基于原子力显微镜表征的含油储层微观孔隙结构分析及应用.pdf

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1、东北石油大学学报第37卷第1期2013年2月JOuRNALOFNORTHEASTPETROLEUMUNIVERSITYVol_37No．1Feb．2O13基于原子力显微镜表征的含油储层微观孔隙结构分析及应用白永强，李娜。，杨旭，张雁。，张雨(1．东北石油大学电子科学学院，黑龙江大庆163318；2．黑龙江省高校校企共建测试计量技术及仪器仪表工程研发中心，黑龙江大庆163318；3．东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆163318)摘要：为研究岩心微观孔隙结构在强碱三元复合驱替过程中的变化特征，以大庆油田南5—4一检725井855．0m处岩心为对象，通

2、过原子力显微镜观察岩心形貌特征，定量分析孔喉宽度和深度；分析驱替过程中岩心样品的面孔率、孔喉宽度和深度、分形维数等参数变化反映的微观孔隙结构变化规律．结果表明：原子力显微镜获得的图像可以真实反映储层岩石微观形貌特征，储层微观孔隙结构具有二段式分形特点．微观孔隙结构变化特征在驱替初期，主要表现为岩石粒间颗粒运移；在驱替中后期，主要表现为强碱三元驱替剂与岩石相互作用，生成驱替剂残留或其他产物．该研究结果对分析强碱三元复合驱替后剩余油分布规律、制定后续开发方案具有指导意义．关键词：微观孔隙结构；储层；特征；原子力显微镜；分形中圈分类号：TE319文献标识码

3、：A文章编号：2095—4107(2013)O1—0045—060引言储层岩石微观孔隙结构决定储层中流体的储集和渗流能力l】]．储集能力由孔隙数量表征，渗流能力由喉道形状、尺寸和孔喉比表征．微观孔隙结构特征影响含油储层的孑L隙度、渗透率等宏观性质_2]．低渗储层研究结果表明，某些含油储层宏观性质相近，但微观孔隙结构差别较大，影响流体在储层内部分布L3]．研究含油储层微观孔隙结构特征，对精细描述含油储层、分析高含水时期油田剩余油分布规律]、制定针对性开发方案，以及开发利用低渗透油气田、提高油气采收率具有重要意义．研究储层岩石微观孔隙结构方法包括测井资料

4、现场评价方法、毛管压力曲线法(MercuryCapillaryPressureCurve)Es]、铸体薄片法(CastingThinSections)l_g]、扫描电镜法(ScanningElectronMicroscope，SEM)Do]、X—CT(X—RayComputedTomography，X—CT)扫描法”]及核磁共振法(NuclearMag—neticResonance，NMR)_1。等，这些方法在表征储层岩石微观孔隙结构上具有不同特点．测井资料现场评价方法具有纵向上的连续性，但受到仪器、环境、流体及人为等因素影响，难以保证微观孑L隙结构

5、数据的解释精度．毛管压力曲线法基于平行毛管束理论，直观性差，不适于分析裂缝和孔洞型储层岩心．铸体薄片法在制样时易损害岩心组织结构，通过对二维图像的分析计算获得储层微观孔隙结构参数，难以认识岩心内部空间分布规律．扫描电镜法放大倍率高、景深大，可获得高分辨率三维图像c1H]，但二次电子、背散射电子、透射电子等与不同物质结构相互作用的差异，使图像中有很多赝象，难以量化空间尺度并带来较多误差．x—CT扫描法和NMR法分辨率较低[1引，难以表征储层岩石微米级以下微观孔隙结构．目前，无损伤并可直接准确定量的储层岩石微观孔隙结构表征手段包括亚微米级分辨率的激光扫描

6、共聚焦显微镜(La—serScanningConfocalMicroscope，LSCM)l】、聚焦离子束和扫描电镜(FocusedIonBeam—ScanningElectronMicroscope，FIB—SEM)联合应用_】，以及纳米级分辨率的原子力显微镜(AtomForceMi—croscope，AFM)．原子力显微镜利用原子之间的范德瓦尔斯力探测并获取样品表面结构形貌特征，无需对材料进行预处理，适用于不同材质，是重要的扫描探针显微技术之一．利用原子力显微镜研究储层岩收稿日期：2O13—01—08；编辑：张兆虹基金项目：国家自然科学基金项目(

7、51274068)；黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11551024)作者简介：白永强(1974一)，男，博士，教授，主要从事介观表征方面的研究．东北石油大学学报第37卷2013年石微观孑L隙结构的文献较少E，将该技术进行工程应用有待深入展开．笔者采用原子力显微镜研究大庆油田南5—4一检725井855．0m处岩心在强碱三元复合驱替过程中储层岩石微观孔隙结构，通过表征结果分析强碱三元驱替前后储层岩心微观孔隙结构变化规律，为完备储层岩心微观孑L隙结构表征体系提供技术支持，为强碱三元驱替和后续挖潜方案设计提供实验依据．1实验1．1仪器AJ一Ⅲ型原子力显微镜

8、：上海爱建纳米仪器有限公司生产，横向最优分辨率为0．2nm、纵向最优分辨率为0．1nm，为适应储层岩石微观孔