低渗透油层孔隙结构和渗透率相关性研究

马文国 刘彦军 王朋

摘      要：低渗透油层孔隙结构更加复杂，对压汞法获取的低渗透砂岩油层天然岩心孔隙结构参数开展对比分析，研究了渗透率和孔隙结构参数变化相关性。研究表明：在渗透率（53.0～270.0）×10-3 μm 2范围的低渗透油层岩心样品的孔隙分布峰位主要有4个值，分别为2.5、4.0、6.3和10.0 μm。低渗透率油层岩心的最大孔隙半径、均质系数、孔隙半径中值等参数均具有多值性，对低渗透油层的划分标准可以将渗透率和孔隙结构参数结合，能保证区分低渗透油藏孔隙结构差异的准确性。

关  键  词：低渗透;孔隙结构;渗透率;分类标准

中图分类号：TE 348       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）08-1570-04

Abstract： The pore structure of low permeability reservoir is more complex. In this paper， the natural cores pore structure parameters of low-permeability sandstone reservoirs obtained by mercury injection method were analyzed. The correlation between permeability and pore structure parameters was studied. The results showed that the pore distribution peak of the core sample in the permeability range of （53.0～270.0）×10-3 μm2 had four values， namely10.0 μm， 6.3 μm， 4.0 μm and 2.5 μm， respectively. For low permeability reservoirs， the maximum pore radius， homogenization coefficient and median pore radius of similar permeability cores were not unique. The criteria for the classification of low permeability reservoirs should combine permeability and pore structure parameters to ensure the accuracy of distinguishing pore structure differences in low permeability reservoirs.

Key words： Low-permeability; Pore structure; Permeability; Classification standard

渗透率是油层储集的一个重要评价指标，油藏工程师一直将其用于评价中高渗油层渗流能力[1]。长期以来油藏专家提出了多种利用渗透率计算和评价油层差异的方法，但都存在一定的局限性[2]。Archie公式等理论方法对中高渗透率砂岩油层的描述应用结果证明十分合理，但在低渗透率油层评价中其评价结果与实际油层差异较大[3-5]。低渗透储层孔隙结构的复杂，孔喉差异大、孔隙结构复杂，渗透率对开发效果影响明显[6-9]。长期注水开发后储层物性发生明显变化，在进一步开发之前需要对孔隙结构重新分析评价[10]。低渗透油层的渗透率和总孔隙度的相关性较小，油层渗流能力主要受孔隙、孔道等结构参数的制约[11-12]。常规压汞方法作为油藏渗流能力评价的方法已经成为油藏工程师最常用的油藏评价方法，但利用常规压汞参数对低渗透油层孔隙结构进行细分，对相近渗透率的油层的孔隙结构参数进一步分析的研究内容开展的较少，因此为了对高含水阶段低渗透油层进行合理分类，建立不同渗透率区间低渗透油层渗流能力和孔隙结构参数的可靠关系，需开展利用孔隙结构参数对渗透率分类的油层进一步细分的研究，指导下一步微观剩余油再启动方法研究。

1  常规压汞孔隙参数分类

岩石微观孔喉参数分布范围直接影响流体在储层中的渗流能力，而流体的渗流能力和储层岩石的渗透性紧密相关，对油层开发效果有着直接影响，工程领域常用渗透率来直接区分储层的渗透性。

1.1  孔隙半径特征参数

1）最大孔隙半径：是指孔隙系统中最大的连通孔隙的排驱压力值相对应的孔隙半径。

2）平均孔隙半径：是表示岩石平均孔喉半径大小的参数。

3）孔隙半径中值：饱和度中值压力对应的孔隙半径。

1.2  孔喉分布特征参数

1）分选系数：表征样品中孔隙喉道大小偏差的量度，直接反应孔隙喉道分布的集中程度。

2）半径均值：表征所有孔隙分布的平均位置。

3）均质系数：代表流体主要渗滤孔道的集中程度，均质系数的值越大，孔喉分布越均匀。

1.3  孔喉连通性特征及其他参数

1）孔隙分布峰位：是指孔隙大小分布曲线上最高点对应的孔隙半径值。

2）汞饱和度中值压力：是指在含汞饱和度达到50.0%时，对应的注入毛管压力值。

3）特征結构参数：是相对渗透率相关参数，可用于描述渗流特征的一个结构参数。

2  低渗透岩心常规压汞孔隙参数分布

选取了某砂岩油藏高含水阶段层位，空气渗透率范围在（53.0～270.0）×10-3 μm2的天然岩心样品142块开展分析，研究在渗透率分级的基础上，利用常规压汞方法获取的数据对油层进一步细分，天然岩心样品孔隙参数分布统计见表1。

3  常规压汞孔隙参数特征分析

3.1  最大孔隙半径参数统计分析

天然岩心样品最大孔隙半径分布范围是0.357～21.369 μm之间，最大孔隙半径值主要集中在5.0～15.0范围内，相近渗透率岩心的的最大孔隙半径多值现象和不同渗透率岩心最大孔隙半径值相近现象明显，但不具有明显规律性，无法作为进一步细分低渗透油层的参考依据（图1）。

3.2  平均孔隙半径参数统计分析

天然岩心样品的平均孔隙半径分布范围是0.08～6.432 μm之间，平均孔隙半径数值整体表现为随着渗透率的增加而增加，相近渗透率岩心的平均孔隙半径差异大和不同渗透率岩心平均孔隙半径值相近现象明显，但不具有明显规律性，无法作为进一步细分低渗透油层的参考依据（图2）。

3.3  孔隙半径中值参数统计分析

天然岩心样品孔隙半径中值分布范围是0.04～4.685 μm之间，在研究的渗透率范围内，孔隙半径中值数值随着渗透率增加变化规律不明显，同一渗透率级别岩心的的孔隙半径中值大小差异明显，同时，不同渗透率的天然岩心，有相同或相近的孔隙半径中值的问题依然存在，不具有明显规律性，无法作为进一步细分低渗透油层的参考依据（图3）。

3.4  分选系数参数统计分析

分选系数的特征说明孔隙喉道分布的集中程度存在差异，分选系数参数数值分布主体均较高，说明研究的低渗透岩心样品孔隙分布不均匀。研究油层的低渗透油藏天然岩心样品分选系数分布范围是2.288～4.575 μm之间，主要集中在2.5～4.5之间，相近渗透率岩心的有分选系数多值的现象，反应出相同现有测试方法测试获得的岩心渗透率参数不能完全代表孔隙结构差异（图4）。

3.5  半径均值参数统计分析

研究低渗透油层的天然岩心样品半径均值分布范围是0.069～4.686 μm之间，半径均值数值整体随渗透率增加呈现增加的趋势，半径均值表征的是所有孔隙分布的计算加权平均半径对应的位置，虽然也存在相近渗透率岩心的半径均值数值多值和不同渗透率半径均值相近的现象明显，但不能代表孔隙结构的实际情况，无法作为进一步细分低渗透油层的参考依据（图5）。

3.6  均质系数参数统计分析

研究低渗透油层的天然岩心样品均质系数分布范围是0.196～0.503之间，均质系数表征的是流体主要渗滤孔道的集中程度，研究岩心样品的均质系数数值，主体最小值高于0.196，主体参数值低于0.5，说明研究岩心样品的渗流通道尺寸集中程度较好，相近渗透率岩心的均质系数多值和不同渗透率具有相同均质系数的现象明显，且不具有明显规律性，无法作为进一步细分低渗透油层的参考依据（图6）。

3.7  孔隙分布峰位参数统计分析

研究低渗透油层的天然岩心样品孔隙分布峰位分布范围是0.025～10.0 μm之间，孔隙分布峰位主要有4个值，分别为2.5、4.0、6.3和10.0 μm，相近渗透率岩心的孔隙分布峰位的多值现象和不同渗透率具有相同孔隙分布峰位现象明显，因为孔隙分布峰位的单值性，可以作为渗透率分类基础上进一步区分岩心微观孔隙结构的参数（图7）。

3.8  最大进汞饱和度参数统计分析

研究低渗透油层的天然岩心样品最大进汞饱和度分布范围是59.104～96.287 μm之间，相近渗透率岩心的最大进汞饱和度的多值现象和不同渗透率具有相同最大进汞饱和度现象明显，但不具有明显规律性，无法作为进一步细分低渗透油层的参考依据（图8）。

3.9  特征结构参数统计分析

特征结构参数与相对渗透率有关，作为描述渗流特征的一个参数，参数越大，表明孔隙分选好，孔隙尺寸之间的差异越小。研究的低渗透油层天然岩心样品特征结构参数分布范围是0.058～11.883 μm之间，相近渗透率岩心的特征结构参数的多值现象明显，但不具有明显规律性，无法作为进一步细分低渗透油层的参考依据（图9）。

4  结 论

1）常规压汞方法作为评价油层渗流能力的测试方法具有不可替代的作用，对于低渗透率油层，孔隙结构参数表明随着渗透率变化岩石孔隙结构更加复杂。

2）研究低渗透油层的低渗透油层的孔隙分布峰位等参数均有多值现象，但其他参数的多值分布缺少规律性，只有孔隙分布峰位数值相对规律，研究低渗透油层的孔隙分布峰位主要有4个值，分别为2.5、4.0、6.3和10.0 μm，可以作为进一步区分油层的分类标准。

3）对低渗透油层，可以在渗透率分级的基础上，利用孔隙结构参数对油层进一步划分，探索研究低渗透油层微观孔隙结构差异性。

致谢：

本文研究成果依托于国家科技重大专项，薄差油层剩余油分布及动用界限研究（编号：2016ZX05010-002-004）和渤海双高油田多级窜逸堵/调/驱一体化技术研究及示范（编号：2016ZX05058-003-010）项目的支持，对参与项目研究的人员一并谨致谢意。

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