鄂爾多斯盆地長(zhǎng)6特低滲透儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)及滲流特征

鄂爾多斯盆地長(zhǎng)6特低滲透儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)及滲流特征

0特低滲透儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層巖石的微觀孔結(jié)構(gòu)直接影響儲(chǔ)層的儲(chǔ)層滲透性，最終決定儲(chǔ)層產(chǎn)量分布的差異。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家在研究孔喉結(jié)構(gòu)與滲流特征時(shí)常采用多參數(shù)法,并通過(guò)建立孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)與滲流間的相互關(guān)系來(lái)研究孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)石油采收率的影響,但大多研究是針對(duì)中、高滲透儲(chǔ)層。對(duì)特低滲透儲(chǔ)層,往往借助于巖石薄片、鑄體薄片、壓汞及滲流實(shí)驗(yàn)等資料研究其孔喉結(jié)構(gòu)和滲流特征,而對(duì)孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)與滲流參數(shù)間關(guān)系的研究尚淺。隨著石油工業(yè)的發(fā)展,特低滲透油藏的開(kāi)發(fā)越來(lái)越重要。因此,研究?jī)?chǔ)層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征和微觀分布及其對(duì)滲流特征的影響,對(duì)合理制定特低滲油藏開(kāi)發(fā)政策具有重要的意義。鄂爾多斯盆地發(fā)育大量特低滲透儲(chǔ)層,為此,筆者選取延長(zhǎng)組長(zhǎng)6儲(chǔ)層,通過(guò)壓汞實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)特低滲透儲(chǔ)層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了詳細(xì)研究,建立了微觀孔隙參數(shù)與滲透率的關(guān)系,以期研究微觀孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)滲流特征的影響。1基性油巖地層壓裂改造鄂爾多斯盆地是我國(guó)東部中、新生代大型陸相沉積盆地之一。白豹地區(qū)位于盆地中部偏西北,三疊系延長(zhǎng)組屬于內(nèi)陸湖相沉積,發(fā)育一套灰綠色、灰色中厚層中細(xì)粒砂巖、粉砂巖和深灰色、灰黑色泥巖組合。延長(zhǎng)組含油層段多,長(zhǎng)1、長(zhǎng)2、長(zhǎng)3、長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6和長(zhǎng)8等油層為區(qū)域性工業(yè)油層,由于受區(qū)域長(zhǎng)期繼承性整體升降運(yùn)動(dòng)和后期成巖作用的影響,長(zhǎng)1、長(zhǎng)2及長(zhǎng)3等油層物性相對(duì)較好,長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)8等油層儲(chǔ)層物性較差,屬特低滲油層,基本無(wú)自然產(chǎn)能,必須進(jìn)行壓裂改造才能正常生產(chǎn)。對(duì)長(zhǎng)6儲(chǔ)層17塊巖石潤(rùn)濕性分析表明,中間潤(rùn)濕占12塊,占總數(shù)的70%;弱親油1塊,親油4塊,共占總數(shù)的30%,研究區(qū)潤(rùn)濕性以中間潤(rùn)濕性為主。2儲(chǔ)層類(lèi)型及儲(chǔ)層精細(xì)分析毛細(xì)管壓力曲線可以有單一的臺(tái)階的形態(tài),也可以有多臺(tái)階或不規(guī)則的形狀,根據(jù)孔隙分布的歪度、孔隙的分選性及孔喉大小比等參數(shù),毛細(xì)管壓力曲線主要分3類(lèi)。A類(lèi):好的儲(chǔ)層類(lèi)型,為低門(mén)檻壓力,較粗喉道型。曲線偏向圖的左上方,門(mén)檻壓力相對(duì)較低,中值半徑較大,中間過(guò)渡段較平緩,對(duì)應(yīng)的壓力值相對(duì)較低。B類(lèi):物性相對(duì)較好,為較高門(mén)檻壓力,較粗喉道型。中間過(guò)渡段較平緩,對(duì)應(yīng)的壓力值相對(duì)較高,門(mén)檻壓力相對(duì)較高、中值半徑較大,介于A類(lèi)、C類(lèi)之間。C類(lèi):差的儲(chǔ)層類(lèi)型,為較高門(mén)檻壓力,較細(xì)喉道型。曲線偏向圖的右上方,中間過(guò)渡段較陡,對(duì)應(yīng)的壓力值較高,門(mén)檻壓力高、中值半徑較大,分選性相對(duì)較差,孔喉體積比相對(duì)較小?？傮w上研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層介于B類(lèi)和C類(lèi)之間(圖1)。從圖1可知,曲線的門(mén)檻壓力較高,喉道半徑中值較小,曲線中間過(guò)渡段相對(duì)較陡,具有特低滲透儲(chǔ)層的特征。另外,隨著滲透率的降低,毛細(xì)管、曲線表現(xiàn)出如下特征:①門(mén)檻壓力增加和中值壓力增加,曲線向右上方偏移;②各樣品在曲線過(guò)渡段時(shí)的斜度并無(wú)明顯區(qū)別,反映特低滲透儲(chǔ)層高滲透段部分分選較為均質(zhì);③退汞效率與滲透率大小無(wú)直接關(guān)系,反映特低滲透儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性較強(qiáng),也可能與成巖作用或巖石的潤(rùn)濕性有關(guān)。3孔喉特征參數(shù)毛細(xì)管壓力參數(shù)可分為物性參數(shù)、孔喉特征參數(shù)和結(jié)果參數(shù)。物性參數(shù)包括孔隙度、滲透率;孔喉特征參數(shù)包括均值、歪度、分選系數(shù)、變異系數(shù)、中值半徑、中值壓力、排驅(qū)壓力、最大孔喉半徑及最大進(jìn)汞飽和度等;結(jié)果參數(shù)為退汞飽和度、退汞效率。3.1研究區(qū)域6儲(chǔ)層孔隙度通過(guò)對(duì)研究區(qū)白115井、白124井、白209井、白213-31井及白213井等取心井統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔隙度分布眾數(shù)值在7%~11%之間,平均為8.3%;滲透率分布眾數(shù)值在(0.08~2.2)×10-3μm2之間,平均為0.8×10-3μm2,根據(jù)油田目前的劃分標(biāo)準(zhǔn),為低孔特低滲透儲(chǔ)層,且孔隙度和滲透率總體呈正相關(guān)關(guān)系。3.2儲(chǔ)層物性影響因素包括均值、歪度、分選系數(shù)、變異系數(shù)、中值半徑、中值壓力、排驅(qū)壓力、最大孔喉半徑、最大進(jìn)汞飽和度等(表1),且門(mén)檻壓力和中值壓力較高,分選性一般,表明研究區(qū)影響儲(chǔ)層物性的因素較為復(fù)雜。另外,統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔喉半徑分布,主要分布在0.01~1μm之間,其中對(duì)滲透率起主要作用的孔喉分布區(qū)間為0.02~0.25μm。3.3結(jié)果參數(shù)結(jié)果參數(shù)為退汞飽和度、退汞效率。從表1可以看出,退汞飽和度、退汞效率較低,與孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有關(guān)。4油田開(kāi)發(fā)政策孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)是影響儲(chǔ)層物性的主要因素,研究參數(shù)間相互關(guān)系有利于制定有效的油田開(kāi)發(fā)政策?？缀戆霃胶秃淼绤?shù)很大程度上決定了儲(chǔ)層滲透率大小及油藏最終采收率,利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)汞量的測(cè)試可以反映油藏開(kāi)發(fā)的難易程度,因此探討孔喉半徑與進(jìn)汞量的關(guān)系及喉道參數(shù)對(duì)滲透率的影響對(duì)油田開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。4.1基性巖結(jié)構(gòu)分析主要表現(xiàn)為做封閉型結(jié)構(gòu)的孔喉分布,及與其他峰孔喉半徑與進(jìn)汞量大小關(guān)系、孔喉對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)率關(guān)系如圖2。從圖2可以發(fā)現(xiàn):①進(jìn)汞量與滲透率貢獻(xiàn)曲線并不匹配。進(jìn)汞量遞增的幅度及峰值總是滯后于滲透率貢獻(xiàn)值遞增的幅度和峰值,表明滲透率的影響因素更為復(fù)雜;②進(jìn)汞量、滲透率與喉道半徑的關(guān)系呈不均勻峰態(tài)分布,依據(jù)具體峰態(tài)可分為單峰、雙峰及多峰形態(tài)。單峰意味著單一的孔喉半徑對(duì)滲透率的貢獻(xiàn),當(dāng)2類(lèi)或以上的喉道半徑對(duì)滲透率有貢獻(xiàn)時(shí)峰態(tài)為雙峰或多峰。單峰顯示對(duì)滲透率貢獻(xiàn)較大的孔喉分布范圍較小,有效孔喉分布范圍有限。小孔喉對(duì)滲透率貢獻(xiàn)低與毛細(xì)管、壓力增大有關(guān),但大孔喉對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)低是否與膠結(jié)作用強(qiáng)有關(guān)值得進(jìn)一步探討。雙峰或多峰顯示更為復(fù)雜的喉道特征,由于不同半徑的喉道均對(duì)滲透率有貢獻(xiàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,流體的滲流呈現(xiàn)階段性滲出特征,而在油藏開(kāi)采過(guò)程中,伴隨著壓力的下降,采油井中原油的流動(dòng)將顯示階段性出油特征,注水井的注水狀況將隨著壓力增加而有所改善,而且階段性是否明顯與孔喉半徑分布范圍有關(guān),如果有效孔喉半徑值相差較大,則階段性較為明顯,如果相差較小,則呈現(xiàn)連續(xù)的狀態(tài)。4.2滲流方程與滲透率的關(guān)系表1是喉道參數(shù)值及其與滲透率的關(guān)系,從表中可以看出,門(mén)檻壓力、中值壓力、分選系數(shù)、變異系數(shù)、最大進(jìn)汞飽和度與滲透率具有良好的相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均超過(guò)80%;歪度、均值、最大孔喉半徑和殘余汞飽和度與滲透率也具有一定的相關(guān)性;但退汞效率和退汞飽和度與滲透率無(wú)關(guān),另外,試圖建立分選系數(shù)、變異系數(shù)等參數(shù)與退汞效率的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)相關(guān)性很差,表明影響儲(chǔ)層孔、滲物性的因素較多,孔喉結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。5流量特征5.1低壓力梯度的滲流規(guī)律以單相水為例,按照滲透率高低選擇典型實(shí)驗(yàn)巖心6塊進(jìn)行單相滲流實(shí)驗(yàn),巖心的孔隙度分布在9%~14%范圍內(nèi),滲透率分布在(0.09~1.3)×10-3μm2范圍內(nèi),屬于特低滲透巖心。實(shí)驗(yàn)得到單相水的滲流流量與壓力梯度的曲線結(jié)果如圖3a所示。從圖3a中可以看出如下規(guī)律:(1)6個(gè)樣品中,滲透率為1.3×10-3μm2和0.122×10-3μm2的樣品在低壓力梯度時(shí)壓力梯度與流量的關(guān)系表現(xiàn)為曲線,為非達(dá)西滲流特征;隨著壓力增加過(guò)渡為直線,轉(zhuǎn)變?yōu)檫_(dá)西型滲流。其余樣品的滲流曲線基本呈直線。(2)直線段的延伸與壓力梯度軸的交點(diǎn)不經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),具有擬啟動(dòng)壓力梯度。(3)隨著壓力增加,滲流流量增加,且滲透率越高,滲流流量增加的幅度也越大。另外,通過(guò)數(shù)學(xué)方法擬合流量與壓力梯度曲線在壓力梯度坐標(biāo)上的截距,可以求取巖心的擬啟動(dòng)壓力梯度值,從圖3b可以看出,擬啟動(dòng)壓力梯度大小與滲透率大小負(fù)相關(guān)明顯,當(dāng)滲透率低于0.25×10-3μm2時(shí),隨著滲透率的降低擬啟動(dòng)壓力迅速增大。5.2充填水相對(duì)滲透率曲線滲透率大小對(duì)油水兩相相對(duì)滲透率曲線有較大影響,分析長(zhǎng)6儲(chǔ)層12個(gè)巖心樣品可以發(fā)現(xiàn)特低滲透儲(chǔ)層的一些共同特點(diǎn):(1)束縛水和殘余油飽和度均較高,而且一般情況下,滲透率越低,束縛水和殘余油飽和度越高,油水兩相區(qū)越窄(圖4)。(2)隨著含水飽和度增大,油相相對(duì)滲透率曲線幾乎呈直線下降,水相相對(duì)滲透率曲線增長(zhǎng)緩慢,表明隨著含水量的上升,不但采油指數(shù)下降,采液指數(shù)也將呈下降狀態(tài)。盡管特低滲透樣品的油相相對(duì)滲透率曲線具有基本相似的性質(zhì),但不同滲透率的水相相對(duì)滲透率曲線的形態(tài)特征有差異,并大致可以歸納為2類(lèi):下凹型和上凸型(圖5)。隨著含水飽和度增加,下凹型曲線樣品的水相相對(duì)滲透率增加較上凸型更加緩慢。通過(guò)潤(rùn)濕性分析,發(fā)現(xiàn)上凸型曲線樣品具有親水性質(zhì),而下凹型曲線樣品多為中性、弱親油或親油。6基本特征和滲流特征實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文樣品除具備一般特低滲透儲(chǔ)層特征外,還有以下特征:(1)退汞效率與滲透率大小無(wú)直接關(guān)系,與分選系數(shù)、變異系數(shù)等也無(wú)明顯關(guān)系,反映特低滲透儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性較強(qiáng),也可能與成巖作用或巖石的潤(rùn)濕性有關(guān)。(2)進(jìn)汞量與滲透率貢獻(xiàn)曲線不匹配,進(jìn)汞量遞增的幅度及峰值總是滯后于滲透率貢獻(xiàn)值遞增的幅度和峰值,表明滲透率的影響因素更為復(fù)雜。(3)喉道半徑與進(jìn)汞量、滲透率貢獻(xiàn)曲線表現(xiàn)為單峰、雙峰和多峰。單峰顯示對(duì)滲透率貢獻(xiàn)較大的孔喉分布范圍較小,有效孔喉分布范圍有限,分析原因,小孔喉對(duì)滲透率貢獻(xiàn)低與毛細(xì)管、壓力增大有關(guān),但大孔喉對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)低是否與膠結(jié)作用強(qiáng)有關(guān)值得進(jìn)一步探討。(4)部分樣品在低壓力梯度時(shí)表現(xiàn)為非達(dá)西滲流特征,部分樣品非達(dá)西滲流特征不明顯。究其原因,可能與非達(dá)西流樣品具有更為復(fù)雜的孔喉關(guān)系有關(guān),而非達(dá)西流特征不明顯的樣品,推測(cè)孔喉分布范圍較為集中,微觀孔喉結(jié)構(gòu)較為均勻