基于高压压汞的致密储层微观孔隙结构特征研究<br/>——以鄂尔多斯盆地长6储层为例

基于高压压汞的致密储层微观孔隙结构特征研究
——以鄂尔多斯盆地长6储层为例

2018-07-11王学武王厉强时凤霞

中国石油大学胜利学院学报 2018年2期

王学武,王厉强,时凤霞

(中国石油大学胜利学院油气工程学院,山东东营 257000)

致密储层孔喉细小,孔喉结构复杂,因而制约了其有效开发,研究致密储层的微观孔隙结构特征是实现致密储层有效开发和制定开发技术政策的基础。国内外学者在致密储层微观结构表征方面开展了大量有效的探索性研究,普遍认为微纳米级孔隙是致密储层的重要赋存空间和渗流通道[1-3],对微纳米孔隙的有效表征,对于致密储层的开发具有重要意义。压汞法已被广泛应用于评价孔容和孔径分布,而常规压汞由于进汞压力的限制,获得的孔喉数值偏低[4],高压压汞试验技术最大进汞压力达350 MPa,最小测试孔径达2 nm,对致密储层孔径分布研究具有较强的适用性,可以对致密储层微孔喉分布进行定量研究。通过高压压汞试验研究泥页岩储层分形特征;利用高压压汞和氮吸附技术自身优点,耦合页岩样品微-介-宏孔的孔径分布;对比核磁离心和压汞技术试验结果发现两种技术有很强的互补性;综合高压压汞等多种手段,研究四川盆地侏罗系致密油储层孔喉结构及储渗系统,指出了可规模开发的储层储渗条件;压汞和氮气吸附技术研究了储层孔喉分布和表面性质[5]。笔者以鄂尔多斯盆地长6储层为例,系统研究致密储层的微观孔隙结构特征。

1　试验原理及方法

1.1　试验原理

高压压汞与常规压汞原理相同,但是进汞压力更高,能够测量尺度更小的孔喉空间,更加适应于致密储层微观孔隙结构特征的研究。试验原理为:注汞过程即为非润湿相驱替润湿相,需额外施加压力才能将非湿相液体注入岩石孔隙中,此时注入压力等于毛细管压力,与之对应的毛细管半径为喉道半径,进汞量即为喉道所控制孔隙的容积,不断改变注入压力,就可以得到毛管压力曲线和孔喉分布曲线。

1.2　试验设备与材料

试验所用高压压汞仪为美国康塔公司生产的PoreMaster®60/33,最高分析压力为400 MPa,对应的喉道半径为1.84 nm,进汞方式采取连续性进汞。试验所用的8块样品来自鄂尔多斯盆地长6储层,岩性为灰色细砂岩,其基本参数如表1所示。

表1　试验岩样基本物性参数

2　试验结果分析

2.1　孔喉结构特征

将测试的8块岩心孔喉分布及对渗透率的贡献进行整理,如表2所示。其中,渗透率的贡献率与喉道半径满足以下关系式:

(1)

式中,Ki为某一孔喉对渗透率的贡献率,%;ri为岩心某一个孔喉半径,μm;αi为某一个孔喉半径归一化的分布频率,%。

目前国际上公认纳米级尺度空间为0.1 nm～0.1 μm,亚微米级尺度空间为0.1～1 μm,微米级尺度空间为1～5 μm。从不同渗透率的岩心孔喉分布及对渗透率贡献可以看出,亚微米级空间所占比例平均为43.24%,其对渗透率的贡献率平均为64.33%,可见对于致密储层,亚微米级孔喉是主要的储集空间和渗流通道。当渗透率大于1×10-3μm2时,微米级喉道才能占一定比例,并且成为主要的渗流通道;当渗透率在(0.1～1)×10-3μm2时,亚微米级喉道占56.13%,对渗透率贡献率为79.68%,纳米级喉道占40.88%,对渗透率贡献很小;而随着渗透率的降低,纳米级喉道所占的比例逐渐增加,当渗透率小于0.1×10-3μm2时,纳米级空间所占的比例平均为70.10%,成为主要的储集空间,但对渗透率的贡献有限。

表2　不同渗透率岩心不同喉道比例及对渗透率贡献

2.2　孔喉结构特征参数

不同渗透率岩心的孔喉结构特征参数如表3所示。岩心渗透率和进汞饱和度相关性差,不同渗透率的岩心,进汞饱和度均在70%以上,平均进汞饱和度(不含8号非储层)为82.34%,说明岩心绝大部分喉道与孔隙都在测试范围内,高压压汞试验均能够达到较高进汞饱和度,能够测量出极微细的孔隙半径分布,能够较全面的反映致密储层的微观孔隙结构特征。

从不同渗透率岩心孔喉结构特征参数分析(图1),致密岩心渗透率与岩心中值半径相关性较差,而渗透率与最大喉道半径和主流喉道半径在半对数坐标中具有较好的线性关系,随着渗透率的增加,最大喉道半径和主流喉道半径增大。主流喉道半径是指喉道对渗透率累积贡献率达到80%时所对应的喉道半径,从不同渗透率岩心的主流喉道半径可以看出,除CT33岩心的主流喉道半径小于0.1 μm,其余岩心的主流喉道半径均大于0.1 μm,可见,较大喉道对渗透率的贡献起主要作用。

不同渗透率的岩心分选系数分布在0.89～2.57之间,平均分选系数为1.90。分选系数和渗透率在半对数坐标下具有较好的正相关关系,随着渗透率的增加,分选系数增大,表明岩心内部分选性变差,但大喉道所占百分数增大,表明岩芯非均质性较强。