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聯(lián)合高壓壓汞和恒速壓汞實(shí)驗(yàn)表征致密砂巖孔喉特征

2021-02-03 10:11張文凱施澤進(jìn)田亞銘謝丹李文杰
斷塊油氣田 2021年1期
關(guān)鍵詞:恒速壓汞孔喉

張文凱,施澤進(jìn),田亞銘,謝丹,李文杰

(1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院,四川 成都 610059;2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610059;3.成都理工大學(xué)自然資源部構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610059;4.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院,四川 成都 610041)

0 引言

隨著致密油氣勘探開發(fā)研究日漸深入,人們對(duì)致密儲(chǔ)層的表征方法也在不斷創(chuàng)新。常用的方法和技術(shù)較多,如偏光顯微鏡[1]、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡[2]、背散射掃描電鏡[3]、聚焦離子束掃描電鏡等觀測(cè)手段[4],微—納米CT 掃描[5]、核磁共振[6]等光電磁輻射技術(shù),以 及 N2吸附[7]、高壓壓 汞[8]、恒 速 汞[9]等流 體 注 入 技 術(shù) 。 這些方法表征孔喉結(jié)構(gòu)具有各自優(yōu)勢(shì),同時(shí)受實(shí)驗(yàn)條件影響,也存在相應(yīng)的局限性。各類電鏡可直接觀察孔喉大小,定性描述孔喉形態(tài),但無法獲得定量的孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)[10];微—納米CT掃描可提供砂巖內(nèi)孔喉分布三維圖像,但實(shí)驗(yàn)中主觀設(shè)定的閾值影響孔喉表征精度[11];核磁共振可定量表征孔喉分布,但對(duì)超致密儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)仍處于探索階段[12];N2吸附表征的孔喉尺度有限,主要針對(duì)納米級(jí)孔喉;高壓壓汞實(shí)際上主要反映納米—微米級(jí)喉道特征,而屏蔽了較大的孔隙;恒速壓汞可根據(jù)壓力波動(dòng)情況對(duì)孔隙和喉道分別進(jìn)行定量表征,但無法表征小于0.12 μm的孔喉。因此,單一方法難以有效而全面地表征致密砂巖孔喉特征。

近年來,海相致密砂巖儲(chǔ)層逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。四川盆地下志留統(tǒng)小河壩組發(fā)育典型的海相致密砂巖,該套地層上覆韓家店組厚層泥巖,下伏龍馬溪組碳質(zhì)泥頁巖,縱向上形成了良好的生儲(chǔ)蓋組合。然而,在生產(chǎn)實(shí)踐中,受地形、埋深等因素影響,整體勘探程度偏低。截至目前,在小河壩組完鉆的50余口(頁巖氣井除外)鉆井中,鉆遇油氣顯示和工業(yè)氣流井共計(jì)15口,充分說明該套地層勘探潛力巨大。前人對(duì)小河壩組的研究主要從盆地沉積[13]、物源[14]、層序[15]、烴源巖及儲(chǔ)層基本特征[16-17]等方面展開,而涉及儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)定量表征、孔喉大小與物性關(guān)系的文章鮮有發(fā)表。為此,本文以小河壩組致密砂巖為研究對(duì)象,綜合鑄體薄片、掃描電鏡、高壓壓汞和恒速壓汞等多種技術(shù),定量分析了致密砂巖儲(chǔ)層各尺度孔喉分布特征;在此基礎(chǔ)上,探討了孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層物性的影響,為四川盆地海相致密砂巖氣勘探開發(fā)提供了理論依據(jù)。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品采集和預(yù)處理

實(shí)驗(yàn)樣品共290件,分別來自于研究區(qū)小河、三泉、浩口、黃草場(chǎng)、雙流壩、冷水溪、莦箕灘等7條典型觀測(cè)剖面。首先對(duì)這些巖樣進(jìn)行預(yù)處理,分別鉆取φ2.5 cm×5.0 cm的巖柱體,用有機(jī)溶劑清洗柱塞內(nèi)殘余油跡;然后在105℃真空環(huán)境中干燥24 h,以備后續(xù)物性、鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞等實(shí)驗(yàn)所用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

用于制備薄片的樣品灌注藍(lán)色鑄體后,厚度磨至約0.03 mm,雙面剖光后觀察巖相特征。用于掃描電鏡(FE-SEM)觀察的樣品制成約1 cm3的立方體,選取較平整的新鮮面作為觀察面,對(duì)巖塊表面鍍金,隨后固定樣品于載物臺(tái),觀察孔喉特征。用于高壓壓汞的80件巖心柱,在110℃高溫下抽真空2 h后,將汞注入巖心樣品,直至最高壓力;然后,降低壓力,逐漸排出汞,獲得汞注入、退出曲線及各尺度孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)。在高壓壓汞樣品中,選取6件物性不同的巖心進(jìn)行恒速壓汞實(shí)驗(yàn),為保證準(zhǔn)靜態(tài)注入,進(jìn)汞速率降至5×10-5mL/min。當(dāng)壓力達(dá)到6.25 MPa時(shí),其對(duì)應(yīng)的孔喉下限即為0.12 μm,此時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

2 孔喉結(jié)構(gòu)特征

2.1 高壓壓汞表征結(jié)果

高壓壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明:致密砂巖排驅(qū)壓力為 0.3~8.4 MPa,平均值為 2.4 MPa(見圖 1a);中值壓力較高,主要分布在50~150 MPa,平均值為120.6 MPa(見圖1b);致密砂巖最大進(jìn)汞飽和度較高,主要分布在50%~90%,平均值為75.1%(見圖1c);而退汞效率較低,主要分布在5%~35%,平均值僅為15.7%(見圖1d)。這說明小河壩組致密砂巖具有一定儲(chǔ)集能力,但滲流能力較弱,大量汞殘留在孔隙中。前人研究表明,由于低滲透致密砂巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜,孔隙與喉道分布差異顯著,大量汞受微小孔隙的屏蔽效應(yīng)而滯留其中[18]。

對(duì)具有不同排驅(qū)壓力的6件樣品進(jìn)行毛細(xì)管壓力綜合分析,發(fā)現(xiàn)各樣品的毛細(xì)管壓力曲線具有顯著差異(見圖2a)。對(duì)于低排驅(qū)壓力(小于5 MPa)的樣品,其進(jìn)汞初期壓汞曲線呈近水平段,且樣品排驅(qū)壓力越小,水平段越寬,如樣品HK-30和SLB-5;對(duì)于高排驅(qū)壓力的樣品(大于或等于5 MPa),其壓汞曲線幾乎沒有水平段,且整個(gè)進(jìn)汞過程中的毛細(xì)管壓力表現(xiàn)為持續(xù)增加,如樣品SLB-7和HLC-5。

根據(jù)Washburn方程[19],將6件典型樣品的毛細(xì)管壓力曲線轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的孔喉半徑分布曲線。結(jié)果表明,滲透率不同的致密砂巖,孔喉半徑分布明顯不同(見圖2b)。 對(duì)于滲透率大于 0.1×10-3μm2的樣品,孔喉半徑分布峰值較大,且分布范圍較寬;對(duì)于滲透率小于0.1×10-3μm2的樣品,孔喉半徑分布峰值較小,分布范圍較窄,且分布曲線具有明顯波動(dòng)性。總體上,隨樣品滲透率減小,孔喉半徑分布主峰向左移動(dòng),分布范圍也相應(yīng)變窄,曲線形態(tài)波動(dòng)性增強(qiáng),說明致密砂巖孔喉分布較為復(fù)雜,多種尺度孔喉存在于致密砂巖中,致使儲(chǔ)層具有較強(qiáng)非均質(zhì)性。

高壓壓汞實(shí)驗(yàn)揭示,孔喉半徑為0.004~11.017 μm,大于1 μm的孔喉占比不到15%。而巖相顯微觀察發(fā)現(xiàn),致密砂巖儲(chǔ)層中存在較多半徑大于50 μm的孔隙,說明高壓壓汞表征致密砂巖孔喉結(jié)構(gòu)時(shí),僅反映 出相對(duì)細(xì)小的孔喉,而未能表征孔徑相對(duì)較大的孔喉。

圖1 高壓壓汞測(cè)試的小河壩組致密砂巖孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖2 高壓壓汞測(cè)試的小河壩組致密砂巖毛細(xì)管壓力和孔喉半徑

2.2 恒速壓汞表征結(jié)果

恒速壓汞實(shí)驗(yàn)在低進(jìn)汞壓力和恒定進(jìn)汞速率條件下進(jìn)行,主要測(cè)量相對(duì)大的孔隙,正好彌補(bǔ)了高壓壓汞測(cè)量空白區(qū)。此外,恒速壓汞可將總的進(jìn)汞曲線分為孔隙和喉道的進(jìn)汞曲線,分別表征孔隙和喉道分布特征[20]。對(duì)比6件樣品的恒速壓汞曲線,可將其分為2種類型,如樣品SLB-5和HLC-5(見圖3),具體孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。

樣品SLB-5的排驅(qū)壓力為0.415 MPa,進(jìn)汞早期的孔隙毛細(xì)管壓力曲線更接近于總毛細(xì)管壓力曲線。

圖3 恒速壓汞測(cè)試的小河壩組致密砂巖毛細(xì)管壓力

隨壓力增加,孔隙空間被汞逐漸充滿,孔隙進(jìn)汞飽和度不再增加,孔隙毛細(xì)管壓力曲線變得陡峭,而喉道毛細(xì)管壓力曲線則與總毛細(xì)管壓力曲線趨于一致??紫蹲罱K進(jìn)汞飽和度為36.01%,喉道進(jìn)汞飽和度為18.08%,說明此類樣品總進(jìn)汞飽和度主要受控于孔隙,其孔隙進(jìn)汞飽和度通常大于喉道汞飽和度(見圖3a)。

樣品HLC-5的排驅(qū)壓力為3.541 MPa,遠(yuǎn)大于樣品SLB-5的排驅(qū)壓力,喉道毛細(xì)管壓力曲線更接近總毛細(xì)管壓力曲線,喉道最終進(jìn)汞飽和度為28.91%,孔隙進(jìn)汞飽和度僅為9.25%,說明此類樣品總進(jìn)汞飽和度主要受控于喉道,其孔隙進(jìn)汞飽和度通常小于喉道進(jìn)汞飽和度(見圖3b)。

總體上,恒速壓汞測(cè)試的樣品,其總進(jìn)汞飽和度隨滲透率增大相應(yīng)增大,當(dāng)滲透率大于0.1×10-3μm2時(shí),孔隙毛細(xì)管壓力曲線與總細(xì)毛管壓力曲線更為一致,如樣品SLB-5;反之,喉道毛細(xì)管壓力曲線則與總毛細(xì)管壓力曲線一致,如樣品HLC-5。

表1 恒速壓汞測(cè)試小河壩組致密砂巖孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)

典型樣品的孔隙半徑、喉道半徑和孔喉半徑比分布曲線如圖4所示。由圖可以看出,儲(chǔ)集物性不同的樣品,孔隙半徑分布相似,而喉道半徑和孔喉半徑比分布均表現(xiàn)出明顯差異性??紫栋霃椒植记€形態(tài)近似高斯曲線,孔隙半徑主要為80~220 μm,曲線峰中心半徑約為145 μm(見圖4a),這與巖相顯微觀察結(jié)果吻合。喉道半徑分布曲線形態(tài)分析表明,樣品中存在2類喉道:當(dāng)樣品滲透率小于0.1×10-3μm2時(shí),喉道半徑分布曲線形態(tài)近似高而窄的高斯曲線,喉道半徑為0.12~0.95 μm,峰值頻率較高,約45%;當(dāng)滲透率大于0.1×10-3μm2時(shí),曲線形態(tài)為矮而寬的高斯曲線,喉道半徑為 0.12~2.71 μm,峰值頻率不足 10%。

隨著滲透率增加,喉道半徑分布范圍變寬,喉道半徑峰值也向右移動(dòng),逐漸增大,說明樣品中粗喉道數(shù)量增多(見圖4b)。樣品孔隙半徑分布相似,喉道半徑分布差異顯著,導(dǎo)致孔喉半徑比分布差異較大(見圖4c),也間接反映了致密砂巖儲(chǔ)層的特殊性,即儲(chǔ)集空間主要由大的孔隙和小的喉道構(gòu)成,且儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

圖4 小河壩組致密砂巖孔隙半徑、喉道半徑及孔喉半徑比分布特征

2.3 聯(lián)合高壓壓汞和恒速壓汞實(shí)驗(yàn)表征

對(duì)比2種實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn):高壓壓汞可有效表征較小的孔喉組合,但難以準(zhǔn)確表征較大的孔隙(大于50 μm);恒速壓汞可分別定量表征孔隙和喉道,但受實(shí)驗(yàn)條件所限,不能識(shí)別半徑小于0.12 μm的孔喉。因此,聯(lián)合高壓壓汞和恒速壓汞實(shí)驗(yàn)可獲得致密砂巖儲(chǔ)層相對(duì)完整的孔喉分布特征。以樣品HK-25為例,聯(lián)合高壓壓汞和恒速壓汞結(jié)果表明,兩者毛細(xì)管壓力曲線存在一定差異,當(dāng)進(jìn)汞壓力相同時(shí),恒速壓汞總進(jìn)汞飽和度略大于高壓壓汞(見圖5a)。前人認(rèn)為,這種差異是由于高進(jìn)汞壓力迫使碎屑顆粒進(jìn)一步壓實(shí)引起的[21],然而有學(xué)者借助實(shí)驗(yàn)證明高壓壓汞對(duì)砂巖孔隙結(jié)構(gòu)的破壞微不足道[11]。綜合研究認(rèn)為,造成這種差異的首要原因是致密砂巖復(fù)雜的孔隙形態(tài),當(dāng)孔隙形態(tài)呈狹縫狀時(shí),兼具孔隙和喉道的雙重屬性,以這類孔隙為主的砂巖的2種壓汞曲線理論上應(yīng)該一致。實(shí)際上,致密砂巖孔隙形態(tài)各異,孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外,恒速壓汞以較低的恒定速率進(jìn)汞,實(shí)驗(yàn)中確保界面張力(480 mN/m)與接觸角(140°)不變,而高壓壓汞實(shí)驗(yàn)中進(jìn)汞速率較大,導(dǎo)致接觸角隨之變動(dòng),這也是引起差異的原因[22]。

圖5 高壓壓汞和恒速壓汞聯(lián)合測(cè)試小河壩組致密砂巖孔喉分布

雖然2種方法存在微弱誤差,但兩者實(shí)驗(yàn)原理具有相似性,聯(lián)合這2種方法表征致密砂巖孔喉分布仍是目前較為合理的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,樣品HK-25的孔喉半徑為 0.004~260.000 μm, 重疊區(qū)間為 0.12~50.00 μm(見圖5b)。由于高壓壓汞實(shí)驗(yàn)是基于毛細(xì)管束模型進(jìn)行的,因此實(shí)際測(cè)量的是喉道分布特征[21],孔喉分布曲線中2個(gè)峰則分別反映孔隙和喉道的分布特征。左側(cè)峰代表喉道分布,半徑為0.004~50.000 μm(見圖5b);右側(cè)峰代表孔隙分布,半徑為 50~260 μm(見圖5b)。2種實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:高壓壓汞測(cè)試樣品HK-25的孔隙度為 12.36%,滲透率為 0.21×10-3μm2;恒速壓汞測(cè)試物性結(jié)果分別為9.42%和0.24×10-3μm2。

相較而言,2種實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試的滲透率非常接近,但高壓壓汞測(cè)試的孔隙度明顯大于恒速壓汞,說明滲透率主要由疊合區(qū)半徑相對(duì)較大的孔喉貢獻(xiàn)(大于0.12 μm),而相對(duì)小的喉道(小于0.12 μm)對(duì)滲透率影響微乎其微,但對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的貢獻(xiàn)卻不能忽視。高壓壓汞最大進(jìn)汞飽和度為93.55%,而恒速壓汞最大進(jìn)汞飽和度為40.87%,兩者相差超過50.00%(見圖5a),這說明較小孔喉(小于0.12 μm)對(duì)致密砂巖儲(chǔ)集空間有顯著貢獻(xiàn),不能忽視。高壓壓汞最大進(jìn)汞飽和度為93.55%,而恒速壓汞最大進(jìn)汞飽和度為40.87%,兩者相差超過50%(見圖5a),這也充分說明較小的孔喉(小于0.12μm)對(duì)致密砂巖儲(chǔ)集空間有顯著貢獻(xiàn)。

目前,致密儲(chǔ)層存在多種孔隙分類方案[23-24],而如果完全采用國(guó)際理論和應(yīng)用化學(xué)學(xué)會(huì)(IUPAC)分類方案,則小河壩組致密砂巖孔隙幾乎全部為大孔,造成孔隙分布不太合理,也無法滿足石油工業(yè)需求。此外,勘探實(shí)踐中受現(xiàn)場(chǎng)條件限制,應(yīng)用偏光顯微鏡仍是當(dāng)前儲(chǔ)層微觀研究較為普遍且便捷的方法,但薄片厚度較小(30 μm),當(dāng)孔喉尺寸小于薄片厚度時(shí),在薄片上將無法看到完整的孔喉結(jié)構(gòu),也很難直接分析其形態(tài)特征。因此,在充分尊重前人孔隙分類方案的基礎(chǔ)上,建議致密砂巖中孔的孔隙直徑調(diào)整為30~4 000 μm,微孔為 1~30 μm,納米孔為小于 1 μm。 按照此方案,小河壩組致密砂巖儲(chǔ)層孔喉類型主要為納米孔和微孔,中孔相對(duì)較少。

3 孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)與物性的關(guān)系

研究認(rèn)為,致密砂巖儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜,孔喉半徑及分布是控制儲(chǔ)層物性的關(guān)鍵參數(shù)。通過恒速壓汞實(shí)驗(yàn)不僅可以獲得有效孔喉半徑分布,還能得到有效孔隙半徑和有效喉道半徑加權(quán)平均值,可準(zhǔn)確反映不同尺度孔喉對(duì)物性的貢獻(xiàn)。根據(jù)6件樣品的恒速壓汞數(shù)據(jù)(見表1),分別擬合了有效孔喉半徑加權(quán)平均值與孔隙度和滲透率的函數(shù)關(guān)系(見圖6)。結(jié)果表明,有效孔隙半徑加權(quán)平均值與孔隙度和滲透率、有效喉道半徑加權(quán)平均值與孔隙度的相關(guān)性均較弱,而喉道半徑加權(quán)平均值與滲透率則有較好的正相關(guān)關(guān)系,說明致密砂巖的孔隙對(duì)儲(chǔ)集物性的影響較微弱,而喉道則是影響儲(chǔ)層物性,尤其是影響滲透率的重要參數(shù)。

累積進(jìn)汞飽和度、滲透率貢獻(xiàn)率和累積滲透率貢獻(xiàn)率是表征孔喉分布的另一組參數(shù)。從這些參數(shù)與孔喉半徑的關(guān)系可以看出(見圖7),儲(chǔ)層物性不同的致密砂巖樣品,其滲透率主要受控于樣品中相對(duì)較大的孔喉(大于孔喉半徑峰值),如樣品HK-30和SLB-5,孔喉半徑分別大于1.1 μm和0.8 μm。

實(shí)驗(yàn)早期,汞最先注入相對(duì)大的孔喉,累積滲透率貢獻(xiàn)率快速增加至約98%,形成較陡峭的曲線形態(tài);而累積進(jìn)汞飽和度增加速率明顯較慢,表現(xiàn)出相對(duì)平緩的曲線形態(tài);隨著汞的注入,大量的汞進(jìn)入小的孔喉內(nèi),累積進(jìn)汞飽和度快速增加,曲線顯示出相對(duì)陡峭的趨勢(shì),直至最大進(jìn)汞飽和度;而累積滲透率貢獻(xiàn)率緩慢增加,直至曲線出現(xiàn)水平段,說明相對(duì)小的孔喉對(duì)滲透率貢獻(xiàn)非常小,但在致密砂巖孔喉總體積中占據(jù)主體。

以其中的4件樣品為例,當(dāng)累積滲透率貢獻(xiàn)率達(dá)到97.5%~98.7%時(shí),累積進(jìn)汞飽和度僅為18.3%~39.7%,而最大進(jìn)汞飽和度為83%~92.87%,說明48.5%~74.6%的進(jìn)汞飽和度受控于相對(duì)小的孔喉,而滲透率則主要由小部分(小于40%)較大的孔喉貢獻(xiàn)。此外,滲透率貢獻(xiàn)率曲線近似高斯曲線,且滲透率與孔喉半徑峰值具有正相關(guān)關(guān)系。隨著滲透率增大,滲透率貢獻(xiàn)率曲線峰值向較大孔喉方向移動(dòng),表明滲透率越大,致密砂巖樣品中大尺度孔喉所占比例越大。

圖6 小河壩組致密砂巖孔喉結(jié)構(gòu)的孔滲相關(guān)性

圖7 小河壩組致密砂巖不同孔喉半徑對(duì)孔隙度和滲透率的貢獻(xiàn)

總體而言,小河壩組致密砂巖儲(chǔ)層滲透率主要受控于小部分大尺寸孔喉。對(duì)于滲透率大于0.1×10-3μm2的儲(chǔ)層,滲透率主要受控于微孔和中孔;對(duì)于滲透率小于0.1×10-3μm2的儲(chǔ)層,滲透率則主要受控于較大的納米孔和微孔。

由圖7可以看出,致密砂巖儲(chǔ)層中較小的納米孔(孔喉半徑小于0.1 μm)對(duì)滲透率的影響微乎其微,但在總孔隙體積中占比較大。當(dāng)前恒速壓汞實(shí)驗(yàn)難以準(zhǔn)確測(cè)量半徑小于0.1 μm的孔喉,然而早前研究認(rèn)為納米孔對(duì)改善致密儲(chǔ)層儲(chǔ)集物性意義非凡[25]。因此,為定量分析小河壩組致密砂巖中納米孔對(duì)儲(chǔ)層物性的影響,對(duì)高壓壓汞實(shí)驗(yàn)中半徑小于0.1 μm的孔喉所占的體積分?jǐn)?shù)及對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(見表2)。結(jié)果表明:小河壩組致密砂巖中半徑小于0.1 μm的孔喉所占體積分?jǐn)?shù)為29.65%~94.54%,平均值為69.10%;累積滲透率貢獻(xiàn)率為0.05%~12.92%,平均值為6.25%??傊?,在致密砂巖儲(chǔ)層中,較小的納米孔對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集能力和滲流能力都有影響,但對(duì)儲(chǔ)集空間的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)。隨著滲透率逐漸減小,半徑小于0.1 μm的孔喉所占體積分?jǐn)?shù)明顯增大,累積滲透率貢獻(xiàn)率也相應(yīng)增大,但對(duì)儲(chǔ)層總的滲流能力影響微不足道。

表2 小河壩組致密砂巖較小納米孔對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

4 結(jié)論

1)高壓壓汞測(cè)試的孔喉半徑為0.004~11.017 μm,大于1 μm的孔喉占比不到15%,且隨著致密砂巖滲透率降低,孔喉半徑分布曲線出現(xiàn)明顯波動(dòng);恒速壓汞表征的孔隙半徑主要為80~220 μm,喉道半徑為0.12~2.71 μm,不同儲(chǔ)層物性致密砂巖的孔隙半徑分布相似,但喉道和孔喉半徑比分布具有顯著差異。

2)高壓壓汞可表征半徑小于50 μm的喉道,而恒速壓汞可表征半徑大于0.12 μm的孔隙,且具有區(qū)分孔隙和喉道的優(yōu)勢(shì)。聯(lián)合高壓壓汞和恒速壓汞測(cè)試表明,小河壩組致密砂巖喉道半徑為0.004~50.000 μm,孔隙半徑為 50~260 μm。

3)致密砂巖儲(chǔ)層滲透率主要受控于小部分(小于40%)大尺寸孔喉(大于孔喉半徑峰值),盡管大量小孔喉對(duì)儲(chǔ)層滲流能力貢獻(xiàn)微不足道,但對(duì)改善致密砂巖儲(chǔ)集能力意義重大。對(duì)滲透率較大的致密儲(chǔ)層(K>0.1×10-3μm2),滲透率主要受控于微孔(1~30 μm)和中孔(30~4 000 μm);反之,滲透率主要受控于較大的納米孔(0.1~1.0 μm)??傮w上致密砂巖滲透率越大,其孔喉系統(tǒng)中相對(duì)大的孔喉占比越大。

4)致密砂巖儲(chǔ)層中較小的納米孔(孔喉半徑小于0.1 μm)對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力和滲流能力都有影響,但對(duì)儲(chǔ)集空間的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)滲透率的貢獻(xiàn);隨著滲透率減小,半徑小于0.1 μm的孔喉所占體積分?jǐn)?shù)明顯增大,累積滲透率貢獻(xiàn)率也相應(yīng)增大,但對(duì)儲(chǔ)層的總滲流能力影響微乎其微。

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