恒速压汞测试在致密砂岩储层微观孔喉特征研究中的应用<br/>——以鄂尔多斯盆地西峰地区上古生界为例

恒速压汞测试在致密砂岩储层微观孔喉特征研究中的应用
——以鄂尔多斯盆地西峰地区上古生界为例

2016-08-18高俊梅庞长旭马云贵赵小会

地下水 2016年4期

高俊梅，庞长旭，马云贵，赵小会，曹　青

(1.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018；3.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065；4.西安石油大学石油工学院，陕西西安 710065)

恒速压汞测试在致密砂岩储层微观孔喉特征研究中的应用
——以鄂尔多斯盆地西峰地区上古生界为例

高俊梅1，2，庞长旭3，马云贵4，赵小会1，曹青3

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气资源丰富，搞清鄂尔多斯盆地上古生界储层致密砂岩储层微观孔喉特征对勘探开发有着重要指导意义。选取了盒8段和山1段致密砂岩储层岩心样品进行恒速压汞测试，计算出喉道半径和孔隙半径，进而分析储层微观孔喉体系特征。研究表明：西峰地区盒8段和山1段致密砂岩储层喉道半径分布0.1～4.0 μm之间，主峰介于0.5～1.2之间；同时孔隙半径分布于80～360 μm之间，而峰值介于100～160 μm之间；主要含气层段砂岩储层整体较为致密，孔隙与喉道半径分布差异较大，孔喉的巨大差异造成储层显示低渗透-超低渗透的复杂致密结果。

鄂尔多斯盆地；孔喉特征；恒速压汞；致密砂岩

鄂尔多斯盆地是我国的大型含气盆地，上古生界已经成为盆地大幅度增加储量和提高储量丰度的主要层位，它巨大的天然气资源潜力还有待进一步勘探开发[1-3]。恒速压汞技术与常规压汞技术的最大区别是能够给出准确的孔隙、喉道、孔喉比大小及含量分布，提供孔隙和喉道的毛细管压力曲线，克服了常规压汞技术对应同一毛管压力曲线可能会有不同孔隙结构的缺陷，更适用于孔喉性质差别很大的特低、超低渗透储层[4-9]。对于正确认识特低、超低渗储层孔喉结构的差异、在开发中采取相应措施，具有一定的理论指导价值。本文应用恒速压汞技术对是鄂尔多斯盆地上古生界储层岩石微观孔隙结构特征进行分析。

1　实验原理及样品选取

1.1样品选取

实验选取西峰地区20块致密砂岩样品，主要为盒8段和山1段2个层位；其气测渗透率范围介于0.001×10-3～2×10-3m2之间，而孔隙度介于3.0 %～14.0%之间。

1.2恒速压汞实验原理

恒速压汞技术主要是在假设岩石与汞界面张力稳定的前提下，利用进汞在孔隙和喉道之间的压力波动准确测得孔隙和喉道的个数，利用进汞量测得喉道和孔隙的体积。恒速压汞实验可获得孔隙半径及其分布、喉道半径及其分布、样品的孔喉比、进汞压力曲线等重要信息。为保证测量的精度，通常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，逼近准静态进汞过程。在此过程中，界面张力与接触角保持不变；进汞端经历的每一个孔隙形状的变化，都会引起弯月面形状的改变，从而引起系统毛管压力的改变。记录此过程的压力-体积变化曲线，可以获得孔隙结构的信息，如下图1所示，汞侵入岩石孔隙的过程受喉道控制，依次由一个孔道进入下一个孔道。当汞突破喉道的限制进入孔隙体的瞬时，汞在孔隙空间内以极快的速度发生重新分布，从而产生一个压力降落，之后回升直至把整个孔道填满，然后进入下一个孔道。图1a为进汞过程，图图1b为该过程中所记录的压力涨落对应进汞体积的曲线。左图中的1、2、3、4分别与右图中的O(1)、O(2)、O(3)、O(4)相对应，前面的数代表汞通过喉道进入孔道的过程，后面的数代表汞在喉道中流动时压力增加的过程和汞进入孔道后压力随之下降的过程。该技术为保证准静态进汞条件，在进汞压力达到900 Psi时，即6.2 MPa左右就结束了实验，此时对应的喉道半径约为0.12 μm(可认为这是恒速压汞测量的喉道半径的下限)。测试样品如存在小于0.12 μm的喉道则无法通过该种测试手段进行分析，所以针对部分致密砂岩气和页岩气储层的微细喉道体系该测试方法不完全适用。

图1　岩心进汞示意图及进汞过程中压力-体积变化曲线图

2　储层微观孔喉体系特征

孔隙喉道半径(简称孔喉半径)是以能够通过孔隙喉道的最大球体半径来衡量的，单位是微米(μm)。孔喉半径的大小受孔隙结构影响极大。若孔喉半径大，孔隙空间的连通性好，液体在孔隙系统中的渗流能力就强。地层中液体流动条件取决于孔隙喉道的结构，孔喉数量、半径大小、液体与岩心的接触面大小等都将起一定的作用。

如图2A、2B所示QT1、ZT12口井的喉道半径和孔隙半径特征。上述井盒8段孔隙、喉道半径移动平均趋势分析可知，其喉道半径分布0.1～1.0 μm之间，主峰介于0.5～0.8之间；同时孔隙半径分布于80～200 μm之间，而峰值介于100～160 μm之间。孔隙与喉道半径分布差异较大，表明储层微观孔喉体系显示为典型的细喉中孔型。

如图2C、2D所示X1 、QT2这2口井的喉道半径和孔隙半径特征。上述井区孔隙、喉道半径平均趋势分析可知，其喉道半径主要分布在0.1～4.0 μm之间，分布范围广，主峰值主要集中在0.5～1.0 μm之间。同时上述井区孔隙半径主要分布在80～320 μm之间，分布范围较广，含有部分的大孔隙，主峰值主要集中在120～140 μm之间。孔隙与喉道半径分布差异较大，表明储层微观孔喉体系显示为典型的细喉大孔型。

如图2E、2F所示SH41、SH51这2口井的喉道半径和孔隙半径特征分布。上述2口井区孔隙、喉道半径移动平均趋势分析可知，其喉道半径主要分布在0.1～1.5 μm之间，主峰值主要集中在0.5～1.2 μm之间。孔隙半径主要分布在80～360 μm之间，分布范围广，主峰值主要集中在120～140 μm之间。孔隙与喉道半径分布差异较大，表明储层微观孔喉体系显示为典型的细喉大孔型。

图2　部分井区孔隙及喉道分布移动平均趋势线

综上所述，通过盆地不同地区上古生界致密砂岩恒速压汞测试结果对比可知，研究区目的层喉道半径分布0.1～4.0 μm之间，主峰介于0.5～1.2之间；同时孔隙半径分布于80～360 μm之间，而峰值介于100～160 μm之间，孔隙与喉道半径分布差异较大；结合储层物性和常规压汞测试结果综合分析，研究区目的层段砂岩整体较为致密，孔喉的巨大差异是造成储层显示低渗透-超低渗透的致密现象。