低渗透砂岩储层微观孔隙结构与流体渗流机理PPT课件

.1，低渗透砂岩储层的微孔结构和流体微渗漏机制，西安石油大学石油工程学院高亮度2016.4。2，1，非传统致密油概念2，低渗透砂岩的微纳米多孔喉类型3，低渗透砂岩的微纳米多孔喉系统表征方法4，现有问题和发展趋势5，低渗透砂岩的渗流机理研究方法6，低渗透砂岩的流体微渗漏特性7，低渗透砂岩水驱过程中的微参数变化8，存在的问题和发展趋势3、中国普通资源只有20%，现有油气资源面临产量减少、发展难度增加、开发成本高等诸多挑战。随着北美威廉石盆地巴肯高密度油、德克萨斯州南部埃格勒福德高密度油、德克萨斯州中部和北部福尔特盆地巴奈特高密度油的成功勘探和开发，高密度油成为继北美页岩气之后的另一个战略突破领域。在过去的10多年里，美国石油及天然气产量中，致密石油所占的比重逐年剧增，连续24年石油产量呈下降趋势。我国致密石油在鄂尔多斯盆地三叠系、准噶尔盆地二叠系、松辽盆地白垩纪、渤海湾盆地古近系等系统中均有不同程度的分布，具有规模勘探的资源基础和广阔的勘探前景。据评价，我国包括致密砂岩和致密石灰岩在内的低渗透石油达18104km2，地质资源达74 8080808t，可采集资源达13 14108t。陕北新安缘致密石油地质储量1亿吨。4，1，高密度油概念，(1)高密度油是英语“tightoil”的中文译本，40年代APGBulletin杂志中用于描述石油的高密度砂岩和“tightgas”几乎同时出现。(2)2005年，美国能源情报局(EIA)将致密油定义为从页岩中提取的石油。在年度能源展望2012报告中，致密油被定义为“使用水平钻孔和多段水压压裂技术在页岩或其他低渗透油藏中开采的石油”。(3)加拿大自然资源理事会(NRC)指出，柴油是在沉积程度极低的沉积岩水库中发现的石油，石油从岩石流向油井的过程中受到极致密的微小岩石干扰，需要增产技术，包括水平井钻探和水力压裂。5，(4)克拉克森等较轻、密度较高的油为页岩油-烃源岩内部碳酸盐或碎屑岩夹层的基质渗透性一般为0.001 0.0110-3 m 2之间页岩气的烃源岩为储层，国内学者一般将其称为页岩油。致密油(tigh toil)在接近烃源岩的致密地层中与生油岩层共生，石油和天然气通过短距离移动，储层岩石学主要包括致密砂岩、致密石灰岩等，超负荷基质的渗透性在0.01 0.110-3 m 2之间小于10%，孔隙度环变油具有较高的基质渗透性(大于0.110-3m2)，环带分布在现有储层周围，与现有储层的界限不明显，有大孔缝优先渗透通道(生产层)，岩石学为碳酸盐岩或碎屑岩。6，(5)在我国，自耕农等致密油是以吸附或自由状态生活在山油岩中，或在与山油岩相互、紧邻的致密砂岩、致密碳酸盐等储层岩石中，经过大规模长距离未移动的石油聚集。邹的才能等致密的油是指与生油岩系共生，在各种致密的水库中聚集的石油，石油和天然气经过短距离迁移。储层岩石学主要包括致密砂岩和致密石灰岩，超压基质渗透率小于或等于0.110-3m2(储层地面空气渗透率小于110-3m2)。我认为，杜金湖等致密油夹在质量好的生油系中，或夹在紧邻的致密碎屑岩或碳酸盐岩储层中，不经过大规模长距离运输而形成的石油絮凝，一般没有天然生产力，必须通过大规模压裂技术形成产业产能。量化等是考虑到鄂尔多斯盆地石油勘探开发的实际情况，使水库的地面空气渗透率小于110-3m2(超压矩阵渗透率小于0.110-3m2)的非均规型石油，其中，在投资率为0.3-110-3m 2的超低渗透油藏中，地面空气渗透率为0.310-3，7，致密油的定义不同学者和机构的差异很大，但就致密油的意义达成了协议。主要由烃源岩排出，然后经过短距离移动，接近烃源岩，或由烃源岩系内致密砂岩和碳酸盐岩聚集的单井没有自然能力，需要以包括水平井和水力压裂在内的增产技术开发的原油。8，2，低渗透砂岩的微纳米多孔颈部缝合类型，9，10，主要存储空间为残余颗粒间孔、溶解孔、纳米孔和晶体间孔。11、孔颈缝系统复杂。12、邹泥页岩气藏孔喉直径为5 200 nm，致密气藏孔喉直径为40 700 nm，砂岩致密油层孔喉直径为50 900 nm，致密灰岩油藏孔喉直径为40 50900nm杨华认为鄂尔多斯盆地扩张组致密油层的中径为20 300 nm，主要分布在50 200 nm，最大孔颈直径为300 2000n m，主要分布在500 50200nm，各地区孔颈直径大不相同。宽孔喉深尺度，复杂异质性网络系统的构成。13，(1)分析和测试技术的持续改进，铸造薄板扫描电镜环境电镜扫描电镜扫描电镜(FE-SEM)高压汞压汞恒速汞核磁共振微CT气体吸附集中离子束显微镜(FIB-SEM)Nano-CT，(2)，14，铸造板材，低分辨率，纳米多孔无法识别。15，扫描电镜，环境电子显微镜检查，样品无需真空干燥，可以在液体条件下测量，观察流体的发生状态。样品需要真空和干燥处理。16，高分辨率场发射扫描电镜(FE-SEM)是识别纳米大小气孔的有效手段。17，高压汞柱压力，恒速汞柱压力，优点：孔极与喉道区分，获得孔喉道比参数。缺点：最大汞压力较小。不能区分气孔和喉咙，进口水银测量仪的最大压力可达400MPa。18，核磁共振，离心力大小和离心时间非常重要。主要获得可移动流体参数。T2值转换为孔颈部半径。也可用于动态位移。19，气体吸附，吸附气体识别精度不同，CO2识别小于2nm的气孔，N2识别2-50nm的气孔。岩石的比表面积、孔径，但闭合的微孔难以测量，比较表面积较小的致密岩石的测量误差更大。从0.01Mpa到1.01Mpa在一定温度下增加吸附气体的分压，测量其对多孔样品的吸附量，并通过吸附量的分压绘制，就可以得到多孔材料的吸附等温线。从1.01Mpa逐步降低气体分压到0.01Mpa，测量其解吸量，从解吸量绘制为分压，就可以得到相应的解吸等温线。孔隙体积是通过气体吸附材料的吸附量计算的。根据毛细管絮凝原理，孔的大小越小，气体絮凝所需的分压越小。吸附在不同分压下的吸附材料的液体体积与相应大小的空位体积相对应，因此可以通过孔隙体积的分布来测量孔径分布。通常，光圈分布通过解吸等温线计算。20，CT扫描，对大小不同的样品进行微米-纳米CT分析，获得纳米级、微米和毫米级多尺度孔颈部接缝特征，在样品中正确定位不同的孔颈部接缝，只有现有间接方法的结果才能有效地避免反映孔颈部结构整体信息的结果，虽然在视觉上不反映水库内部微孔颈部接缝分布的异质性缺陷，但识别精度较低。识别准确度50nm。，21、利用聚焦离子束显微镜(FIB-SEM)、离子束在亚显微水平上通过连续岩石侵蚀扫描获得一系列高分辨率二维图像，最终通过数值重建几个二维图像，获得孔颈分布及其特殊形状等岩石显微结构的几何特征。但是，聚焦离子束技术侵蚀岩石区域所需的时间和成本更少，观测范围更小，应用范围更小。22，23，孔喉网络模型，分布在三维空间，但不完全填充三维空间的孔喉匹配关系非常复杂。根据现有孔颈测试结果构建数学模型，获得孔颈分布的网络模型。24，分形理论，岩石的孔隙空间具有良好的分形特征，孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂性和异质性。单分形维数计算的基本数据是从实验室分析(如汞压痕、气体吸附等)中导出的。25，存在的主要问题：(1)现有研究主要集中在气孔或气孔网络系统上，对喉部和微裂纹的研究较少。(2)实际上，常规和非常规存储库的孔隙结构是孔、喉、微裂纹共同形成的网络空间，只要分析孔或孔喉，就有不可忽视的局限性。(3)油气成藏或油气田开发中，喉、微裂缝是通过气孔的泄漏通道，油气富集程度和开发效果主要取决于喉，即气孔的有效性取决于喉、微裂纹。4、现有问题和发展趋势，26、发展趋势：(1)霍尔喉系统研究将更加重视多种测试方法的相互结合，多学科理论相互集成，模型更加准确、现实、定性分析、半定量、定量评价等。(2)孔目接缝系统复杂多变，同时具有室内实验手段的优点和局限性，理论模型难以完全描述复杂的孔目缝合系统，将室内研究提升到模型高度的方法将成为主要发展方向。(3)将多方法、多手段、多领域、多学科相结合，定量表征孔目缝合系统的效果，构建最终表征模型的同时，注意室内实验和理论模型、静态和动态的结合，相互验证、互补，不断改进。27，5、低渗透砂岩的渗流机理研究方法启动压力测试长芯驱动实际砂岩微驱动代替高压核磁共振驱动替代CT扫描驱动，水驱效率和相对渗透率反应驱油机制。位移中介孔咽喉使用效果及剩余油分布的定量评价。位移过程油水运动规律，可视化剩余油发生状态。放大比例小。三维空间显示油水分布。结果是直观的，可以设置。评估位移过程中启动压力的变化。28、非达西渗流曲线图，(1)从直径芯钻出直径2.5厘米规格的标准芯，洗油后干燥；(2)气芯渗透率、煤油孔隙率的测定；(3)通过0.2m滤膜微过滤的脱色煤油作为泄漏介质，每个内核有6个极低的速度(0.030ml/min，0.025ml/min，0.020ml/min，0.015ml/min，0.015ml/min，0.025ml/min)(4)停止泵，直到压力不再下降，等于流量减少到0。核心入口与出口之间的压力拔模为真时的起始压力拔模。(5)每个型芯在恒温(约23)的小房间中进行，模拟启动压力梯度和实际启动压力梯度实验测量的整个过程。备用泵采用先进的美国生产ISCO高精度活塞泵，以最低的泵速度提供0.00001ml/min的最低泵速度，以极低的泵速度进行替代实验，确保实验记录的流动精度。启动压力梯度测量采用高精度压力计，可以保证实验记录的压力精度。，开始压力测试，29、长岩心脏泛滥，(1)从全直径芯钻出直径2.5厘米规格的标准芯，洗油后干燥；(2)孔隙率和渗透率的测定；(3)抽真空饱和地层水。(4)用油相驱动代替水相，设定芯的不可还原水状态，芯放置6天以恢复润湿性；(5)美国核心企业FDS210流体系统油水两相相对渗透率曲线和水驱效率测量的驱油实验。30，微模型实验系统由显微镜观察系统、加压系统、图像采集系统、真空系统四部分组成。实验分别使用单个模型和耦合模型进行了水驱实验。单模型模拟油藏条件下孔喉的微观异质性。组合模型模拟储存的宏观异质性、平面异质性。组合模型结合不同沉积相带、不同层、相同沉积微带的不同位置、相同小层不同韵律部分的砂岩，模拟油田注水开发过程。研究水库注水开发的油水运动规律和驱油效率的主要控制因素。实际砂岩微驱动器，31，高压核磁共振驱动器，核磁共振装置，温度调节器，氟油，热收缩管，核心固定器，32，核心固定器水平固定在CT断层扫描仪的扫描腔内，核心固定器水平位移由计算机控制，精度为0.001厘米，垂直位移处于锁定状态。CT扫描沿内核的通过从注入点到接近点，每次扫描11个点，平均每0.55厘米扫描一个点。CT扫描的单面厚度为0.5厘米，因此11次CT扫描几乎包含核心的所有长度。研究结果表明，两相CT值差异越大，孔隙度和水分饱和度越准确。因此，在本实验中，脱盐钾以8.0wt%KBr(溴酸盐)作为获奖相，使用了烷烃(木炭10)。油水两相CT值差异846，气水两相CT值差异1565。注入压力在进行注水实验时由压力传感器检测，注入速度由ISCO泵控制和记录。通过处理CT图像可以获得随时间变化的动态水分饱和度。CT扫描位移实验，33，6，低渗透砂岩的流体微渗漏特性，低渗透油藏启动压力梯度低渗透砂岩油藏的油水两相渗流规律低渗透砂岩的微水驱油机理低渗透砂岩的微剩余油发生机制低渗透砂岩的水驱空间特性。34，低渗透油藏启动压力梯度，35、准启动压力梯度、实际启动压力梯度和启动压力梯度差异与核心渗透性之间呈较好的相关性。如果样本投资率大于0.510-3m2，则核心投资率降低，启动压力梯度增加速度慢。芯渗透率为0.2 0.510-3 m 2时，芯渗透率降低，启动压力梯度增加速度开始加快。如果核心渗透率小于0.210-3m2，则渗透率下降，启动压力梯度快速增加。这是因为随着样品透射率的增加，孔颈半径也增加，边界流体所占的比例减少，边界层对流体泄漏的影响也减少。36，临界启动渗透率研究，平均储层压力18MPa，生产井底流动压力5MPa，注射和生产井距离300米，井半径0.108米，注水井底流动压力35MPa可以根据这些参数计算注入井之间不同半径处的位移压力梯度。分析表明，驱动压力梯度在注水井和油井中最大，随着油井距离的增加，驱动压力梯度逐渐减小，在两井中心附近驱动压力梯度最小。37，临界启动渗透率计算，注水井和生产井附近驱动压力消耗大，驱动压力梯度小，启动压力梯度小，临界启动渗透率小。从注水井到40m