特低渗透砂岩油藏储层微观孔喉特征

第30卷 第4期2009年7月

石油学报

ACTAPETROLEISINICA

Vol.30No.4

July2009

文章编号:0253-2697(2009)04-0560-04

特低渗透砂岩油藏储层微观孔喉特征

王瑞飞1 沈平平2 宋子齐1 杨 华3

(1.西安石油大学石油工程学院 陕西西安 710065; 21中国石油勘探开发研究院 北京 100083;

3.中国石油长庆油田公司 陕西西安 710021)

摘要:通过岩心样品的恒速压汞测试,对特低渗透砂岩油藏储层微观孔喉特征进行的研究结果表明,储层有效喉道半径、有效喉道

体积、有效孔隙半径、有效孔隙体积及孔喉比等特征参数与孔隙度、渗透率之间具有较好的相关性;对于孔隙度、渗透率较高的岩样,有效喉道、有效孔隙发育程度较高,孔喉比较低;特低渗透砂岩油藏储层孔隙结构具有中等孔隙和小喉道发育、孔喉连通性差及孔喉性质差异大的特点,开发过程中可能存在潜在的贾敏效应伤害。特低渗透砂岩油藏储层性质主要由喉道控制,喉道半径分类明显。渗透率越低,喉道半径与渗透率的相关性越好。喉道控制储层渗透性,进而决定开发难度和开发效果。关键词:特低渗透砂岩储层;孔喉特征;孔喉比;孔隙结构;特征参数;储层性质中图分类号:TE125 文献标识码:A

Characteristicsofmicro-porethroatinultra-lowpermeabilitysandstonereservoir

WANGRuifei SHENPingping SONGZiqi YANGHua

1

2

1

3

(1.CollegeofPetroleumEngineering,Xi.anShiyouUniversity,Xi.an710065,China;2.PetroChinaExplorationandDevelopmentResearchInstitute,Beijing100083,China;

3.PetroChinaChangqingOilfieldCompany,Xi.an710021,China)

Abstract:Thefeaturesofmicro-porethroatintheultra-lowpermeabilitysandstonereservoirwereanalyzedbyusingtheconstant-ratemercuryinjectiontechnology.Theeffectivethroatradius,theeffectivethroatvolume,theeffectiveporeradius,theeffectiveporevolumeandthepore-to-throatratioarecorrelativewiththeporosityandpermeabilityofreservoirs.Fortherocksampleswithhigherporosityandpermeability,theeffectivethroatandporesarebetter,whilethepore-to-throatratioislower.Theultra-lowpermeabil-itysandstonereservoirsarecharacterizedbymediumpore,finethroat,poorconnectivityofporewiththroataswellasgreatdiffer-enceinpropertiesofporeandthroat.TherewillbetheJamineffectinthedevelopmentoftheultra-lowpermeabilityreservoir.Thequalityofthiskindofreservoirismainlycontrolledbythroat,andtheradiusofthroathastheobviousclassificationfeatures.Whenthepermeabilityofreservoirgetslower,thecorrelationofthroatradiuswithpermeabilitygetsbetter.Thethroatcontrolstheperme-abilityofreservoirandalsodeterminesthedevelopmenteffectiveness.Keywords:ultra-lowpermeabilitysandstonereservoir;porethroatfeatures;pore-to-throatratio;poretexture;characteristicparam-eter;reservoirproperty

目前,压汞技术仍是获取储层微观孔、喉特征参数的重要途径。常规压汞只能获得喉道半径及对应喉道控制的孔喉体积分布,无法将孔隙与喉道分开[1-4]。恒速压汞实现了对喉道的测量,克服了常规压汞对应同一毛管压力曲线有不同孔隙结构的缺陷[5-10]。笔者应用恒速压汞测试技术,分析了鄂尔多斯盆地延长组特低渗透砂岩油藏储层微观孔、喉特征。

进汞,准静态的进汞过程中,汞液前缘的孔隙形状改

变,引起弯液面的变化,从而引起毛管压力的变化。因孔、喉半径存在数量级的差别,通过检测进汞压力的涨落将孔隙与喉道分开,实现对喉道的测量。

恒速压汞的最高进汞压力为612055MPa,与之对应的喉道半径约为0112Lm。将半径小于0112Lm的喉道及其所控制的孔隙称为无效喉道或无效孔隙。恒速压汞的最高进汞压力远低于常规压汞的最高进汞压力,故最小喉道半径较高,这也是恒速压汞技术的不足。

1 恒速压汞测试原理

以510@10-5mL/min的极低恒定速度向岩样内

基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2006CB705800)资助。

作者简介:王瑞飞,男,1977年1月生,2007年获西北大学矿产普查与勘探专业博士学位,现为西安石油大学副教授,主要从事油气田开发地质学方

面的教学与科研工作。E-mail:sirwrf2003@1631com

第4期王瑞飞等:特低渗透砂岩油藏储层微观孔喉特征 561

2 恒速压汞测试结果

由样品物性及测试结果,孔隙度分布范围为9178%~13158%,渗透率分布范围为(0117~4147)@10-3Lm2,属于典型的特低渗透、超低渗透储层。其中,总进汞饱和度等于喉道进汞饱和度与孔隙进汞饱和度之和。将样品按渗透率大小划分为A(K>210@10Lm)、B(110@10Lm-3

2

-3

2

-3

不明显(基本为接近正态的分布特征),喉道半径分布

形态差异较大。Ñ、Ò、Ó样品渗透率分别为4147@10-3Lm2、1161@10-3Lm2和0138@10-3Lm2。样品渗透率越高,其喉道半径分布范围越宽且分布频率越低;渗透率越低,喉道半径越小且分布越集中。样品Ñ具有明显优于样品Ò、Ó的喉道分布特征。样品Ó渗透率最小,其喉道基本分布在小于1Lm的范围内。渗透率不同,其毛管压力曲线及孔喉特征参数差异较大。恒速压汞测试结果表明,特低渗透储层具有中等孔隙、小喉道发育以及孔喉性质差异大的特点。不同渗透率级别的岩心的孔隙大小及分布性质差异不大。差异主要体现在喉道大小及分布:渗透率较低时喉道半径峰值高,随着渗透率的增大,喉道半径峰值逐渐降低。喉道控制储层性质,正是喉道的差异导致物性差异,进而影响开发的效果。

Lm)和

2

3 储层微观孔喉特征

311 孔、喉半径

Ñ、Ò、Ó分别为A、B、C

三组样品中3块具有代表

性样品的恒速压汞孔、喉半径分布及毛管压力曲线。由图1可知,不同渗透率样品,孔隙半径分布形态变化

图1 恒速压汞测试结果

Fig.1 Theanalysisresultsofconstan-tratemercuryinjection

由有效孔、喉半径加权平均值与物性的相关关系可以看出(图2和图3),随着孔隙度和渗透率的增大,有效孔、喉半径加权平均值有增大的趋势,喉道半径加权平均值与物性的相关性好于孔隙半径加权平均值与物性的相关性。有效孔、喉半径加权平均值与渗透率的相关性好于其与孔隙度的相关性,其中有效喉道半径加权平均值与渗透率的相关性最好。A、B、C三组样品有效喉道半径加权平均值分布范围为1198~2140Lm、1122~11Lm和0131~0192Lm;有效孔隙半径加权平均值分布范围为126186~129108Lm、119138~127117Lm、103170~120122Lm。渗透率不同,喉道半径变化与喉道半径之比远远大于孔隙半径变化与孔隙半径之比。储层渗透率参数较为敏感的根

源在于其喉道半径波动幅度较大。

由图2(b)可知,渗透率小于1@10-3Lm2时,曲线斜率较大。随着渗透率的等速递减,喉道半径呈加速递减,平均喉道半径在110Lm以下且分布较集中。渗透率越低,喉道半径与渗透率的相关性越好,小喉道数量越多。随着渗透率的增加,小喉道数量相对减少,较大喉道数量逐渐增多。渗透率大于1@10-3

Lm时,

2

562石 油 学 报2009年 第30卷

图2 物性与有效喉道半径加权平均值的相关关系

Fig.2 Therelationbetweenthephysicalpropertyandtheweightedaveragevaluesofeffectivethroatradius

图3 物性与有效孔隙半径加权平均值的相关关系

Fig.3 Therelationbetweenthephysicalpropertyandtheweightedaveragevaluesofeffectiveporeradius

喉道半径分布有所展宽。由图2(b)和图3(b)可知,随着渗透率的增加,喉道半径递增的幅度明显高于孔隙半径递增的幅度。特低渗透储层特有的喉道特征是其在开发中容易造成各种敏感性伤害的主要原因,开发中的很多生产特征都源于其喉道发育的特殊性。312 孔喉比

由孔喉比与物性参数的相关关系可知(图4),孔喉比与渗透率的相关关系好于孔喉比与孔隙度的相关关系。孔喉比较小时,渗透率较高,孔隙中的油(气)容

易通过喉道而被驱替出来。研究发现,孔喉比值高的样品,孔隙度参数未必高。这也说明特低渗透砂岩油藏储层评价时,孔隙度参数的权重不能太高,此参数并不十分可靠。当孔喉比较大时,大孔隙被小喉道包围,大孔隙内的油(气)难以通过小喉道,此时贾敏效应较强,珠、泡欲通过窄小喉道必须克服较大的阻力。与中、高渗透储层相比,特低渗透储层的孔喉比参数较大且分布范围较宽,孔隙和喉道连通性差,这也是特低渗透储层孔隙结构的显著特征。

图4 物性参数与孔喉比的相关关系

Fig.4 Therelationbetweenthephysicalpropertyandthepore-to-throatratio

特低渗透储层喉道微细、孔喉比参数分布范围大,致使其开发生产中表现为油井无自然产能以及投产初期产能递减快的特点。AS油田油井生产测试表明,初产一般仅为0130~0150t/d,均须压裂改造才能获得工业油流。S6区块地层压力由9110MPa降至6130MPa时,采出程度仅为0171%。采出1%的地质储量,地层压力下降3194MPa。该油田先导性开发试验区未注水的22口采油井于19年3月投产,到

第4期王瑞飞等:特低渗透砂岩油藏储层微观孔喉特征 563

19年底单井产油量由3120t/d降为2158t/d,年递减率达25180%。到1990年底单井产油量降为1175t/d,年递减率为32120%。工业化开发试验区55口采油井,投产仅一年单井产油量由4123t/d降为2185t/d,年递减率达32160%。XF油田整体采用超前注水技术开发,初期递减率有所减小。根据XF油田B区2002年和2003年产建井资料统计,产建井在第3年的综合递减率分别为8150%和5100%。313 孔、喉体积

孔、喉体积是孔隙、喉道半径及孔隙、喉道数的函数。

岩样的孔隙、喉道半径越大,孔隙、喉道数越多,孔隙、喉道

体积越大。喉道发育程度越高,流体越容易渗流。

由单位体积样品物性与有效孔、喉体积的相关关系可知(图5和图6),有效孔、喉体积与渗透率的相关性好于其与孔隙度的相关性。A、B、C三组样品单位体积岩心有效喉道体积分布范围分别为(01028~01033)cm/cm、(01025~01032)cm/cm、(01022~01028)cm/cm;有效孔隙体积分布范围分别为(01062~01071)cm3/cm3、(01055~01068)cm3/cm3、(01021~01063)cm3/cm3。储层物性尤其是渗透率较好岩样的有

3

3

3

3

3

3

图5 物性与有效喉道体积的相关关系

Fig.5 Therelationbetweenthephysicalpropertyandtheeffectivethroatvolume

图6 物性与有效孔隙体积的相关关系

Fig.6 Therelationbetweenthephysicalpropertyandtheeffectiveporevolume

效喉道体积、有效孔隙体积参数值较高。

另外,由恒速压汞测试的常规压汞结果可知,随着

渗透率的增大,最大喉道半径、孔喉中值半径增大,排驱压力和中值压力降低,孔喉特征参数与渗透率的相关性好于其与孔隙度的相关性。这与特低渗透、超低渗透砂岩油藏储层常规压汞所取得的认识相吻合

[11]

(3)特低渗透砂岩储层有效喉道、有效孔隙及孔喉比等特征参数与物性参数(尤其是渗透率)间具有较好的相关关系。物性较好的岩样,有效喉道、有效孔隙

发育程度较高,孔喉比较低。

参

考

文

献

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。

4 结 论

(1)特低渗透砂岩油藏储层孔隙结构具有中等孔

隙和小喉道发育、孔喉连通性差以及孔喉性质差异大的特点。

(2)不同渗透率级别的特低渗透储层,其孔隙大小及分布性质差异不大,其差异主要体现在喉道方面,储层性质由喉道控制。(下转第569页)

第4期朱怀江等:改性栲胶在缝洞型碳酸盐岩油藏中的堵水实验研究

2006,17(2):233-238.

569

层裂缝大于出水层裂缝情况下,笼统注入堵水须进行

暂堵处理,暂堵剂易进入产油层形成高强度凝胶屏障,使堵剂主剂进入油层的阻力大幅度增加,从而选择性进入水层而达到封堵水层的目的。

(2)改性栲胶未成胶液是水基溶胶,进入水层可形成均匀的凝胶封堵层,而改性栲胶凝胶具有极性,易与碳酸盐岩表面稳固结合;在油层中,水基溶胶并不能驱出绝大部分原油,在成胶后,与凝胶共存的残余油使封堵层易被突破并形成流动通道,因此改性栲胶堵剂对水层的封堵能力更强。

(3)在高矿化度地层水和注入堵剂溶胶之间增加一定体积的清水预冲洗段塞,既可隔离地层水对溶胶的直接作用,又可消减聚沉现象。

参

考

文

献

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编辑 黄小娟)

(上接第563页)

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(收稿日期2008-10-10 改回日期2008-12-10

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