伍小玉 羅明高 聶振榮 周零飛

(1.西南石油大學 2.中國石油集團西部鉆探工程有限公司克拉瑪依鉆井公司 3.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院)

0 引言

儲層的微觀孔隙結構直接影響著儲層的儲集滲流能力，并最終決定著油氣藏產(chǎn)能的大小。目前，壓汞技術仍是獲取微觀孔隙結構定量資料的重要途徑。恒速壓汞技術是儲層微觀孔隙結構定性和直觀分析的先進技術之一。恒速壓汞技術可以對多孔介質(zhì)的孔隙和喉道的大小和數(shù)量進行直接測量，同時給出孔隙中孔道和喉道的信息，這對于孔、喉性質(zhì)差別很大的低滲透儲層尤其重要?？死斠烙吞锲咧袇^(qū)—七東區(qū)克拉瑪依組油藏位于克拉瑪依市以東約40km，在準噶爾盆地西北緣地區(qū)克拉瑪依逆掩斷裂帶上。儲層孔隙類型以溶蝕孔隙為主，具中等孔隙度和中低滲透率，儲層非均質(zhì)性嚴重。為了研究本區(qū)儲層中不同物性特征的巖石孔隙與喉道特征，共選26塊巖石樣品進行恒速壓汞測試，確定了儲層孔喉參數(shù)，來推測儲集層不同流動單元與孔喉參數(shù)的關系，進行儲層流動單元微觀孔隙特征研究，進而為改善油田開發(fā)效果，提高油氣采收率提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1 恒速壓汞基本原理

恒速壓汞是以很低的進汞速度保證準靜態(tài)進汞來進行壓汞實驗。通過檢測進汞過程中壓力漲落，將巖石內(nèi)部的喉道和孔隙分開，其過程參見圖1和圖2。

當汞首先進入圖1中1號孔隙的進入喉道時，壓力逐漸上升，到一定值后，汞突破該喉道進入1號孔隙，壓力隨即下降(圖2中的第一個壓力降落點)，達到1號孔隙對應壓力后，汞逐漸充填1號孔隙，壓力逐漸回升，因為1號孔隙與2號孔隙間的喉道大于1號與4號間的喉道，當壓力達到能進入2號孔隙時，汞從1號與2號孔隙間的喉道進入2號孔隙，壓力再次下降，產(chǎn)生第二個次級壓力降落點(圖2)，……。依此類推，逐漸將主喉道控制的所有孔隙填滿，直到壓力上升到主喉道處的壓力，為一個完整的孔隙喉道單元。主喉道半徑由突破點的壓力確定，孔隙大小由進汞體積確定。喉道大小及數(shù)量在進汞壓力曲線上可得到明確的反映。

圖1 孔喉結構示意圖

圖2 恒速壓汞過程壓力變化及進汞量關系圖

2 恒速壓汞與常規(guī)壓汞的區(qū)別

常規(guī)壓汞實驗技術與恒速壓汞實驗技術在原理上有所不同，兩者在反映孔喉特征上有相似之處，但恒速壓汞實驗技術有著更明顯的優(yōu)勢。常規(guī)壓汞試驗技術采用的是恒壓法，是在恒定的進汞壓力下，計算孔喉半徑，并通過計量進汞量，計算對應于進汞壓力的孔喉所控制的體積；通過進汞壓力實驗，可以得到巖樣中孔喉大小分布。但是常規(guī)壓汞實驗只能給出了某一級別孔喉所控制的孔隙體積，而這個體積由于摻雜了孔道體積的因素，也就是把通過喉道進入孔隙的體積均作為此喉道所占有的體積，所以并非是準確的喉道體積的大小。恒速壓汞實驗通過檢測汞注入過程中壓力漲落將巖石內(nèi)部的喉道和孔隙分開, 不僅能夠分別給出喉道和孔隙各自的發(fā)育情況, 而且能夠給出孔喉比的大小及其分布特征。與常規(guī)壓汞相比, 恒速壓汞不僅能夠提供更多的巖石物性參數(shù), 而且能夠提供更詳細的定量信息, 能夠明顯區(qū)分巖樣之間孔隙結構上的差異性?？朔顺Ｒ?guī)壓汞對應同一毛管壓力曲線會有不同孔隙結構的缺陷。

3 孔喉特征分析

3.1 喉道特征

喉道反映了孔隙之間的連通情況, 通過分析喉道的變化特征可以從本質(zhì)上揭示儲層孔隙結構的變化。圖3為所分析樣品不同滲透率級別所對應的喉道半徑分布頻率圖。由圖3可見，滲透率不同時，喉道半徑分布曲線形態(tài)不同，喉道大小分布區(qū)間以及峰值都有很大差異，并且呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性：滲透率較高的樣品，平均喉道半徑較大，喉道半徑分布范圍廣。顯然，滲透率大的樣品具有優(yōu)于滲透率較小的喉道分布特征。

根據(jù)恒速壓汞測試結果整理出所測試的巖心喉道大小對滲透率貢獻的關系曲線(圖4),其特征表現(xiàn)為，不同滲透率級別的巖心,其滲透率由半徑不同級別的喉道所貢獻。

圖3 測試樣品不同滲透率所對應喉道半徑分布曲線

圖4 測試樣品喉道對滲透率累計貢獻曲線

根據(jù)儲層物性,如果儲集層滲透率主要由較大的喉道所貢獻，那么流體的滲流通道比較大，滲流阻力小，滲流能力強，儲層的開發(fā)潛力大；反之，如果儲集層滲透率主要由細小的喉道所貢獻，那么流體的滲流阻力就大，滲流能力變?nèi)酰瑑拥拈_發(fā)難度加大。從圖4可以看出，在所測試的樣品中喉道半徑對滲透率貢獻率主要表現(xiàn)為4類: ①滲透率小于1mD的樣品,對滲透率作主要貢獻的喉道半徑集中在0.5μm附近；②滲透率分布在1mD～10mD區(qū)間的樣品，對滲透率作主要貢獻的喉道半徑主要集中在5.0μm附近；③滲透率分布在10mD～100mD區(qū)間的樣品，對滲透率作貢獻的喉道半徑分布范圍較廣，多數(shù)集中在(8.0～12.0)μm；④滲透率大于100mD的樣品，對滲透率作主要貢獻的喉道半徑分布范圍更廣，以大于10μm的粗喉道為主。

3.2 孔隙特征

圖5為所分析樣品的孔隙半徑分布頻率圖。從形態(tài)上看，主要有兩種類型：①孔隙大小分布基本趨于正態(tài)分布，有效孔隙半徑分布范圍和峰值集中，孔隙半徑主要集中在80μm～200μm區(qū)間內(nèi)；②孔隙半徑分布曲線形態(tài)成雙峰態(tài)，但峰值接近，孔隙半徑主要集中在100μm～200μm區(qū)間內(nèi)。從孔隙半徑分布集中程度上看，兩種分布沒有明顯的區(qū)別，主要孔道分布范圍接近,與喉道半徑分布頻率圖相比卻有很大差異，表現(xiàn)在巖樣孔隙半徑分布形態(tài)幾乎不受滲透率的大小控制。上述實驗結果表明，孔隙半徑分布頻率隨滲透率的變化不明顯，與喉道半徑分布特征有明顯的區(qū)別，說明喉道是影響克拉瑪依油田七中區(qū)和七東區(qū)克下組礫巖儲層巖樣內(nèi)流體滲流特征的主要因素。

圖5 測試樣品不同滲透率所對應孔隙半徑分布曲線

3.3 孔喉比特征

恒速壓汞技術不但能夠得到巖樣在滲流過程中孔隙和喉道半徑的分布, 還能夠得到孔喉半徑比的分布情況。圖6為所分析樣品不同滲透率級別所對應的孔喉半徑比分布特征圖。一般情況下，滲透率不同時，孔喉比分布曲線形態(tài)不同，孔喉比大小分布區(qū)間以及峰值都有很大差異，并且呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性：滲透率較大的樣品，孔喉比分布范圍較窄，平均孔喉比較小。但在低滲透儲層中，孔隙結構復雜，非均質(zhì)性強，滲透率與孔喉比的關系也變得復雜。當滲透率基本相當?shù)臅r候，孔喉比變化范圍非常大，甚至孔喉比較大的樣品對應的滲透率比孔喉比較小的樣品對應的滲透率還大一些(圖7)。

4 結論

利用恒速壓汞技術及克拉瑪依油田七中區(qū)—七東區(qū)克下油藏儲層巖石樣品，對儲層的孔隙與喉道特征進行研究發(fā)現(xiàn)：滲透率越高，喉道半徑分布范圍越廣，與低滲透率的樣品相比，喉道半徑在大值區(qū)間分布明顯要更多。而孔隙大小的分布幾乎不隨滲透率發(fā)生明顯變化，說明影響研究區(qū)巖石內(nèi)流體滲流特征的主要因素是喉道。

圖6 測試樣品不同滲透率所對應孔喉半徑比分布特征圖

圖7 低滲透樣品中孔喉半徑比分布特征圖

1 馬明福,方世虎,張煜,等.東營凹陷廣利油田純化鎮(zhèn)組低滲透儲層微觀孔隙結構特征[J].石油大學學報(自然科學版),2001,25(4):10-12.

2 楊勇,達世攀,徐曉蓉.蘇里格氣田盒8段儲層孔隙結構研究[J].天然氣工業(yè),2005,25(4):50-52.

3 楊縣超,張林,李江,等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田儲層微觀孔隙結構特征[J].地質(zhì)科技情報,2009,28(3):73-76.

4 楊希濮,孫衛(wèi),高輝，等.三塘湖油田牛圈湖區(qū)塊低滲透儲層評價[J].斷塊油氣田,2009,16(2):5-8.

5 朱永賢，孫衛(wèi)，于鋒.應用常規(guī)壓汞和恒速壓汞實驗方法研究儲層微觀孔隙結構—以三塘湖油田牛圈湖區(qū)頭屯河組為例.天然氣地球科學.2008，19(4):553-556.