致密砂岩储层微观孔喉分布特征及对可动流体的控制作用

更新时间:2023-07-26 16:32:40 阅读: 评论:0

文章编号:1001-6112(2021)01-0077-09㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀doi:10.11781/sysydz202101077
致密砂岩储层微观孔喉分布特征
及对可动流体的控制作用
本机dns
钟红利1,张凤奇2,赵振宇3,魏㊀驰2,4,刘㊀阳2
(1.西安科技大学地质与环境学院,西安㊀710054;2.西安石油大学地球科学与工程学院,西安㊀710065;
3.中国石油勘探开发研究院,北京㊀100083;4.中交一公局集团有限公司,北京㊀100024)
摘要:为分析致密砂岩储层多尺度微观孔喉分布对可动流体的控制作用,以鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部三叠系延长组长6㊁长7和长8油层组为例,将高压压汞与核磁共振技术结合,研究致密砂岩储层多尺度微观孔喉分布特征,将离心实验与核磁共振T2谱分析技术相结合,探讨致密砂岩储层可动流体的分布特征,两者结合研究致密砂岩储层孔喉分布对可动流体的控制作用㊂研究区延长组致密砂岩储层微观孔喉半径分布范围宽,分布在0.6 3050.8nm,主体分布在10 500nm,表明该致密砂
岩储层主要发育微㊁纳米级孔喉,主体为纳米级孔喉;致密砂岩储层中可动流体饱和度为9.83% 25.64%,平均值为17.53%,普遍较低㊂储层孔隙度和储层渗透率与可动流体孔隙度具有较好的正相关性,表明储层物性条件对致密砂岩储层可动流体分布具有较好的控制作用;大于50nm孔喉占全部孔喉比率㊁大于100nm孔喉占全部孔喉比率㊁最大孔喉半径㊁峰值孔喉半径等参数与储层可动流体孔隙度均具有较好的正相关性,表明储层中相对较大孔喉,尤其大于100nm孔喉的分布对致密砂岩储层可动流体含量具有重要的控制作用;孔喉的分选系数与可动流体含量表现为正相关,这主要与致密砂岩储层中孔喉半径分布较宽且分选好的致密砂岩主要以细小孔喉为主有关㊂
关键词:高压压汞;核磁共振;可动流体;致密砂岩;延长组;鄂尔多斯盆地中图分类号:TE122.2㊀㊀㊀㊀㊀
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A
Micro⁃scalepore-throatdistributionsintightsandstone
reservoirsanditsconstraintomovablefluid
ZHONGHongli1,ZHANGFengqi2,ZHAOZhenyu3,WEIChi2,4,LIUYang2
(1.CollegeofGeology&Environment,Xi anUniversityofScienceandTechnology,Xi an,Shaanxi710054,China;
2.SchoolofEarthSciencesandEngineering,Xi anShiyouUniversity,Xi an,Shaanxi710065,China;3.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing100083,China;
4.CCCCFirstHighwayEngineeringCompanyLtd.,Beijing100024,China)
Abstract:Tounderstandtheconstrainsofmulti⁃scalemicroscopicpore-throatdistributionstothemovablefluidintightsandstonereservoirs,high⁃pressuremercuryinjectionandnuclearmagneticresonance(NMR)wereemployedtoobtainthedistributioncharacteristicsofmicro⁃scalepore-throatdistri
butionsofChang6,Chang7andChang8oil⁃bearingsectionsoftheYanchangFormationinthesoutheasternpartoftheYishanslope,OrdosBasin.TheoccurrencesfeatureofmovablefluidintightsandstonereservoirswerealsoinvestigatedbycentrifugalexperimentandtheT2spectrumanalysisofNMR.Resultsshowthatthemicroscopicpore-throatradiusdistributioninthetightsandstonereservoirsofYanchangFormationhasawidedistribution(rangingfrom1.13to3050.80nm),mainlydistributedfrom10to500nm,referringtomicro⁃andnano⁃scalepore-throatsandmainlywerenano⁃scale.Themovablefluidsaturationintightsandstonereservoirsrangedfrom9.83%to25.64%withanaveragevalueof17.53%,indicatingalowcontentintightsandstonereservoirs.Theporosityandpermeabilityofstudiedreservoirswerepositivelycorrelatedtothepore-throatshavingmov
ablefluid,indicatingthephysicalpropertiesofreservoirsplayingaroleincontrollingthedistributionofmovablefluidintightsandstonereservoirs.
收稿日期:2019-08-14;修订日期:2020-12-04㊂
作者简介:钟红利(1979 ),女,博士,讲师,从事储层地质学和地震资料解释方面的研究㊂E⁃mail:497322725@qq.com㊂通信作者:张凤奇(1981 ),男,博士,副教授,从事非常规油气形成机制与富集规律方面的研究㊂E⁃mail:155205417@qq.com㊂
基金项目:国家自然科学基金项目(41502137)㊁国家油气重大专项项目(2017ZX05039-001-003)㊁陕西省自然科学基础研究计划
(2017JM4004)和陕西省教育厅重点实验室科研计划项目(17JS110)联合资助㊂
第43卷第1期2021年1月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质PETROLEUMGEOLOGY&EXPERIMENT
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
Vol.43,No.1
Jan.,2021
Theratioofpore-throatwhichgreaterthan50nm,andratioofpore-throatgreaterthan100nm,themaximumpore-throatradius,peakporethroatradiusetc.,showedapositivecorrelationwiththeporosityofmovablefluidintightsandstonereservoirs.Itcanbeindicatedthatthedistributionofrelativelargerpore-throasts,especiallythoselargerthan100nm,havestrongcontrollingaffectiontotherelativecontentofmovablefluidintightsand⁃stoneres
ervoirs.Thesortingcoefficientofpore-throatispositivelycorrelatedwiththecontentofflexiblefluidduetothewell⁃sortedtightsandstoneswithawidepore-throatradiusdistributionintightsandstonereservoirsaredominatedbyfinepore-throats.
Keywords:high⁃pressuremercuryinjection;nuclearmagneticresonance;movablefluid;tightsandstone;Yan⁃changFormation;OrdosBasin
㊀㊀非常规油气中致密砂岩油气的勘探开发在我国油气勘探领域占据着越来越重要的地位[1-4]㊂其中,鄂尔多斯盆地延长组发育有多套致密砂岩油储层,其孔隙结构较为复杂,主要发育微㊁纳米级孔喉,且以纳米级孔喉为主[5-8],流体在该尺度孔喉中流动性如何?孔隙结构的分布对流体流动性如何影响?目前,在这些方面研究和认识程度较低[9]㊂对国内外文献调研发现,致密砂岩储层的孔隙结构研究方法较多[10-12],这其中核磁共振与高压压汞联合可较好地获取致密砂岩储层中多尺度孔喉的大小分布[13-14];而离心实验和核磁共振结合可较好地分析致密砂岩储层中可动流体的赋存孔喉范围及含量[9,15]㊂本文以鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部延长组长
6㊁长7和长8致密砂岩储层为研究对象,将核磁共振与高压压汞分析测试技术结合,精细表征致密砂岩储层中孔喉大小,利用离心实验和核磁共振T2谱分析相结合,来定量表征致密砂岩储层可动流体的分布,两者结合,揭示致密砂岩储层中孔喉大小分布对可流动流体的控制作用㊂该研究对致密砂岩储层中油气的勘探开发具有一定的指导作用㊂
1㊀实验
1.1㊀实验原理
核磁共振方法研究岩石孔隙结构的理论基础在于流体储层岩石孔隙大小与氢核弛豫率成反比[16]㊂当岩样中孔隙表面对孔隙中流体作用力较强时,岩样中部分流体会处于不可流动状态或束缚状态,它的核磁共振T2弛豫时间较小;反之,流体处于可流动状态或自由状态,它的核磁共振T2弛豫时间较大㊂当对饱和流体的岩样进行核磁共振测试时,得到的横向弛豫时间T2值是岩样孔隙㊁岩石矿物和孔隙中流体的综合体现㊂因此,利用核磁共振T2谱可对岩心孔隙中水的赋存(束缚或可动)状态进行分析,定量给出束缚流体饱和度及可动流体饱和度㊂离心实验中,离心机以不同大小离心力高速旋转,促使岩心孔隙中的可动流体(水/油)克服毛细管力而不断被分离出来,不同大小的离心力值对应不同的岩心孔喉半径值,孔喉半径值与离心力大小之间遵循毛管压力计算公式[15,17-18];本次实验气 水系统的界面张力δ=71.8mN/m,润湿角θ=0ʎ㊂岩样每次离心后都
进行核磁共振T2谱测试,离心实验和核磁共振结合可获得不同孔喉大小区间的可动流体饱和度信息[15]㊂本次离心实验选用4级不同离心力,分别为0.14MPa(21psi),0.29MPa(42psi),1.43MPa(208psi),2.88MPa(417psi),分别对应的孔喉半径大小为1.00,0.50,0.10,0.05μm㊂高压压汞实验是研究致密砂岩储层孔喉结构特征最重要的方法之一㊂实验时将非润湿相汞注入储层孔隙,每个压力点对应一定的累积进汞量,利用毛管压力公式可求出每个压力值对应的孔喉半径值[11],从而计算出不同大小孔喉在岩石孔隙中的体积占比[19]㊂根据进汞饱和度与进汞压力可做出毛管压力曲线,该曲线不仅可以描述岩样连通孔喉的大小分布[20],还可以反映储层孔隙度和渗透率与孔喉大小分布的关系㊂
1.2㊀样品及实验步骤
1.2.1㊀样品
研究区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部,中
生界主力油层为三叠系延长组长6㊁长7㊁长8油
层组,其中,长6和长8油层组储层主要为三角洲
前缘沉积砂体,长7储层则主要为浊积砂体(图1)㊂对6口井40个铸体薄片的观察统计表明:长6㊁长7和长8储层的岩性主要为浅灰色细粒长石砂岩或岩屑长石砂岩;碎屑组成主要为长石,次为石英,再者为岩屑和云母;填隙物主要为(铁)方解石㊁绿泥石和水云母等㊂其储层孔隙度和渗透率均较低,属于典型的致密砂岩储层[10-11](表1)㊂长6 长8储层的面孔率为0 3.8%;孔隙类型主要
㊃87㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
http:ʊwww.sysydz.net㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷㊀㊀
图1㊀鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部研究区位置及地层综合柱状图
Fig.1㊀Locationandcomprehensivestrataprofileofstudyarea,southeasternYishanslope,OrdosBasin
表1㊀鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部研究区核磁共振实验样品基本参数Table1㊀Basicparametersoftestingsamplesfornuclearmagneticresonance
ofstudyarea,southeasternYishanslope,OrdosBasin
样品号井号取心资料
油层组顶深/m岩性常规物性气测孔隙度/%水测孔隙度/%渗透率平均值/(10-3μm2)
核磁共振T2谱转换孔喉分布转化系数/(nm㊃ms-1)最小孔喉半径/nm
最大孔喉半径/nm1M57-1长6908.78砂岩5.155.340.00413.01.
301618.82M57-1长6909.42砂岩6.136.100.02213.01.302333.03M101
幼儿体育游戏教案长7859.98砂岩8.738.350.10410.01.002154.44M66-2长7975.33砂岩5.074.680.0018.0
0.80829.8
5M14-2长7739.24砂岩8.90
8.34
0.12412.01.201793.86M14-2长7742.69砂岩11.2910.790.05117.01.703050.87
M14-2长8
911.94
砂岩
5.595.290.002
6.00.601863.0平均值11.31.13
1949.1为剩余粒间孔㊁溶蚀孔和晶间孔㊂本次实验选取了
4口井中长6㊁长7和长8储层的7块样品,进行饱和水和4级不同离心力核磁共振实验及高压压汞测试,实验样品参数见表1㊂
1.2.2㊀实验仪器及步骤
水仙草本次实验使用的仪器为PC-18型专用岩样离心机以及RecCore-04型岩心核磁共振分析仪㊂实验方法严格按照‘岩心分析方法:SY/T5336-2006“和‘岩样核磁共振参数实验室测量规范:SY/T6490-2014“执行㊂实验在22ħ恒温下开展㊂具体实验步骤如下:(1)岩心洗油,烘干,气测孔隙度,气测渗透率;(2)抽真空加压饱和盐水,利用湿重与干重差计算孔隙度(水测孔隙度),进行核磁共振T2
测量;(3)利用高速离心机,以0.14,0.29,1.43,2.88
MPa离心力对岩心进行离心实验,并分别进行核磁共振T2谱测量;(4)将做完核磁共振测试的
剩余样品分别进行高压压汞测试,与不同离心力下的核磁共振T2谱结合,计算样品不同大小孔喉的分布和不同孔喉半径控制的可动流体㊂欧乐堡在哪里
2㊀实验结果讨论
2.1㊀致密砂岩储层微观孔喉分布特征
核磁共振横向弛豫时间T2与喉道半径r存在幂指数相关关系[14];利用伪毛细管曲线法,通过高
97㊃㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀钟红利,等.致密砂岩储层微观孔喉分布特征及对可动流体的控制作用㊀
压压汞累积频率曲线的标定(图2),可将核磁共振T2谱分布转换为孔喉半径分布[21],它们之间的对应关系可用下式表示:
r=CT2
(1)
式中:r表示孔喉半径,nm;T2为弛豫时间,ms;C为转换系数,nm/ms㊂因此,确定C值之后,就可以将核磁共振T2分布转换为孔喉半径分布㊂通过计算,可得研究区7块核磁共振样品转换系数C值分布在6 17nm/ms,平均值为11.3nm/ms(表1)㊂
小学必背文言文分析7块核磁共振样品的孔喉分布,得到研究区致密砂岩储层最小孔喉半径为0.60 1.70nm,平均值为1.13nm;最大孔喉半径为829.8
3050.8nm,平均值为1949.1nm;主体孔喉半径分布在10 500nm,占全部孔喉的81.2% 95.4%(图
3)㊂因此,鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部延长组长6㊁长7和长8致密砂岩储层主要发育微㊁纳米级孔喉,主体为10 500nm的纳米级孔喉
㊂图2㊀鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部研究区样品5核磁共振T2谱标定
Fig.2㊀T2spectrumcalibrationdiagramofsample5ofstudyarea,southeasternYishanslope,Ordos
Basin
图3㊀鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部研究区7个致密砂岩样品的孔喉半径分布
Fig.3㊀Distributionofpore-throatradiusofseventightsandstonesamplesofstudyarea,southeasternYishanslope,OrdosBasin
2.2㊀致密砂岩储层中的可动流体分布微商评选排名
研究区3个典型致密砂岩样品在不同离心力离心后,核磁共振T2谱形态发生了不同程度的变化(图4-6),主要有3个阶段㊂(1)初始状态:T2
谱在饱和水状态下,3块样品的含水饱和度均为
100%㊂(2)饱和度曲线缓慢变化阶段:当离心力为0.14MPa时,3块样品的含水饱和度变为96.54%,97.79%和98.89%,此时,岩心含水饱和度下降幅度均较小,核磁共振T2谱变化也较小;当离心力为0.29MPa时,3块样品的含水饱和度变为94.54%,
95.39%和96.16%,其含水饱和度下降幅度仍不明显,表明此时样品中还有大量的可动流体未被分离出来㊂(3)饱和度明显变化阶段:当离心力为1.43MPa时,3块样品的含水饱和度变为90.65%,93.10%
和90.31%,岩心含水饱和度变化相对较大,核磁共
振T2谱变化也相对较大;当离心力为2.88MPa时,
3块样品的含水饱和度变为85.39%,86.55%和82.36%,岩心含水饱和度变化最大
图4㊀鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部研究区样品5不同离心力后T2谱分布及含水饱和度变化Fig.4㊀T2spectraldistributionandwatersaturation
variety
ofsample5underdifferentcentrifugalforcesofstudyarea,southeasternYishanslope,OrdosBasin
08㊃石㊀油㊀实㊀验㊀地㊀质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
彩色的梦课文http:ʊwww.sysydz.net㊀
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第43卷㊀㊀
图5㊀鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部研究区样品6不同离心力后T2谱分布及含水饱和度变化Fig.5㊀T2spectraldistributionandwatersaturationvariety
ofsample6underdifferentcentrifugalforcesofstudyarea,southeasternYishanslope,Ordos
Basin
图6㊀鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部研究区样品7不同离心力后T2谱分布及含水饱和度变化特征Fig.6㊀T2spectraldistributionandwatersaturationvariety
ofsample7underdifferentcentrifugalforcesofstudyarea,southeasternYishanslope,OrdosBasin
㊀㊀可动流体T2谱截止值(T2cutoff)及最佳离心力,一般是通过观察不同离心力累积T2谱曲线的变化
趋势[17-18]来确定的㊂本次7块样品最佳离心力取2.86MPa(417psi),离心力累积T2谱曲线水平延伸线与饱和水样T2累积曲线的交点对应T2截止值;7块样品T2截止值分布于3.86635 13.06468ms,平均值7.51ms㊂从不同离心力对应的T2谱累积曲线可看出(图4-6),可动流体在不同大小孔喉中的分布:小于T2cutoff的孔喉流体体积占比,随着离心力的增大,没有明显变化,应主要为束缚态毛细管水;大于T2cutoff的孔喉流体体积,离心力的增加使各孔隙区间中离心出的流体量相差不大,反映这部分孔喉中多为可动流体及以束缚水膜的形式存在的束缚水㊂
研究区7块岩心样品的可动流体饱和度介于
9.83% 25.64%之间,平均值为17.53%(表2),样品可动流体饱和度普遍偏低㊂为了描述可动
流体在整个岩样中的发育程度,求取了可动流体孔隙度(Φm):
Φm=Φ㊃SD(2)
式中:Φ为岩石孔隙度,%,SD为可动流体饱和度,%㊂结果显示研究区7块样品的可动流体孔隙度介于0.49% 1.84%之间,平均值为1.25%㊂可动流体在不同孔喉区间的分布特征如下:java架构师
0.05 0.10μm孔喉所控制的可动流体饱和度为
5.26% 13.68%,平均值为8.88%;0.10 0.5μm孔喉所控制的可动流体饱和度为2.22% 6.78%,平均值为4.21%;0.5 1.0μm孔喉所控制的可动流体饱和度为1.43% 3.39%,平均值为2.47%;大于
1.0μm孔喉所控制的可动流体饱和度为0.45% 3.46%,平均值为1.97%(表2)㊂对比发现,每个测试样品的4个孔喉区间控制的可动流体饱和度不同,其中0.05 0.10μm孔喉区间的最高,大于
1.0μm孔喉区间的普遍最小,而纳米级的0.05 1μm孔喉区间控制的可动流体占总可动流动的76.32% 95.32%,平均值为88.46%㊂综上所述,认
为研究区致密砂岩储层中可动流体主要被0.05
18㊃㊀第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀钟红利,等.致密砂岩储层微观孔喉分布特征及对可动流体的控制作用㊀

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