基于毛管壓力曲線的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究

基于毛管壓力曲線的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究

儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究是儲(chǔ)層和油藏勘探的重要內(nèi)容。根據(jù)儲(chǔ)層的描述規(guī)模，可將儲(chǔ)層的非均質(zhì)性分為宏觀非均質(zhì)性和微觀非均質(zhì)性。儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性是指砂體的孔隙、喉道大小及均勻程度、孔隙喉道的配置關(guān)系和連通程度,它直接影響著注入水的微觀驅(qū)替效率,從而控制著孔隙結(jié)構(gòu)中微觀規(guī)模剩余油的分布。目前,測(cè)定毛管力的方法有4種:半滲隔板法、離心機(jī)法、壓汞法和吸附法。壓汞測(cè)試一直是儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)研究的重要手段,由此得到的毛管壓力曲線表征了巖石孔喉的大小和分布。1儲(chǔ)集巖壓汞分析毛管力為毛細(xì)管中相界面兩側(cè)非濕相流體壓力與濕相流體壓力之差。毛管力方向指向彎液面的凹方向,大小取決于兩種流體之間的界面張力、毛細(xì)管半徑和巖石的潤(rùn)濕性。因此可利用壓汞時(shí)的壓力和對(duì)應(yīng)的進(jìn)汞量多少即汞飽和度定量求取喉道的大小和分布,通過(guò)退汞壓力和退汞飽和度即可大致反映孔隙半徑的大小及分布。對(duì)于孔隙結(jié)構(gòu)較好的儲(chǔ)集巖,壓汞曲線和退汞曲線如圖1所示。曲線Ⅰ為壓汞曲線,包括AB、BC、CD、DE四段,曲線Ⅱ?yàn)橥斯€ed、dc、cb、ba四段。壓汞曲線。AB段:未進(jìn)汞段,其長(zhǎng)短反映排驅(qū)壓力的高低;BC段:相對(duì)平直的直線段,斜率越小,直線段愈長(zhǎng),則喉道分布愈集中;CD段:BC段和DE段之間的過(guò)渡帶,其曲率大小反映細(xì)喉道的分布,曲率越大,細(xì)喉道所占頻率越高,曲率越小,細(xì)喉道所占的頻率越小;DE段:停止進(jìn)汞段,基本平行于壓力軸,在實(shí)際中常缺少該段。退汞曲線。ed段:未開始退汞段;dc段:與壓汞曲線CD段相對(duì)應(yīng)的凹行弧線,其曲率大小反映小孔隙的分散程度,曲率越小,弧線越長(zhǎng),小孔隙所占頻率越大;cb段:斜率大小反映孔隙的分選性;ba段:停止退汞段。cb段完整的退汞曲線,ba段起始位置高低反映最大孔隙半徑大小。2儲(chǔ)層壓力曲線油氣藏形成過(guò)程是油氣運(yùn)移的驅(qū)動(dòng)力(主要是浮力)不斷克服毛管壓力而排驅(qū)水達(dá)到平衡的過(guò)程,油氣水分布的現(xiàn)狀是驅(qū)動(dòng)力和毛管壓力相對(duì)平衡的結(jié)果,因此把毛管力與濕相(或非濕相)流體飽和度的關(guān)系曲線,稱為毛管壓力曲線。它不僅是孔喉半徑分布和孔隙體積的函數(shù),也是孔喉連接方式的函數(shù),更是孔隙度、滲透率和飽和度的函數(shù)。能夠表征儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征的毛管壓力曲線的定量特征參數(shù)主要有排驅(qū)壓力、飽和度中值壓力和中值半徑、最大汞飽和度和退汞效率等,它們都是反映儲(chǔ)層微觀非均質(zhì)性的重要依據(jù)。排驅(qū)壓力p是指非濕相汞開始進(jìn)入巖樣的最大喉道的最低壓力。該壓力越低,巖石滲透性越好,最大喉道半徑越大,儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能越好;反之,該壓力越高,儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能越差。飽和度中值壓力pc50是指汞飽和度為50%時(shí)的壓力。pc50越小r50越大,表明儲(chǔ)層的孔滲性越好產(chǎn)油能力越高;反之pc50越大r50越小,表明儲(chǔ)層的孔滲性越差,產(chǎn)油能力越低。最大汞飽和度SHgb是指最高壓力下進(jìn)汞的飽和度。此值越高反映儲(chǔ)集性能越好。退汞效率EW指注入壓力從最高降壓后退出的汞體積與進(jìn)入巖樣的最大汞體積之比。退汞效率越大,反映儲(chǔ)集性能越好,水驅(qū)油效率越高,它是研究?jī)?chǔ)集層采收率的重要參數(shù)。由于實(shí)驗(yàn)室每塊樣品只能代表油藏某點(diǎn)的特征,只有把具有相同性質(zhì)的毛管壓力曲線(同一孔隙結(jié)構(gòu))平均(即還原)為一條代表油藏特征的毛管壓力曲線,才能有利于反映儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能及其微觀非均質(zhì)情況。求平均毛管壓力曲線主要有重疊法和J函數(shù)方法。J函數(shù)方法是一種經(jīng)典的方法,它能消除滲透率、孔隙度等對(duì)毛管壓力曲線的影響,是無(wú)量綱函數(shù),可應(yīng)用于含有任何潤(rùn)濕性的流體組合。長(zhǎng)期以來(lái)J函數(shù)曲線在油層物理學(xué)中獲得了廣泛的應(yīng)用。3儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)根據(jù)商河油田沙一中8口井得到的23塊巖樣的壓汞曲線,現(xiàn)選擇3種相對(duì)典型的毛管壓力曲線做詳細(xì)分析(圖2)。a:該塊巖樣的排驅(qū)壓力0.01MPa,是巖樣里排驅(qū)壓力值最小的;飽和度中值壓力只有0.0654MPa;中值半徑達(dá)11.46μm;其最大進(jìn)汞飽和度達(dá)93.6133%,孔隙度為26.60%,滲透率為1333×10-3μm2,該巖樣的孔隙度和滲透率值是巖樣里的最大值;退汞效率達(dá)62.8715%。根據(jù)前面對(duì)進(jìn)汞曲線和退汞曲線形態(tài)的介紹,從此圖可以看出:該巖樣喉道分布集中,細(xì)喉道所占的頻率小,小孔隙所占的頻率小,孔隙的分選性較好。從整體上看,該巖樣的孔隙結(jié)構(gòu)相當(dāng)好,儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能也好。b:巖樣的排驅(qū)壓力5.636MPa,是樣本里排驅(qū)壓力最大的;飽和度中值壓力高達(dá)19.07MPa;中值半徑只有0.0393μm;最大進(jìn)汞飽和度只有64.2675%,而退汞效率也只有23.7020%;孔隙度為11.50%,滲透率為0.204×10-3μm2,孔隙度和滲透率的值都相對(duì)比較小。從此圖中可以看出:該巖樣喉道分布相對(duì)集中,細(xì)喉道所占的頻率大,小孔隙所占的頻率大,孔隙的分選性很差。從整體上看,該巖樣的孔隙結(jié)構(gòu)比較差,儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能也極差。c:巖樣的排驅(qū)壓力0.256MPa;飽和度中值壓力為16.72MPa;中值半徑0.0448μm;最大進(jìn)汞飽和度59.6107%;退汞效率只有23.2143%;孔隙度為3.90%,滲透率為0.017×10-3μm2。其排驅(qū)壓力和最大進(jìn)汞飽和度都相對(duì)比較小,孔隙度和滲透率的值都是樣本中最小的。從此圖中可以看出:喉道分布很不集中,細(xì)喉道所占的頻率大,小孔隙所占的頻率大,孔隙的分選性很差。從整體上看,該巖樣的孔隙結(jié)構(gòu)差,儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能也差。以此23塊巖樣得到的所有毛管壓力曲線(壓汞曲線),經(jīng)“J”函數(shù):J(SHg)=Pc(SHg)σcosθK???√J(SΗg)=Ρc(SΗg)σcosθΚ?計(jì)算得一組J(SHg)～SHg,如圖3所示。由圖3可以看出,由23塊巖樣的毛管壓力曲線計(jì)算的J(SHg)函數(shù)曲線,除3塊巖樣外,其余20塊巖樣的毛管壓力曲線基本重合成一條J(SHg)函數(shù)曲線。業(yè)已證明,若各塊巖樣的J(SHg)函數(shù)曲線重合,則這些巖樣的孔隙結(jié)構(gòu)相似。因此圖3表明了研究區(qū)沙一中儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)基本相似。由圖3的J(SHg)函數(shù)曲線和23塊巖樣的平均孔隙度14.48%和平均滲透率231.69×10-3μm2還原成一條平均毛管壓力曲線,如圖4所示。由該毛管壓力曲線可求得各個(gè)汞飽和度SHg(即孔隙體積%)下的孔徑分布和滲透率貢獻(xiàn)分布,如圖5所示。由圖5可以看出20%的孔隙體積滲透率貢獻(xiàn)達(dá)87%左右,其余80%孔隙體積的中小孔道滲透率貢獻(xiàn)僅為13%左右。從圖中還可以看出當(dāng)滲透率貢獻(xiàn)達(dá)99.9%左右時(shí),其對(duì)應(yīng)的孔隙體積為50%,對(duì)應(yīng)的孔喉半徑為近似1μm。在油藏工程中把孔喉半徑小于1μm(作為滲流半徑的下限,即當(dāng)孔喉半徑小于1μm的喉道對(duì)滲透率幾乎沒有什么貢獻(xiàn),因此可以認(rèn)為孔喉半徑小于1μm的孔隙被束縛水占據(jù),半徑大于1μm的孔隙才是油藏可流動(dòng)的孔隙,也就是說(shuō)研究區(qū)沙一中油藏可流動(dòng)的孔隙體積不會(huì)超過(guò)50%。4儲(chǔ)層非均質(zhì)性表征以商河油田沙一中的壓汞資料和實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)巖樣的壓汞曲線和退汞曲線及孔喉分布進(jìn)行分析,運(yùn)用毛管壓力曲線形象地描述了研究區(qū)油藏的微觀非均質(zhì)性,認(rèn)為該油藏的非均質(zhì)性還是十分嚴(yán)重的。由此可見在油田的油層物性分析中,通過(guò)對(duì)油藏毛管壓力曲線形態(tài)分析,獲得大量的定性