恒速压汞技术在华庆长63微观孔隙结构研究中的应用

任淑悦，孙卫，任大忠，刘登科

（西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069）

恒速压汞技术在华庆长63微观孔隙结构研究中的应用

任淑悦，孙卫，任大忠，刘登科

（西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069）

为了评价华庆地区长63砂岩储层，应用恒速压汞技术对华庆地区长63储层的微观孔隙结构进行表征，得到了孔隙、喉道、孔喉比等参数的分布特征及毛细管压力曲线并对之进行分析。分析可知，随着渗透率的变化，孔隙半径分布无明显变化，集中分布在110 μm～170 μm，平均值为150 μm。而喉道半径的分布范围较宽，主要分布在0.1 μm～1.6 μm，平均值为0.79 μm，曲线呈现出不等频率的正态分布。表明低渗透储层，决定储层渗流能力的主要因素不是孔隙，而是喉道半径的大小、分布及形态；通过恒速压汞的定量分析表明，喉道是影响储层微观孔隙结构好坏的关键。

华庆长63；恒速压汞；喉道；孔喉比；毛细管曲线

华庆地区处于鄂尔多斯盆地西南部，横跨天环坳陷和伊陕斜坡，区域内构造简单，倾角小于1°，局部地区发育简单的鼻状构造［1］。该区发育多套含油层系，其中长63储层为主要的油气富集层位之一。宏观方面，前人对该区已做了大量的研究工作［2，3］，微观孔隙结构方面的研究工作相对欠缺。目前研究储层孔隙结构的技术越来越多，从利用铸体薄片、扫描电镜等对孔隙结构的定性分析，到利用常规压汞技术对孔隙结构以及确定渗流能力参数的定性半定量分析，发展到现在利用恒速压汞技术直接对喉道和孔隙的大小及分布的定量表征，始终不断的改进和完善［4-6］。而对于碎屑岩储层，多数研究者认为其物性致密、微观非均质性突出的主要因素是喉道尺度及结构特征引起的［7-9］。因此，从微观孔隙结构特征的角度定性描述及定量评价致密储层品质至关重要。

1　技术原理

恒速压汞实验测试原理（见图1）是基于在准静态过程中岩石内进汞压力自然升降给出准确的孔隙结构信息的。假定界面张力和接触角保持在准静态过程中不变。由于汞进入毛细管要克服毛细管力，而喉道和孔隙半径之间又存在数量级的差别，这样在进汞过程中就可以通过检测进汞压力的变化将孔隙和喉道区分开来［10-12］。

图1　恒速压汞原理图

表1　恒速压汞实验样品基本信息

2　实验结果

储层样品的孔隙度介于7.63%～12.51%，平均值为10.0%，渗透率介于0.021×10-3μm2～0.608×10-3μm2，平均值为0.194×10-3μm2。孔隙半径平均值为150 μm，孔喉半径比平均值为303.77，喉道半径平均值为0.79 μm。从研究区选取了7块样品，基本信息（见表1）。

3　结果分析

3.1孔隙特征

不同样品，渗透率不同，孔隙半径分布特征曲线差异不大（见图2a），曲线呈单峰态，且分布相对集中，孔隙半径主要分布在110 μm～170 μm。平均孔隙半径与渗透率的相关系数R2=0.268 9（见图2b），相关性较差，孔隙半径随渗透率的变化不明显，孔隙不是影响储层渗流能力的主要因素。

图2　

3.2喉道特征

喉道半径的分布特征曲线（见图3a），不同样品，渗透率不同，相对应的喉道半径分布的曲线的形态不同，分布区间及峰值有较大的差异。4号样品渗透率较低为0.11×10-3μm2，分布范围较窄，曲线呈单峰态。1号样品渗透率较大为0.61×10-3μm2，分布范围明显宽于4号，曲线趋于双峰。总体而言随着渗透率的增大，大喉道的比例显著增加。

三块样品渗透率接近但是渗流能力差别很大（见图3b）。导致渗透率相近的原因是5号样品大喉道比例高，而分布区间宽且频率低及细歪度峰值半径小，但是渗透率贡献曲线的峰值半径大，呈粗歪度且曲线分布频率低，可知渗透率主要贡献区间与主要喉道分布区间是不吻合的，因此主要是部分大喉道起主要贡献能力；虽然6号样品喉道半径分布区间较5号样品小，但是6号样品的喉道分选好，喉道的进汞曲线与渗透贡献曲线分布频率高且峰值半径相近，曲线形态的吻合程度好，故渗流能力强；而7号样品喉道半径分布区间较6号样品宽，喉道进汞曲线及渗透率贡献曲线形态均呈双峰，分布频率与峰值半径都比6号样品小，两曲线的吻合度差于6号样品但明显好于5号样品。以上表明，好储层必须是喉道半径大及曲线形态吻合较好、分布形态趋向正态分布；相近的喉道半径区间，曲线分布频率低、峰值半径大、进汞曲线及渗透率贡献曲线吻合好其渗流能力好，双峰或多峰好于单峰，低频率分布好于高频率分布，粗偏态好于细偏态。

图3　

3.3孔喉比特征

孔喉半径比与渗透率的相关系数R2=0.598 8（见图4b），较强的负相关关系。当孔喉比较小时，孔隙与喉道的体积比值小，孔喉均匀程度高，孔喉连通性较好，渗透率较高。从图4a可以看出7块样品渗透率不同孔喉半径比差异较大，总体来说随着渗透率增高，孔喉比分布范围越窄越靠近小值区，孔喉越均匀。

图4　

4　毛管曲线特征

根据恒速压汞毛管压力曲线中总孔喉、孔隙以及喉道进汞量的变化，将恒速压汞孔喉半径分布区间划分为a、b、c三个区域，分别为孔隙区、孔喉过渡区和喉道区。孔隙区为大孔道发育区，连通性较好，在进汞曲线形态上表现为孔隙进汞饱和度曲线与总孔喉进汞饱和度曲线吻合较好，该阶段为优势孔隙结构段，渗流储集能力较好。孔喉过渡区在进汞曲线形态上表现为孔隙进汞饱和度曲线逐渐偏离总孔喉进汞饱和度曲线，即为有优势孔隙结构快速衰变的阶段，优势孔隙、喉道整体减小或减少、孔喉匹配性变差。喉道区在曲线形态上表现为孔隙进汞结束，喉道进汞饱和度曲线近似平行于总孔喉进汞饱和度曲线［15-17］。

图5　代表样品孔隙结构的毛管曲线特征图

1号样品a区进汞饱和度为28.30%、b区进汞饱和度为9.33%、c区发育进汞饱和度为34.85%（见图5A）。粒间孔孔隙发育、相对大喉道发育、孔喉匹配关系较好。

2号样品a区进汞饱和度为18.06%、b区进汞饱和度为23.31%、c区进汞饱和度为20.39%（见图5B）。发育溶孔及少量的粒间孔隙、微孔含量较1号样品明显增大，孔喉匹配关系及连通性较1号变差。

3号样品无孔隙区，b区进汞饱和度为9.13%、c区进汞饱和度为30.04%（见图5C）。溶孔发育及微孔发育，孔喉匹配关系及连通性较差。

4号样品无孔隙区，b区进汞饱和度为12.58%、c区进汞饱和度为18.46%（见图5D）。孔隙类型相对单一、微孔较溶孔发育，孔喉匹配关系及连通性差。

上述对比分析表明，当样品中的粒间孔或较大的溶蚀孔隙不能被喉道有效的连通，形成半封闭或死孔隙，微孔系列往往成簇连通，在进汞曲线形态上表现为进汞压力高、喉道进汞饱和度曲线近似平行于总孔喉进汞饱和度曲线，孔隙结构品质差。

5　结论

（1）渗透率级别不同，孔隙半径尺度及分布变化规律不明显，喉道半径在分布范围、分布形态、峰值上均存在明显的规律性，渗透率由大到小过程中，喉道半径分布由宽到窄，频率由低到高，峰值半径由大到小。喉道对储层的渗流能力有明显的控制作用。

（2）相近或相等渗透率的样品，其喉道分布特征差异明显，主要体现在分布区间、频率、峰值及分选性上，尤其是喉道的渗透率贡献曲线变化最为显著。

（3）对于低渗透储层微观孔隙结构而言，喉道的控制作用明显，表现为：储层的平均喉道半径越大，相对大喉道越发育，喉道进汞饱和度越大，孔喉半径比越小，微观孔隙结构越好。

［1］邓秀芹，付金华，姚泾利，等.鄂尔多斯盆地中及上三叠统延长组沉积相与油气勘探的突破［J］.古地理学报，2011，（4）：443-455.

［2］兰叶芳，邓秀芹，程党性，等.鄂尔多斯盆地华庆地区长6油层组砂岩成岩相及储层质量评价［J］.岩石矿物学，2014，（1）：51-63.

［3］武富礼，李文厚，李玉宏，等.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组三角洲沉积及演化［J］.古地理学报，2004，6（3）：307-314.

［4］蔡玥，赵乐，肖淑萍，等.基于恒速压汞的特低-超低渗透储层孔隙结构特征-以鄂尔多斯盆地富县探区长3油层组为例［J］.油气地质与采收率，2013，20（1）：32-35+113.

［5］公言杰，柳少波，赵孟军，谢红兵，刘可禹.核磁共振与高压压汞实验联合表征致密油储层微观孔喉分布特征［J］.石油实验地质，2016，（3）：389-394.

［6］张创，孙卫，杨建鹏，高辉，侯海林，齐瑞，罗江云，魏希望.低渗砂岩储层孔喉的分布特征及其差异性成因［J］.地质学报，2012，（2）：335-348.

［7］高辉，王美强，尚水龙.应用恒速压汞定量评价特低渗透砂岩的微观孔喉非均质性-以鄂尔多斯盆地西峰油田长8储层为例［J］.地球物理学进展，2013，（4）：1900-1907.

［8］喻建，马捷，路俊刚，等.压汞-恒速压汞在致密储层微观孔喉结构定量表征中的应用-以鄂尔多斯盆地华池-合水地区长7储层为例［J］.石油实验地质，2015，（6）：789-795.

［9］解伟，张创，孙卫，仝敏波.恒速压汞技术在长2储层孔隙结构研究中的应用［J］.断块油气田，2011，（5）：549-551.

［10］徐赢，潘有军，张中劲，吴美娥，谢军，文静，刘长地.恒速压汞实验的低渗透储层孔隙结构特征研究［J］.吐哈油气，2011，（3）：237-242.

［11］李珊，孙卫，王力，等.恒速压汞技术在储层孔隙结构研究中的应用［J］.断块油气田，2013，（4）：485-487.

［12］何顺利，焦春艳，王建国，罗富平，邹林.恒速压汞与常规压汞的异同［J］.断块油气田，2011，（2）：235-237.

［13］刘义坤，等.毛管压力曲线和分形理论在储层分类中的应用［J］.岩性油气藏，2014，（3）：89-92+100.

［14］彭彩珍，李治平，贾闽惠.低渗透油藏毛管压力曲线特征分析及应用［J］.西南石油学院学报，2002，（2）：21-24+4.

［15］郑庆华，柳益群.鄂尔多斯盆地镇北地区延长组长4+5致密油层成岩作用及成岩相［J］.沉积学报，2015，（5）：1000-1012.

［16］刘维霞，等.应用毛管压力曲线研究储集岩的孔隙结构特征［J］.内蒙古石油化工，2008，（10）：369-372.

［17］郑艳荣，屈红军，冯杨伟，等.安塞油田H区长6油层组储层微观孔隙结构特征［J］.岩性油气藏，2011，（5）：28-32.

Application of constant-rate mercury penetration technique to study of pore structure of Chang 63formation in Huaqing area

REN Shuyue，SUN Wei，REN Dazhong，LIU Dengke
（State Key Laboratory of Department of Geology/Continental Dynamics，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China）

In order to evaluate Chang 63sandstone reservoir in Huaqing area，the micro-pore structure features of reservoir were analyzed based on the constant-rate mercury penetration technique.Then we analyzed distribution characteristics of pore，throat，pore-throat ratio and the capillary pressure curves.The results show that with changes of the permeability，the distribution of pore radius does not change significantly，which centralizes between 110 μm～170 μm with an average value of 150 μm.Meanwhile，the distribution range of throat radius is much wider，which concentrates between 0.1 μm～1.6 μm with an average value of 0.79 μm. Also，the curve shape shows normal distribution of unequal frequency.These facts reveal that Chang 63reservoir is a low-permeability reservoir，and it is not the pore，but the size，shape and distribution of throat that determine the percolation ability of reservoir.According to quantitative analysis of constant-rate mercury penetration，the throat is the key factor that affecting micro-pore structure characteristics of the reservoir.

Chang 63in Huaqing area；constant-rate mercury penetration；throat；pore-throat ratio；capillary pressure curves

TE311

A

1673-5285（2016）09-0029-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.09.007

2016－07-18

国家科技重大专项大型油气田及煤层气开发，项目编号：2011ZX05044；陕西省科技统筹创新工程计划项目，项目编号：2015KTCL01-09；陕西省自然科学基础研究计划-青年人才项目，项目编号：2016JQ4022，联合资助。