不同孔喉匹配关系下的特低渗透砂岩微观孔喉特征差异.pdf

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第35卷第4期石油窦鲐沾届Vo1．35，No．42013年7月PETRoLEUMGEoLoGY&EXPERIMENTJu1．，2013文章编号：1001—6112(2013)04—0401—06doi：10．11781／sysydz201304401不同孑L喉匹配关系下的特低渗透砂岩微观孑L喉特征差异高辉，敬晓锋，张兰(1．西安石油大学石油工程学院西安710065；2．玉门油田分公司鸭儿峡油田作业区甘肃酒泉735200；3．玉门油田分公司老君庙油田作业区，甘肃酒泉735200)摘要：因沉积和成岩作用改造不同，渗透率相近或相等的砂岩，微观孑L喉特征参数存在明显差异。以吴起地区延长组长6砂岩和牛圈湖地区西山窑组x砂岩为对象，综合利用物性、铸体薄片和恒速压汞对不同孑L喉匹配关系下的微观孑L喉特征参数进行了定量对比。结果表明，各渗透率级别样品的孔隙参数差异不大，微观孔喉特征的差异主要体现在喉道上。发育的溶蚀孔和晶间孑L造成x2砂岩的弯片状、管束状喉道含量高，喉道半径小且分布范围窄，对渗透率贡献集中，平均喉道半径和主流喉道半径小、大孔喉比含量高。长6砂岩缩颈状、片状和弯片状喉道发育，喉道半径差异大、大喉道含量高的特征归因于发育的原生粒间孑L不同孔喉匹配关系下的特低渗透砂岩，开发过程中应区别对待。关键词：孔隙喉道类型；孔喉差异；特低渗透砂岩；延长组；西山窑组；吴起地区；牛圈湖地区中图分类号：TEl22．23文献标识码：ADiferenceofmicro-porethroatcharacteristicsinextra·lowpermeabilitysandstoneofdiferentporethroatmatchingrelationshipGaoHui，JingXiaofeng，ZhangLan(1．CollegeofPetroleumEngineering，Xi’anShiyouUniversity，Xi’an，Shaanxi710065，China；2．YaerxiaOilFieldWorkingQuarter，YumenOieldCompany，Jiuquan，Gansu735200，China；3．LaojunmiaoOilFieldWorkingQuarter，YumenOieldCompany，Jiuquan，Gansu735200，China)Abstract：Therearedifferentporethroatmatchingrelationshipandmicro—porethroatcharacteristicsforsimilarorequalsandstonesbecauseofdifferentdepositionanddiagenesisreconstruction．TakingtheChang6sandstoneofYanchangFormationinWuqiareaandtheX2sandstoneofXishanyaoFormationinNi~uanhuareaastheobjects，themicro-porethroatcharacteristicsindifferentporethroatmatchingrelationshipsareevaluatedquantitativelyusingphysicalpropertytesting，castsectionandconstantratemercurypenetrationtechnique．Theresultsshowthattherearenoobviousdifferencesinporeparameters，andthedifferencesofmicro—porethroatcharacteristicsaremainlypresentedinthroatparametersforsampleswithdifferentpermeabilities．AstotheX2sandstone，thegenerationofdissolutionporesandintercrystalporesleadstohighcontentofcurvedlamellarandtubebundlethroat，smallthroatradiusandnarrowdistribution，concentratedcontributionofthroattopermeability，fineaver—agethroatradiusandmainflowthroatradius，highcontentofbigporethroatratioinNiujuanhuarea．IntheChang6sandstone，necking，flakyandcurvedlamellarthroatsdevelop，throatradiusvaryobviously，andbigthroatsareinhighcontent，whichcanbeexplainedbythegenerationofprimaryintercrystalpores．Differentstepsshouldbetakeninthedevelopmentprocessforextra—lowpermeabilitysandstonereservoirswhichpresentdifferentporethroatmatchingrelationships．Keywords：porethroattype；differencesofporethroat；extra—lowpermeabilitysandstone；YanchangForma—tion；XishanyaoFormation；Wuqiarea；Niujuanhuarea收稿日期：2012—09—0l；修订日期：2013—05—2O。作者简介：高辉(1979一)，男，博士，副教授，从事油气田地质与开发方面的教学和科研工作。E—mail：ghtopsunl@163．con。基金项目：国家自然科学~(41102081)、教育部科学技术研究重点项目(212172)、陕西省自然科学基础研究计~(2012JQ5(133)和国家科技重大专项(2011ZX05013-005)资助。 石油察劈沾届第35卷特低渗透储层普遍存在于国内的多个油田或流河道沉积，其次为河口坝；西山窑组为主力含油层区块，成为开发的主要潜力区[1-7]。物性差、孔隙位『24]。从水下分流河道微相选取3块代表性样品，喉道细小、溶蚀孔和微裂缝发育是该类储层的主要岩性为细一中粒岩屑砂岩。吴起地区位于鄂尔多斯特征。也是制约该类储层高效开发的关键因素。很盆地陕北斜坡中西部，物源来自盆地东北部．发育一多适用于中高渗储层的开发技术政策在用于该类套三角洲前缘亚相沉积。水下分流河道、河口坝和分储层时遇到困难或者收效甚微[5。由于受沉积流间湾为主要沉积微相，三叠系延长组长6储层为和成岩作用的影响程度不同，特低渗透砂岩的孔喉主力含油层系之一]。实验样品取自水下分流河发育程度和匹配关系存在明显差异。表面上渗透道微相，岩性以中一细粒长石砂岩为主。率相近或相等的储层，其孔喉特征参数明显不同，为了实现不同孑L喉匹配关系下，不同渗透率级进而表现出不同的开发效果[1引。恒速压汞技术作别样品的对比，实验样品选取时充分考虑沉积微为目前国际上用于微观孔隙结构研究的最先进技相、成岩作用特征。并借鉴大量铸体薄片鉴定和物术之一，能够将孔隙和喉道分开，获取更为准确的性测试结果。分别选取不同渗透率级别的3组样品孔隙结构特征参数，克服了常规压汞技术的缺点，进行对比，依次为0．1×10IxmI．0x笔者以鄂尔多斯盆地吴起地区延长组长6砂岩和10一(C组)(表1)。三塘湖盆地牛圈湖地区西山窑组x，砂岩样品为研2孑L隙喉道发育程度究对象，综合利用物性测试、铸体薄片和先进的恒速压汞技术，定量评价相同渗透率级别样品的孔喉根据铸体薄片镜下观察与统计(表2)，牛圈湖分布特征差异．以期从本质上揭示造成这一现象的地区孔隙类型主要为粒间孔、凝灰质溶孔、长石溶主要原因．为开发过程中采取不同的开发技术提供孔和晶问孔。岩屑溶孔发育程度较差。吴起地区粒参考依据。间孔为最主要的孔隙类型，其次为长石溶孔。岩屑溶孔发育程度差。对比可知，牛圈湖样品的溶蚀孔和1实验样品信息晶间孔发育程度高。平均相对含量分别为57．6％和牛圈湖油田位于三塘湖盆地马朗凹陷西北部，27．6％。而吴起地区粒间孔占支配地位，平均相对物源以北部物源体系为主，次为南物源。主要为扇含量达到了82．27％。三角洲前缘沉积，微相主要为扇三角洲前缘水下分喉道是岩石中流体运移能力及渗透率大小的表1吴起和牛圈湖地区实验样品信息Table1InformationoflaboratorysamplesinWuqiandNiujuanhuareas表2吴起和牛圈湖地区样品子L隙类型统计Table2PoretypestatisticsofsamplesinWuqiandNiujuanhuareas％3．2O．00．50．10．03．83．9O．00．8O．2O．04．94．40．O0．80．10．O5．3 石油察鳕弛届第35卷昊起2¨3ABC图3吴起和牛圈湖地区3组样品喉道半径分布Fig．3Throatradiusdistributionof3groupsofsamplesinWuqiandNiujuanhuareas表3吴起和牛圈湖地区喉道特征参数统计Table3StatisticsofthroatcharacteristicparametersinWuqiandNiujuanhuareasO．320．6lO．7159．18000O．510．840．8884．3524．58OO1．771．461．7195．5374．2045．3616．45次为0．2～1．3，0．2～1．4，0．2～2．6m(图3)。据对渗透率的贡献增加，但2个区块的增加程度不统计，A组中吴起地区样品喉道大于0．5m的累计同。牛圈湖地区样品喉道对渗透率的贡献分布集含量为59．18％，而牛圈湖地区为52．91％；B组中吴中，贡献峰值大，对应的喉道半径小(图4)。据统起地区样品的喉道大于0．5tun的累计含量计．牛圈湖地区样品喉道对渗透率贡献峰值分别为为84．35％，喉道大于1．0Ixm的累计含量为24．58％，44．37％，36．86％，12．57％，对应的喉道半径分牛圈湖地区该范围样品的含量分别69．42％和O％。别为0．6，0．8。1．2I．zm；而吴起地区样品的渗透率C组样品对比也表明，牛圈湖地区样品中无大于2．0贡献峰值分别为24．43％，16．57％，9．8％，对应的的喉道分布，而吴起地区样品该级别喉道的含量喉道半径依次为0．9，1．2，2．0m。为16．45％(表3)。对比3组样品不同喉道半径对渗透率的贡献此外对比还发现，吴起地区不同渗透率级别样(表4)，A、B组中牛圈湖地区样品中小于0．5I．zm品的平均喉道半径、主流喉道半径、不同级别喉道喉道对渗透率的贡献分别为9．O1％和5．51％，小的累计含量均要大于牛圈湖地区(表3)。这说明于1．0m的喉道对渗透率的贡献均为100％；而渗透率是微观孔隙结构的宏观表现，是不同喉道综吴起地区样品小于1．0喉道对渗透率的贡献分合作用的结果。在渗流时，不是每一个级别的喉道别为95．20％和40．22％。C组中两区块样品小于2．0都在提供渗流能力，而是存在一个范围，即为油藏岬的喉道对渗透率的贡献分别为100％和55．85％。提供渗流能力的喉道半径存在一个下限，这个下限这一特征表明．相对于牛圈湖地区样品，吴起地区随着样品渗透率的不同而改变，大小反映了控制主样品的较大喉道对渗透率的贡献更为明显，即为流要渗流能力的半径范围，其值越大，渗流能力越强。体提供的渗流通道更为顺畅，渗流阻力更小。这就要求在储层评价中渗透率参数不能赋予过高3．4孔喉比分布的差异的权重，因为该参数不能真实客观反映流体的渗流对于油田注水开发而言，孔喉比大小决定水驱特性。油渗流过程的驱替类型，较大的孔喉比会因贾敏效3．3喉道对渗透率的贡献差异应而使附加阻力增加，导致连续油相被卡断成为油基于喉道分布结果，在泊谡叶公式的基础上，滴(珠)的几率增大，水驱油效果变差_2。根据评价不同级别喉道对岩心的渗透率贡献大小_1。参数统计，实验样品的孑L喉比均随着渗透率的增加对比结果表明．随着渗透率的逐渐增大。较大喉道分布范围变窄．小孔喉比含量增加。牛圈湖地区样 第4期高辉，等．不同孔喉匹配关系下的特低渗透砂岩微观孔喉特征差异·405·喉道半径／um喉道半径／“m喉道半径／¨m图4吴起和牛圈湖地区3组样品喉道对渗透率贡献Fig．4Throatcontributiontopermeabilityof3groupsofsamplesinWuqiandNi~uanhuareas表4吴起和牛圈湖地区喉道对渗透率贡献统计Table4ContributionstatisticsofthroattopermeabilityinWuqiandNiujuanhuareas图5吴起和牛圈湖地区3组样品孔喉半径比分布Fig．5Porethroatratiodistributionof3groupsofsamplesinWuqiandNi~uanhuareas品的孔喉比分布范围分别为50～1200，30～810，20～育程度和孔喉匹配关系不同，牛圈湖地区为近源快580。吴起地区样品的分布范围依次为20640．20～速沉积，其杂基含量高、颗粒分选差，结构成熟度520，20～460。对比可见，牛圈湖地区样品的孑L喉低，由大颗粒支撑形成的原生粒间孔隙被细小颗粒比分布范围更宽，大孔喉比含量更高。和泥质杂基充填，凝灰质又使孔隙空间进一步减小。由于塑性岩屑、杂基、凝灰质含量高，这些软组4讨论分在压实过程中容易发生变形．使原生粒间孔隙大特低渗透砂岩储层特殊的微观孑L隙结构特征量减少．仅在填隙物残存少量孔隙。部分样品中几是其有别于常规储层的主要原因，表面上看似渗透乎见不到。而较高的岩屑、杂基和凝灰质含量及高率相近或相同的样品，因其不同的孔喉匹配关系，岭石的广泛发育为溶蚀孔和晶间孔的大量分布提导致微观孔隙结构特征存在较大差异。上述分析供了物质基础。溶蚀孔的发育对于特低渗透砂岩可见．2个区块样品的孔隙半径大小及其分布差异储层而言至关重要，可以将孔隙之间更好地连通起不大，但喉道特征参数却明显不同。相对于鄂尔多来，提供更多的渗流通道．而晶间孔可以为油气聚斯盆地吴起地区样品，牛圈湖地区样品的喉道分布集提供一定的储集空间。但需要注意的是，发育的集中、分布范围窄、小喉道含量高且对渗透率的贡溶蚀孔多以蜂窝状的形式成束存在，孔隙之间的连献大。平均喉道半径和主流喉道半径小．孔喉比大。通喉道类型主要以多支细小的弯片状、管束状为其根本原因在于沉积、成岩作用造成的孔隙发主，喉道半径差异较小，分布集中；而晶间孔则是粘 石油察鲐化厦第35卷土矿物将孔隙空间充填后生成，是将大的孔隙割裂在明显不同。相对而言，牛圈湖样品的喉道半径小，成为若干个细小的孔隙空间，连通的喉道以管束状分布范围窄，小喉道含量高，喉道峰值半径小且峰值为主．喉道半径虽然差异不大但更加细小。导致该含量高，喉道对渗透率的贡献更为集中，贡献峰值大类储层最终的孑L喉特征表现形式是孔隙被多支细且峰值喉道半径小，平均喉道半径和主流喉道半径小的喉道连通。喉道问差异较小且分布集中，但孑L小．孑L喉比分布范围更宽，大孔喉比含量高。喉比较大。3)渗透率相近或相等的储层，因沉积和成岩吴起地区处于吴起三角洲砂体的前端，发育三作用的改造程度不同，其孔隙、喉道类型和匹配关角洲前缘亚相沉积，水下分流河道砂体为最主要的系存在较大差异。牛圈湖地区储层发育的溶蚀孔沉积骨架砂体，沉积时水动力相对较强，分选较为和晶间孔是喉道细小、分布集中、孔喉比大的主要充分。虽然粒度较细但杂基含量低、颗粒分选好，原因：而吴起地区喉道半径差异大、大喉道含量高成分成熟度较牛圈湖地区高，加之胶结物中绿泥石则源于原生粒间孔的较高含量。含量较高，抗压实能力较强，原生粒间孔保存较好，4)不同孔喉匹配关系下的储层，因其喉道特缩颈状、片状和弯片状喉道较发育。由于岩屑、杂征参数之间的明显差异。开发过程中应采取不同的基等易溶组分含量低导致溶解作用弱，溶蚀孔含量措施区别对待，牛圈湖区块应注重峰值半径范围内少，而实验样品中基本无高岭石分布，故晶问孔发喉道的开发，而吴起地区应在保证小喉道有效开发育程度差，管束状喉道不发育。此时，喉道类型更的基础上，再开发大喉道。加丰富，虽然此时差异程度增加。但大喉道数量增参考文献：多。已有的研究表明，对于特低渗透砂岩储层而言，对渗透率起主要贡献的是占少数的较大喉道，『1]王玉普，计秉玉，郭万奎．大庆外围特低渗透特低丰度油田开发技术研究[J]．石油学报，2006，27(6)：70—74．正是这些含量较少的较大喉道为流体渗流提供了『2]赵靖舟，白玉彬，曹青，等．鄂尔多斯盆地准连续型低渗透一致密主要通道。该类储层的孑L喉特征参数表现为平均砂岩大油田成藏模式[J]．石油与天然气地质，2012，33(6)：喉道半径和主流喉道半径大、喉道分布范围宽、大8ll-827．喉道含量高，孔喉比分布范围窄，大孔喉比含量低。f3]李荣西，段立志，张少妮，等．鄂尔多斯盆地低渗透油气藏形上述分析可见．不同孔喉匹配关系下的特低渗成研究现状与展望[J]．地球科学与环境学报，2011，33(4)：364-372．透砂岩储层，影响开发效果的关键因素(喉道特征『4]侯瑞云，刘忠群．鄂尔多斯盆地大牛地气田致密低渗储层评价与参数)存在较大差异，需要针对不同类型储层采取开发对策[J]．石油与天然气地质，2012，33(1)：118-128．不同的开发措施。对于粒间孔发育程度差，溶蚀孔[5]王道富．鄂尔多斯盆地特低渗透油田开发[M]．北京：石油工和晶间孔含量高，喉道类型以弯片状和管束状为主业出版社．2008．的储层，注重喉道峰值半径范围的喉道开发至关重[6]HoodSD，NelsonCS，KampPJJ．Modificationoffracturepo—msitybymuhiphaseveinmineralizationinanOligocenenontropi—要，因为这部分喉道含量最高、而且对渗透率起主calcarbonatereservoir，TaranakiBasinNewZealand[J]．AAPG要贡献．直接影响开发效果的好坏。对于次生孔隙Bulletin，2003，87(10)：1575—1597．发育程度差，粒间孔含量高、喉道类型多样的储层，[7]AkinS，CastanierL．Muhiphase—flowpmpe~iesoffracturedporous因喉道分布范围宽、喉道间差异大、大喉道含量高、mediaEdgarRangel—GermanSerhatAkin，LouisCastanier[J]．非均质性强，应对不同级别的喉道采取相应的措JournalofPetroleumScienceandEngineering，2006，51(3)：197—213．施。应该在保证较小喉道有效开发的基础上，再开[8]赵晾蛰，李书恒，屈雪峰，等．特低渗透油藏开发压裂技术[J]．石发大喉道，这样可取得更好的开发效果。油勘探与开发，2002，29(5)：93—95．5结论『9]陈志海．特低渗油藏储层微观孔喉分布特征与可动油评价：以十屋油田营城组油藏为例『J]．石油实验地质，2011，33(6)：1)牛圈湖地区孔隙类型主要为粒间孑L、凝灰657—670．质溶孔、长石溶孔和晶间孔．岩屑溶孔发育程度较『10]胡作维，黄思静，马永坤，等．鄂尔多斯盆地姬塬地区长2油层组储层孔隙结构特征[J]．断块油气田，2012，19(05)：588—591．差，喉道类型以管束状、弯片状为主；吴起地区粒问『11]杨希濮，孙卫．鄂尔多斯盆地低渗透油藏孑L隙结构特征及影孔最为发育，溶蚀孔发育程度差。缩颈状、片状和弯响因素分析[J]．特种油气藏，2011，18(6)：44—47．片状为主要的喉道类型。『l2]赵振宇．车西洼陷沙四上亚段特低渗储层物性主控因素分2)2个区块各级别渗透率样品的孔隙大小与分析[J]．断块油气田，2011，18(4)：424—428．布、孔隙半径峰值含量差异不大，但喉道特征参数存(下转第413页) 第4期吴国强，等．新生代郯庐断裂活动在莱州湾地区的响应·413·(上接第406页)[13]胡志明，把智波，熊伟，等．低渗透油藏微观孔隙结构分析[J]．试方法综述[J]．特种油气藏，2011，l8(3)：卜6．大庆石油学院学报，2006，30(3)：5l_53．[23]何顺利，焦春艳，王建国，等．恒速压汞与常规压汞的异同[J]．[14]于俊波，郭殿军，王新强．基于恒速压汞技术的低渗透储层断块油气田，2011，18(2)：235-237．物性特征[J]．大庆石油学院学报，2006，30(2)：22—25．[24]屈乐，孙卫，谢佃和，等．牛圈湖油田开发初期高含水原因探[15]高辉，解伟．杨建鹏，等．基于恒速压汞技术的特低一超低渗砂析[J]．西北大学学报：自然科学版，2011，41(6)：1037—1043．岩储层微观孔喉特征[J]．石油实验地质，2011，33(2)：206-211．[25]庞军刚．李文厚．肖丽．陕北地区延长组坳陷湖盆浅湖与深[16]解伟，张创，孙卫，等．恒速压汞技术在长2储层孔隙结构研湖亚相的识别特征[J]．兰州大学学报：自然科学版，2009，究中的应用[J]．断块油气田，2011，18(5)：549—551．45(6)：36—40．[17]PittmanED．Relationshipofporosityandpermeabilitytovai2oas[26]吴元燕，吴胜和，蔡正旗．油矿地质学[M]．北京：石油工业parametersderivedfrommercuryinjection：Capillarypressure出版社．2011：190-192．curvesforsandstone[J]．AAPGBulletin，1992，176(2)：191-198．[27]SunWei，QuZhUaao，TangGuo~ng．Characterizationofwatt~t-injec·[18]WardlawNC，TayleRP．MercurycapilarypressureCUlNesandthetioninlowpermeab~rockusingsandstonemicromobles[J]．interpretationofporestructureandfluiddistributionIJI．BulletinofJournalofPetroleumTechnology，2004，56(5)：71—72．CanadianPetroleumGeology，1976，24(2)：225—262．[28]SunWei，TangGuoqing．VisualStudyofWaterInjectioninlow[19]张创，孙卫，解伟．低渗储层有效喉道半径下限研究：以苏北PermeableSandstone[J]．JournalofCanadianPetroleumTech—盆地高邮凹陷沙埝南地区为例[J]．地质科技情报，2011，nology，2006，45(11)：21—26．30(1)：103—107．[29]牛世忠，胡望水，熊平，等．红岗油田高台子油藏储层大孔道[2O]杨正明，张英芝，郝明强，等．低渗透油田储层综合评价方定量描述[J]．石油实验地质，2012，34(2)：201-206．法[J]．石油学报，2006，27(2)：64-67．[3O]郭平，徐云林。石美，等．高温高压水洗物性变化实验研究：[21]高辉，孙卫．特低渗砂岩储层微观孑L喉特征的定量表征[J]．以塔里木轮南油田TI油组为例[J]．石油实验地质，2012，地质科技情报，2010，29(4)：67-72．34(4)：454—458．[22]吕伟峰，秦积舜，吴康云，等．低渗岩石孔渗及相对渗透率测(编辑黄娟)