延長油田志定區(qū)塊致密油儲層孔喉及流體動用性特征

王 偉,高 峰,康勝松,肖前華,雷登生

(1.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院,陜西 西安 710075; 2.重慶科技學院 石油與天然氣工程學院,重慶 401331)

近年來,致密油開發(fā)快速發(fā)展,國家對此高度重視[1]。弄清致密油儲層微觀孔隙結構特征及流體可動性規(guī)律是保證致密油科學、合理開發(fā)的關鍵問題之一[2-5]。通過CT、高壓壓汞、吸附、FIB等測試技術能定量評價儲層微觀孔隙結構特征,目前該方面的研究已經比較成熟且已經有大量的報道[6-9]。流體可動用性是流體多孔介質的耦合作用結果,是反映儲層開發(fā)效果的綜合參數之一[10-13]。流體可動用性特征主要通過核磁共振結合高速離心技術進行研究,由此可對不同尺度空間的流體控制量及不同尺度空間的可動用量進行深入分析[3,14-16]。本文針對延長油田志定區(qū)塊致密油儲層開展微觀孔隙結構特征及流體可動用性研究。利用最新的高壓壓汞(400 MPa)技術對目標區(qū)塊微觀孔隙結構特征進行分析;利用核磁共振結合高速離心的方式研究流體微觀賦存及動用特征,結合孔隙結構特征分析影響流體可動用性的內在控制因素[5,13,14]。

1 材料和方法

實驗用巖樣來自延長油田志定區(qū)塊,共選取了不同滲透率級別16塊樣品。滲透率介于0.003～0.919×10-3μm2,平均為0.177×10-3μm2;孔隙度介于6.25%～13.58%,平均為9.56%。所選樣品全部低于1×10-3μm2,屬于典型的致密儲層。

實驗采取平行樣品的方式,即同一塊樣品分做兩部分,一部分做高壓壓汞實驗,另外一部分做核磁共振-離心實驗,這樣便于對比分析。

高壓壓汞采用最新的高壓壓汞儀(Pore Master),直徑分布測定范圍為950 μm～3.6 nm,壓力測試范圍為0.138～413.793 MPa。測試范圍覆蓋了微孔、介孔和宏孔。核磁共振實驗采用最新的的高溫高壓核磁共振在線檢測設備(MacroMR12-150H-I),該設備CPMG最多回波個數18 000,最短回波時間小于420 μs。

表1 巖樣基礎物性參數

2 數據分析與討論

2.1 微觀孔隙結構特征

通過高壓壓汞測試,可以得到孔隙分布以及平均喉道、主流喉道等關鍵參數。圖1為典型樣品孔隙半徑分布特征,從孔徑分布范圍來看,目標區(qū)塊孔隙半徑展布范圍較大,主要分布在2 nm～10 μm,跨越了4個數量級,亞微米級孔隙居多。從孔徑分布曲線特征來看,孔隙半徑分布曲線大多呈現單峰和雙峰的形態(tài),峰值基本位于亞微米區(qū)間。分析不同滲透率級別孔徑分布曲線可知,隨著滲透率的增大,波峰逐漸右移,主要孔隙由納米級向亞微米級、微米級移動。

圖1 不同滲透率級別樣品孔隙半徑分布特征

通過孔徑分布,可以計算得到不同尺度空間孔隙含量,以及不同尺度空間孔隙對滲透率的貢獻。通過統(tǒng)計可知,目標儲層孔隙大部分為亞微米級和微米級孔隙,隨著滲透率增大,亞微米級孔隙逐漸增多。根據孔隙分布可以計算得到單個喉道的滲透率貢獻率分布。統(tǒng)計分析知,滲透率貢獻主要來源于亞微米級孔隙。特別對于滲透率極低的樣品,滲透率貢獻還得依靠納米級孔隙,可見滲透率極低的儲層動用難度非常的大。

圖2 不同滲透率樣品不同尺度空間含量

圖3 不同尺度孔隙滲透率貢獻率

計算平均喉道及主流喉道可知(圖4、5),主流喉道及平均喉道半徑隨著滲透率增大有增大趨勢,平均喉道小于0.4 μm,主流喉道處于0.1～1 μm。說明儲層主要依靠亞微米級空間進行滲流,目標儲層極難動用。

圖4 平均喉道隨滲透率的分布特征

圖5 主流喉道隨滲透率的分布特征

通過以上分析知,儲層極其致密,這將會導致流體極難動用,通過核磁共振結合高速離心可研究不同尺度空間流體動用特征。

2.2 流體可動用性特征

不同離心力對應不同大小的孔徑,每次離心前后進行核磁共振測試,通過分析不同狀態(tài)下的核磁T2圖譜,可計算得到不同尺度空間流體的賦存規(guī)律以及動用規(guī)律。本研究選取0.138、0.276、1.379、2.759 MPa等4個級別的離心力進行離心,這4個級別離心力對應的喉道半徑依次為1、0.5、0.1和0.05 μm。本次對16個樣品全部進行離心及核磁測試,這樣將比通過標定T2截止值進行計算更準確。

測試發(fā)現,隨著離心力增大,樣品內部流體逐漸減少。但是,417Psi(2.759 MPa)作用前后,含水飽和度變化幅度較小。因此,如果樣品量較大時,如果需要標定T2截止值,可選用417Psi作為T2截止值標定時的最佳離心力。

圖6 不同離心力作用后樣品含水飽和度

多次離心并進行核磁測試,可以得到目標區(qū)塊不同狀態(tài)下的T2圖譜特征。通過系統(tǒng)分析可知,目標區(qū)塊T2圖譜可分為3類(圖7),第一類為左鋒高右峰低的雙峰分布,第二類為左鋒低右峰高的雙峰分布,第三類為多峰分布。不同離心力作用后,流體含量發(fā)生變化的主要區(qū)域為右峰,左鋒變化不明顯,說明流體動用主要發(fā)生在較大孔隙內部。

圖7 典型T2譜分布圖

通過計算可知(圖8、9),可動流體百分數基本隨著滲透率的增加而增加,主要來自于亞微米空間。不同滲透率巖心,納米級喉道(<0.1 μm)所控制的流體體積隨滲透率的增加呈現減小趨勢,70%以上的流體控制在納米級空間里面。亞微米級喉道(0.1～1 μm)所控制的流體體積隨滲透率的增加有增加趨勢。微米級空間流體含量非常少,在10%以下。

圖8 不同喉道區(qū)間所控制的流體份額

圖9 不同喉道區(qū)間可動流體份額

不同尺度空間流體含量及可動用量,與前文孔隙結構研究的認識是一致的,由于樣品及其致密,到時大部分流體賦存與納米級空間,而可動用流體卻大部分來自亞微米空間,說明儲層大部分流體極難動用,總的可動用量基本在35%以下。

3 結 論

(1)目標區(qū)塊極其致密,儲層孔隙大部分小于1 μm,平均喉道和主流喉道都處于亞微米級,說明儲層將會極難動用。

(2)通過離心結合核磁共振測試發(fā)現,目標儲層T2譜可分為3類,流體動用主要發(fā)生在右峰,即大孔隙內。

(3)儲層流體70%以上賦存于納米級孔隙,儲層可動用量處于35%以下,大部分可動流體來自亞微米空間,納米級空間的流體極難動用。