鄂尔多斯盆地东缘临兴地区盒8段储层微观孔隙结构及渗流特征

2020-08-01王赞惟

非常规油气 2020年1期

王赞惟.

(中联煤层气有限责任公司，北京 100018)

致密砂岩储层在沉积、成岩等地质因素的影响下孔隙结构特征复杂[1-2]。致密储层的小孔喉结构直接影响储集渗流能力, 从而影响了致密气藏的产能差异。目前直接观测的铸体薄片、扫描电镜、X-CT扫描[3]、常规压汞和恒速压汞[4-6]等，是观察研究储层微观孔隙结构的主要方法。本文借助于核磁共振T2谱[7-9]及渗流实验等资料研究，讨论致密砂岩储层可动流体的变化特征及影响因素，定量分析其微观孔隙结构，合理制定特低渗气藏开发政策，具有重要的意义。

1 区块地质条件

鄂尔多斯盆地东缘临兴区块横跨伊陕斜坡与晋西挠褶带两个构造单元，归属于吕梁地区。区块内部构造相对简单，地层平缓(倾角一般不足1°)，主要发育有幅度较小的鼻状构造[10]。主要储层为上古生界本溪组、太原组、山西组、石盒子组及石千峰组。储集体主要为三角洲体系河道砂体，岩性为含砾中粗粒岩屑石英砂岩、岩屑砂岩、长石岩屑砂岩；储集层孔隙度为3.0%～14.0%，渗透率为0.1～5.0 mD，属典型致密型砂岩储层。

前期勘探及开发评价实钻资料与试气成果表明，下石盒子组盒8段为该区极具勘探潜力的层段，该段砂体厚度范围为13.9～43.7 m，气层厚度范围为0～16.8 m，含气单砂体具有纵向叠置、平面分散、厚度薄且变化快、含气模式复杂的特点。

2 储层微观特征

2.1 岩石特征

临兴区块36口井146样次盒8段砂岩储层铸体薄片分析表明(表1、图1)，盒8段砂岩储层岩石类型主要为长石岩屑砂岩，其次为岩屑砂岩[11]，其中石英含量为26%～88%，平均为48.2%；岩屑(岩屑成分主要为：石英岩岩块含量均值为25.3%、火成岩岩块含量均值为8.9%、云母含量均值为1.4%、少量的沉积岩岩块与重矿物)含量为8%～60%，平均为35.68%；长石(主要为钾长石，平均为10.8%，斜长石含量较低，平均为4.5%)含量中等，为3%～31%，平均为15.3%。

表1 砂岩碎屑组分相关含量统计Table 1 Sandstone content of clastic particles

2.2 填隙物特征

临兴区块盒8段砂岩储层填隙物总体含量中等，含量变化较大分布区间为5%～40%，平均含量为14.2%；其填隙物成分主要为黏土、碳酸盐岩矿物及高岭石，其中碳酸盐岩矿物主要以方解石(平均含量为1.6%)及铁方解石(平均含量为1.1%)为主，并含有少量的白云石(平均含量为0.6%)及铁白云石(平均含量为0.1%)，此外，还含有少量的石英加大、菱铁矿及其他填隙物(表2)。

表2 临兴区块盒8段填隙物成分统计Table 2 Filler material composition of the 8th member of lower Shihezi in Linxing area

2.3 孔隙特征

根据大量的铸体薄片和扫描电镜观察分析(图2)，盒8段砂岩储层的孔隙类型以溶蚀颗粒孔为主，主要为长石溶蚀，常见钾长石沿解理溶蚀，平均占比为1.9%；其次为溶蚀粒间孔，平均占比为0.9%；胶结物溶孔平均占比为0.5%；此外还含有少量的粒间孔，平均占比为0.2%。

根据临兴区块80个压汞数据(45样次)的统计分析得出(表3、图3)，该区盒8段储层排驱压力较大，为0.499～8.755 MPa，平均为1.747 MPa，说明储层最大连通喉道半径较小，渗透率较差。中值压力很高，为5.364～70.656 MPa，平均为22.068 MPa，说明储层的孔喉分布较不均匀，原始产能较低。最大连通孔喉半径和饱和度中值半径均较小，前者为 0.086～1.311 μm，平均为 0.562 μm，后者为0.010～0.137 μm，平均为 0.054，整体表现出细喉、微喉的特征。分选系数为0.863～2.146，平均为1.524，说明孔喉的分选较差。歪度为-0.593～0.233，平均为-0.914，表现为细歪度，说明储层储集性能较差。退汞效率为26.164%～44.447%，平均为36.105%，退汞效率较低，说明岩石孔隙结构及渗流能力较差。

表3 临兴区块盒8段砂岩高压压汞参数统计Table 3 Parameters of intrusive mercury penetration of the 8th member of lower Shihezi in Linxing area

3 岩石流体孔隙特征

核磁共振通过对孔隙流体中氢核信号的观测，直接测量岩石的流体特性，并获得有效孔隙度、渗透率、自由流体和束缚流体体积、孔隙结构等关键储层物性信息[12]。

图4是不同状态下的核磁共振响应对比图。图中离心前后的核磁共振T2谱分别用黑色、红色实线表示，离心前后的核磁孔隙度累计曲线分别用黑色、红色虚线表示。利用核磁共振T2截止值将岩心孔隙分为两部分，认为大于截止值的孔隙内流体完全可动，小于截止值的孔隙内流体完全束缚。研究区内，气体孔隙度为7.9%，液体孔隙度为7.2%，束缚水饱和度为59.9%，渗透率为0.62 mD。测试样品通过核磁共振T2谱图反映了中孔隙所占的比例较大，孔隙流体以大的比表面积为主，孔隙含量小级别较多。

4 渗流特征

在气水两相渗流中，气水两相之间的相互干扰与气水两相流体特性和岩石的孔隙结构是相关的[13-17]。随着饱和度的变化，岩石储层流体的有效渗透率也会随之发生一系列的变化。因此，在孔隙结构、流体饱和度一定的条件下，流体饱和度和孔隙结构与有效渗透率或相对渗透率有关[18]。

4.1 气水相渗曲线特征

实验中，利用气相驱替盒8段岩样中的饱和水时，随着含气饱和度的增加，气相与水相渗透率会发生变化。从图5可以看出，盒8段砂岩样品水相渗透率极速下降，气相渗透率缓慢上升，当含气饱和度继续增加时，水相渗透率缓慢下降而气相渗透率逐渐上升，并且气相渗透率上升速率变快。

4.2 相渗曲线特征描述

在气水两相渗流曲线中，束缚水饱和度的大小表明了样品中水相停止流动时的含水饱和度界限[19]。表4中，研究区盒8段岩石样品的束缚水饱和度含量平均为79.35%，这与研究区的岩石比表面积大从而吸水面积大具有相关性。测试数据表明，研究区岩石的比表面积普遍较大, 束缚水饱和度整体很高，因此气井压后出水风险较大。

表4 盒8段砂岩气水相渗测试数据统计Table 4 Parameters of gas-water relative permeability of the 8th member of lower Shihezi in Linxing area

对于不混溶的两相流体渗流而言，因为气水两相分享流动孔道而且互相干扰，相渗实验中两相相对渗透率之和几乎总是小于1[20]。也就是说当等渗点的相对渗透率越高，气水两相发生的干扰程度越小。研究区盒8段测试的等渗点饱和度值平均为88.74%，等渗点相对渗透率值平均为0.034 mD。

对于低渗透储层来说，气水两相分子之间的碰撞会由于储层孔隙中渗流通道变得狭窄而频繁发生，所产生的两相之间的内摩擦力对渗流能力有一定的负面影响。

5 含水饱和度分析

研究区储层致密的特性决定了束缚水饱和度较高，束缚水饱和度值分布范围为17.6%～93.8%，主要集中分布在40%～80%，平均值为57.8%。不同实验方法显示随着储层物性变好，孔、渗增高，束缚水饱和度均呈下降趋势，但压汞实验饱和度结果明显低于核磁、半渗隔板实验，且分布更为离散，核磁、半渗隔板实验分布区间接近且相对集中，以这两种实验结果作为测井解释模型标定值。通过综合解释，盒8段含水饱和度为60.60%，束缚水饱和度为55.88%，可动水饱和度为4.72%。