致密砂岩储层微观孔隙结构定量分析

致密砂岩储层微观孔隙结构定量分析

0盆地内中生界近年来，随着北美密度油的大规模成功勘探，致密油勘探在中国引起了前所未有的关注。致密油的特点是源-储共生(或紧邻)、储层致密(基质覆压渗透率一般≤0.1mD),且未经过大规模长距离运移。鄂尔多斯盆地延长组长7烃源岩是盆地内中生界的主力生油岩,其生成的石油短距离运移至长7和长6油层组的深湖重力流砂岩中聚集,形成了我国最具代表性的深湖致密砂岩油藏。长7油层组普遍含油,但储层物性差,渗透率小于0.3mD,普遍发育微米—纳米级孔喉,且其结构复杂。对储层微观孔隙结构特征的研究是有效开发油气藏的关键,决定着储层改造工艺及开发技术政策的制定。笔者将恒速压汞与传统的扫描电镜、铸体薄片等方法相结合,使储层孔隙结构研究由定性转向半定量、定量化的表征,这对深入认识致密砂岩储层的孔隙及喉道分布规律,制定有效的开发技术政策具有一定的指导作用。1储层粒度图像分析盆地内长7储层主要为深湖—半深湖重力流沉积砂体。根据598块样品的粒度图像分析,储层粒度较细,以粉砂—细砂为主,占总组分的86%。储层物性差,孔隙度一般为6%~10%,渗透率小于0.3mD,属于低孔、低渗致密砂岩储层。2石质溶孔占总法律地位的84薄片及扫描电镜资料表明,研究区储层粒间孔不发育,以次生溶孔为主,平均面孔率为2.4%,其中长石溶孔占总面孔率的67%(表1)。储层孔隙组合类型为溶孔-粒间孔、溶孔-晶间孔和溶孔-微孔(图版Ⅰ-1—图版Ⅰ-4)。3储层致密岩结构笔者采用恒速压汞实验来分析储层微观孔隙结构特征。恒速压汞技术是一种检测岩石微观孔隙结构特征的先进技术,它与常规高压压汞不同。恒速压汞是以很低的恒定速度将汞注入岩石孔隙,以保证准静态进汞过程的发生,通过监测汞注入过程中的压力升降将岩石内部的孔隙和喉道分开。检测结果能够直观、定量地分析孔隙、喉道、孔喉半径比的大小及分布特征等。本次选取6块样品进行恒速压汞实验,其中4块为长7储层的致密砂岩样品,实测孔隙度为10%~12%,渗透率为0.01~0.40mD,可以代表盆地致密储层;另外2块为西峰油田长8储层样品,实测渗透率在2mD以上,代表盆地常规低渗透储层(表2)。通过对常规低渗储层和致密砂岩储层的恒速压汞测试结果进行对比研究,进而分析致密储层的微观孔喉特征。3.1储层孔隙半径根据恒速压汞实验结果分析,认为长7致密砂岩储层平均孔隙半径为162μm,长8低渗储层平均孔隙半径为155μm,这2类储层孔隙半径非常接近。从6块样品的孔隙半径频率分布图(图1)上可看出:对于不同渗透率级别的低渗透岩心,其孔隙半径大小及分布差异并不大,主体均分布在100~200μm,分布频率最大峰值约为13%。平均孔隙半径与渗透率之间并不存在明显的相关性(图2)。3.2喉道/渗流通道分布该区的实验结果表明:长7储层平均喉道半径为0.33μm,长8储层平均喉道半径为0.85μm,这2类储层喉道半径相差较大。从图3(a)的喉道半径分布频率图可看出:对于不同渗透率级别的岩心,喉道半径分类特征十分明显,差异主要体现在喉道大小及其分布上。当岩心渗透率为0.01mD(1号样品)时,喉道半径主要集中在0.3μm以内,累计分布频率达95%时的喉道半径接近0.4μm[图3(b)],表明其岩心主要受渗流通道小于0.3μm的喉道所控制。随着渗透率的逐渐增大,喉道半径越大,分布范围越广。当岩心渗透率为5.38mD(6号样品)时,喉道半径的分布要比前几个样品更广,累计分布频率达到95%时的喉道半径接近1.5μm[图3(b)]。同时从图3(c)可看出:平均喉道半径与渗透率具有较好的相关性,这说明致密砂岩储层的物性主要受喉道控制,即喉道决定了储层的渗流能力。3.3孔喉比对储层驱油效率的影响从孔喉比频率图(图4)可看出:不同渗透率的岩心,孔喉比差异较大,即渗透率越低,孔喉比越大。长7致密砂岩储层(1~4号样品)的孔喉比主要分布在400~800;长8低渗储层(5号和6号样品)的孔喉比主要分布在250~350。长7储层4块样品的平均孔喉比为602.1;长8储层平均孔喉比为290.5。由此可见,致密砂岩储层的孔喉比远大于常规低渗储层。随着渗透率的降低,孔喉比增大,大孔隙被小喉道所控制,油气通过窄小喉道时需要克服较大的毛管阻力,导致孔隙内的油气难以通过小喉道被采出,从而造成驱油效率较低。因此,致密砂岩储层必须采用先进的储层改造工艺。3.4喉道毛管压力曲线特征及影响因素恒速压汞实验得到的孔隙、喉道和总孔喉毛管压力曲线(图5),可以直观地反映进汞压力与有效喉道体积、有效孔隙体积与总孔喉体积之间的变化关系,同时也可反映喉道与这3个参数间的相互联系。从曲线特征(图5)来看:进汞初期,汞总是优先进入毛细管阻力小的孔隙,此时喉道对进汞量的影响并不十分明显,总毛管压力曲线的变化与孔隙毛管压力曲线基本一致;随着进汞压力的逐渐增大,孔隙毛管压力开始上翘,进入孔隙中的汞量减少,喉道进汞饱和度明显增加,此时喉道对进汞量的影响较明显,总毛管压力曲线主要取决于喉道毛管压力曲线的变化趋势。总体来看,致密储层(4号样品)在整个进汞过程中的压力要高于常规低渗储层(5号样品),但其曲线整体比常规低渗储层平缓,这表明致密储层孔喉的分选性要好于常规低渗储层。4储层孔喉结构(1)鄂尔多斯盆地长7油层组属于典型的致密砂岩储层,渗透率小于0.3mD,平均孔隙半径与常规特低渗储层相近,平均为162μm。长7致密砂岩储层平均喉道半径为0.33μm。不同渗透率级别的储层,喉道半径分布差异较大,且喉道半径与渗透率之间表现出较好的相关性,说明渗透率主要受喉道控制。(2)长7储层孔喉比大,平均为602,分布范围广,说明大孔隙被小喉道所控制,大孔隙内的油气难以通过小喉道,从而造成驱油效率较低。(3)恒速压汞毛管压力曲线显示:进汞初期,喉道对进汞量的影响