。毛细管压力曲线实验是间接研究储层微观孔隙结构的一种有效方法，通常通过以下参数来表征孔隙结构特征：排驱压力大小、喉道半径中值大小、饱和度中值压力大小、分选系数、喉道直径均值、结构特征参数、最大进汞饱和度和退汞效率等[1-6]，此外还可以通过毛管压力的曲线形态来了解孔隙结构[7-9]。本文通过统计分析鄂尔多斯盆地南部延长组84口井具有代表性的139块样品的典型孔隙结构特征参数，探讨其与物性及驱油效率的关系。

1 孔隙结构参数与物性的相关性分析

1.1 排驱压力与物性的关系

排驱压力是过最大孔喉半径作横轴平行线，其与毛管压力轴相交处的压力值，是用非润湿相排驱润湿相时，非润湿相的前沿曲面突破最大孔隙喉道而连续地进入岩样并将润湿相排驱出去时的压力值，亦即使非润湿相在孔隙中连续运动的初始压力，它是评价岩石储集性能好坏的主要参数之一。一般来说，岩石物性越好，排驱压力越小，最大连通喉道半径越大，反之亦然。研究区延长组砂岩储层排驱压力较高，为 0.09～8.18 MPa，平均值为2.05 MPa，表明储层孔隙度和渗透率相对较低。孔隙度和渗透率与排驱压力具有较好的负相关性(图1a)，随着储层物性变好，大孔喉增多，排驱压力变小，反之，排驱压力越大对应储层孔渗性能越差。

1.2 中值压力和中值半径与物性的关系

毛管中值压力是指进汞饱和度达到50%时所对应的毛管压力值，它是孔喉大小分布趋势的量度，是储层油气产出能力的标志。研究区中值压力变化较大，介于0.47～47.34 MPa，平均值为14.83 MPa，表明储集岩岩性致密，储层的渗流能力较差，非均质性强，若不进行压裂改造，储层产油能力将非常弱。中值压力与孔隙度和渗透率呈较好的负相关性，随着物性变差，中值压力越大，岩石也越致密(图1b)，部分样品投点相对散乱相关性不甚明显,可能是由于储层喉道连通性较差或以微孔隙类型为主，连通性差，反映储层孔隙结构类型复杂，孔喉匹配性较差。

中值喉道半径是在毛管压力曲线实验中进汞饱和度达到50%时所对应的喉道半径，是孔喉大小和分布趋势的量度，反映总的孔隙喉道大小受到岩石的物理、化学成因及随后的任何变化的影响，储层的孔喉一般呈近正态曲线，中值喉道半径越大，储层孔隙结构越好。研究区延长组储层中值半径一般为0.014～1.127 μm，平均值为0.094 μm，总体分布比较分散，多数分布在0.01～0.05 μm，中值半径整体值偏小，影响储层的物性，反映出研究区延长组储层以微细喉道为主，微喉道、细喉道次之，喉道分布范围宽且极不均匀导致储层超低渗，储层非均质性强。中值喉道半径与物性呈现出较好的正相关性(图1c)，随着物性变好而增大，且与渗透率的相关性更好些。

图1 排驱压力等孔隙结构参数与物性相关性

1.3 喉道直径均值与物性的关系

喉道直径均值能更好的反映储层微观孔隙结构及其连通性的好坏，研究区喉道直径均值一般为0.06～3.79 μm，平均值为0.05 μm，属于微细-细喉道类型储层。由于储层为低孔、特低渗储层，因此喉道直径均值的大小与储层的储集性能相对应，与物性具有正相关性(图2a)，且与渗透率的相关性更好些，即喉道直径均值越大，储层储集空间就越大，有效孔隙度值就越大，渗透率相对也就越好。

1.4 分选系数与物性的关系

分选系数是反映孔喉集中程度(孔喉大小分布的均一程度)的参数，分选系数越小，表明储层的分选性越好，孔喉大小分布越均一，毛管压力曲线越与X轴接近平行，孔喉分选较差时，毛细管压力曲线是倾斜的。分选系数小于 0.35，为分选极好，分选系数0.84～1.4，为分选中等，分选系数大于3，为分选极差。研究区延长组储层分选系数变化范围较大，0.06～13.29，平均值为 1.34，表明孔喉分选性一般，与物性呈现较好的正相关性(图3b)，随着分选系数的增大，孔隙度和渗透率均表现出增大的趋势。这是因为在储层普遍具有细喉道时，如果出现一些粗喉道，比如砂岩储层发育裂缝和层间缝等粗喉道时储层的渗透率可以得到极大的提高，结果就形成了喉道的分选性和变化系数增大现象。

1.5 孔隙结构系数与物性的关系

孔隙结构系数表征了真实岩心与假想的等长和等截面积平行圆柱状毛管束模型之间的差别，其值是影响这种差别的各种综合因素的度量，表示流体在孔隙中的渗流迂回程度，即孔隙结构系数越大，孔隙弯曲迂回的程度越强烈。一般来说，中、高渗储层的孔隙结构系数随着渗透率的增大而降低，即储层的迂曲度减小，从而减小了储层中油水流动的难度。研究区延长组储层孔隙结构系数0.01～13.26，多数样品的喉道结构系数小于1(图2c)，分布较分散，与储层孔隙度、渗透率基本不具有相关性，即孔隙弯曲迂回的程度对本研究区的储层物性影响不大。

1.6 均质系数与物性的关系

在中、高渗储层中，均质系数与物性具有很好的相关性，而研究区属于低孔、特低渗储层，均质系数为0.05～0.88，分布较为分散，均质系数与储层孔隙度、渗透率基本不具有相关性(图2d)，即砂岩均质程度对本研究区的储层物性影响不大。

2 孔隙结构参数与驱油效率的关系

注水开发油田，水驱油效率一直是人们关注的重点，不同的储层具有不同的孔隙结构类型，从而具有不同的驱油效率。储层的微观孔隙结构特征对水驱油效率的影响机理较为复杂，陈永生等研究认为，退贡效率是研究孔喉非均质性的重要参数，它对驱油效率影响明显，退贡效率越高，驱油效率越高；退汞效率越低，油层孔喉非均质性越严重，水驱油效果越差[10-12]。因此可以利用相关分析方法统计它们孔隙结构参数与退汞效率之间的相关关系，在此基础上探讨控制驱油效率的因素。

图2 喉道直径均值等孔隙结构参数与物性相关性

通过退汞效率与各孔喉大小参数(排驱压力、中值半径、喉直径均值)的相关性分析(图3)，发现退汞效率与排驱压力呈正相关性，而与中值半径相关性不明显，中值半径小于0.05 μm时，部分退汞效率也很高，说明部分储层中连通孔隙的喉道发育较好，起到了较好的连通作用，使得退出汞饱和度增高，喉道直径均值与退汞效率表现出的正相关性亦说明了这一点。孔喉均质性研究表明(图3)，研究区延长组储层孔喉分选性中偏差、分布较分散，具有中等偏强的非均质性，表征孔喉分选性的分选系数与退汞效率相关性不明显，但和均质系数存在较好的相关性，砂岩均质程度越好，退汞效率越高，表明在研究区延长组储层中砂岩均质程度对驱油效率有影响作用。随着岩样束缚水饱和度的增加，退汞效率增加，表明具有较高束缚水饱和度的岩样，由于油相占据微孔隙和小孔隙的体积少，油相在开发中易被水驱替，因此表现出相对高的驱油效率。

综上所述，研究区延长组储层的驱油效率与孔隙结构参数之间存在一定的相关关系，随着孔隙度、渗透率、孔隙喉道大小尤其是连通孔隙的喉道大小、砂岩均质程度及束缚水饱和度的增加，驱油效率增高，而与中值半径及分选系数之间相关性较差，但总体而言，孔隙结构对驱油效率影响的机理较复杂，非简单的线性关系。