恒速壓汞及核磁共振在低滲透儲(chǔ)層評價(jià)中的應(yīng)用

崔連訓(xùn)

（中國石化河南油田分公司 采油二廠，河南 唐河473400）

1 寶北區(qū)塊的基本情況及主力層

寶北區(qū)塊［1］構(gòu)造上為長軸狀高陡背斜，東北翼陡（30°～50°）、西南翼緩（12°～13°），長短軸之比為6∶1～6.3∶1。構(gòu)造圈閉面積3.5～4.9km2，閉合高度100m，內(nèi)部小斷層發(fā)育，落實(shí)各級斷層22條，油氣水分布主要受背斜控制。平均孔隙度為13%，平均滲透率為19×10－3μm2，主要油層平均滲透率為30×10－3μm2左右。平均有效厚度／砂層厚度，寶北I油組為7.75／12.7，Ⅱ油組為24.5／37.6，Ⅲ油組為23／36.6。地質(zhì)儲(chǔ)量為8.864 2×106t，可采儲(chǔ)量2.216 2×106t，最終采收率標(biāo)定為25%；到2007年底，采出程度為15.3%，剩余可采儲(chǔ)量為9.7%?，F(xiàn)在處于非主力層起主要貢獻(xiàn)階段。

統(tǒng)計(jì)了寶浪油田寶北區(qū)塊所有1 325塊樣品的滲透率，進(jìn)行了分析研究。從圖1中可以看出：滲透率＜1×10－3μm2的樣品占17%，1×10－3～10×10－3μm2的占42%，＞10×10－3μm2的占41%；也就是＜10×10－3μm2的特低滲樣品占全部的近60%。

圖1 滲透率統(tǒng)計(jì)圖Fig.1 Permeability charts

統(tǒng)計(jì)資料表明，特低滲儲(chǔ)層占了絕對多數(shù)，從微觀劃分來說，開發(fā)中后期它們不是該區(qū)的主力層，但非主力層對于油田后續(xù)的開采具有重要意義。對于早期開采，該區(qū)塊的主力層滲透率較好，因此，提供產(chǎn)量的主要儲(chǔ)層滲透率都在10×10－3μm2以上；但是中后期改區(qū)塊的產(chǎn)量主要由滲透率＜10×10－3μm2的儲(chǔ)層提供。

從資料及研究可知，滲透率＜10×10－3μm2的儲(chǔ)層開發(fā)技術(shù)政策界限、開發(fā)指標(biāo)計(jì)算、開發(fā)措施等與平均為近30×10－3μm2儲(chǔ)層的開發(fā)技術(shù)政策界限、開發(fā)指標(biāo)計(jì)算等是不一樣的。該區(qū)塊目前生產(chǎn)技術(shù)政策界限是以滲透率為近30×10－3μm2來制定的，比如井距。根據(jù)資料：＜10×10－3μm2的儲(chǔ)層為非主力層，而這樣的非主力層占了近60%。到2007年底，寶北區(qū)塊的采出程度大概是15%，標(biāo)定的最終采收率為25%，說明還有10%的剩余可采儲(chǔ)量。前期開采中，占40%的主力層已經(jīng)貢獻(xiàn)了近15%，當(dāng)然這也有一小部分是非主力層的；那么，剩余的10%中的絕大部分就應(yīng)該來自這些非主力儲(chǔ)層。

資料［2］還認(rèn)為：＜1×10－3μm2的儲(chǔ)層定義為蓋層，武漢地質(zhì)大學(xué)研究者認(rèn)為＜3×10－3μm2的儲(chǔ)層就是蓋層。但是，通過現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的研究和現(xiàn)場實(shí)踐，＜1×10－3μm2的儲(chǔ)層仍然具有開采價(jià)值，長慶油田已經(jīng)證明了這點(diǎn)。有學(xué)者［3］通過對大港、長慶等油田的統(tǒng)計(jì)，對低滲透儲(chǔ)層蓋層的劃分上限為0.08×10－3μm2。對于中高滲透層，也許1×10－3μm2的儲(chǔ)層不具有開發(fā)價(jià)值；但對于特低滲儲(chǔ)層，滲透率為1×10－3μm2的儲(chǔ)層是否具有開發(fā)價(jià)值則需要進(jìn)行重新認(rèn)識。本文將通過恒速壓汞技術(shù)和核磁共振技術(shù)來對這一問題進(jìn)行研究和闡述。

如果用平均值為25×10－3～30×10－3μm2的滲透率來代替數(shù)量并不是少數(shù)的滲透率＜10×10－3μm2的儲(chǔ)層來評價(jià)和計(jì)算各參數(shù)，顯然是有高估的可能。但這樣高的平均滲透率本身沒有問題，也就是它針對的是較好的儲(chǔ)層開發(fā)，只是忽略了相當(dāng)數(shù)量的特低滲儲(chǔ)層。因此，需要對不同層位的滲透率和可動(dòng)流體飽和度有準(zhǔn)確的認(rèn)識，從而為開發(fā)不同層位的技術(shù)政策界限提供依據(jù)。

2 恒速壓汞技術(shù)

恒速壓汞［3－5］較之普通壓汞的優(yōu)點(diǎn)在于它能準(zhǔn)確直接測量孔隙和喉道的大小及分布，而普通壓汞技術(shù)則是通過壓汞曲線求得孔喉的籠統(tǒng)信息。對于高滲透油藏來說，孔喉的籠統(tǒng)信息足以描述和認(rèn)識該儲(chǔ)層的流動(dòng)特性；但是低滲和特低滲油藏需要準(zhǔn)確知道喉道信息而不是孔隙，因?yàn)楹淼来笮∈堑蜐B透油藏滲透率的控制性因素。

圖2與圖3分別是儲(chǔ)層孔隙半徑和平均喉道半徑與滲透率關(guān)系曲線。對比研究平均喉道半徑與平均孔隙半徑與滲透率的關(guān)系，結(jié)果顯示：氣測滲透率與孔隙半徑關(guān)系不明顯，無論滲透率怎么變化，平均孔隙半徑基本保持不變；而滲透率與平均喉道半徑存在明顯的相關(guān)關(guān)系，并隨著氣測滲透率的增加而增加。結(jié)合前面的孔隙與喉道的分布特征，說明了儲(chǔ)層滲透率主要受喉道控制而不是受孔隙控制。對于低滲透礫巖來說，喉道是儲(chǔ)層滲透率的控制性因素，對于儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)該主要集中于喉道特征的研究。

圖2 孔隙分布曲線圖Fig.2 Curves of porosity distribution

圖3 喉道分布曲線圖Fig.3 Curves of throat distribution

圖4和圖5顯示滲透率與孔隙半徑之間沒有明顯的相關(guān)性，無論滲透率大小，其平均孔隙半徑都沒有明顯變化；但滲透率與喉道半徑則具有很好的相關(guān)性，滲透率越大，其平均喉道半徑越大。

根據(jù)資料對本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分類（＜10×10－3μm2的儲(chǔ)層，表1）。從表1中可以看出：Ⅳ類儲(chǔ)層占了50%，說明非主力儲(chǔ)層的開采難度較大。當(dāng)喉道＜0.5μm時(shí)，滲透率也＜0.5×10－3μm2就認(rèn)為開采非常困難。

圖4 滲透率與平均孔隙半徑關(guān)系Fig.4 The relationship between permeability and average pore radius

圖5 滲透率與平均喉道半徑關(guān)系Fig.5 The relationship between permeability and average throat radius

表1 儲(chǔ)層分類Table 1 Reservoir classification

3 核磁共振技術(shù)

3.1 對可動(dòng)流體飽和度的研究

對飽和流體（水或油）的巖樣進(jìn)行核磁共振T2測量時(shí)，得到的T2弛豫時(shí)間大小取決于流體分子受到孔隙固體表面作用力的強(qiáng)弱，因此，T2弛豫時(shí)間的大小是孔隙（孔隙大小、孔隙形態(tài)）、礦物（礦物成分、礦物表面性質(zhì)）和流體（流體類型、流體黏度）等因素的綜合反映，利用巖樣內(nèi)流體的核磁共振T2弛豫時(shí)間的大小及其分布特征，可對巖樣孔隙內(nèi)流體的賦存狀態(tài)進(jìn)行分析［6－11］。當(dāng)流體受到孔隙固體表面的作用力很強(qiáng)時(shí)（如微小孔隙內(nèi)的流體或較大孔隙內(nèi)與固體表面緊密相接觸的流體），流體的T2弛豫時(shí)間很短，流體處于束縛或不可動(dòng)狀態(tài)，稱之為束縛流體或不可動(dòng)流體。反之，當(dāng)流體受到孔隙固體表面的作用力較弱時(shí)（如較大孔隙內(nèi)與固體表面不是緊密相接觸的流體），流體的T2弛豫時(shí)間較大，流體處于自由或可動(dòng)狀態(tài)，稱之為自由流體或可動(dòng)流體。

對寶北區(qū)塊24塊巖心可動(dòng)流體飽和度與滲透率關(guān)系的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（圖6）可以清楚地發(fā)現(xiàn)：儲(chǔ)層的可動(dòng)流體飽和度隨滲透率的增加而增加，呈現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)滲透率（K）為0.1×10－3μm2＜K＜1×10－3μm2，可動(dòng)流體飽和度（sφ）為20%＜sφ＜40%；當(dāng)滲透率≥1×10－3μm2，可動(dòng)流體飽和度≥40%。通過多年的研究認(rèn)為：可動(dòng)流體飽和度≤20%（對應(yīng)滲透率≤0.1×10－3μm2）時(shí)，基本不具有開采價(jià)值。從圖6可以看出，該區(qū)滲透率基本為?0.1×10－3μm2，說明該區(qū)具有一定的開采價(jià)值。

圖6 滲透率與可動(dòng)流體飽和度關(guān)系Fig.6 The relationship between permeability and movable fluid saturation

3.2 對不同級別孔隙內(nèi)流體動(dòng)用程度研究

從圖7可以看出，小孔隙的采出程度與大中孔隙的采出程度是相反的。隨著滲透率的增大，小孔隙的采出程度逐漸降低，而大中孔隙的采出程度則逐漸增加。

圖7 滲透率與采出程度關(guān)系Fig.7 The relationship between permeability and degree of recovery

在低滲透巖心中，小孔隙小喉道主要靠毛細(xì)管的滲吸作用。而在高滲透率巖心中，滲流速率較快，流體從大孔隙大喉道中竄流，因此，小孔隙幾乎不可能形成滲吸原理。對于低滲透巖心水驅(qū)油過程中，驅(qū)替速度非常慢，因此，對于親水巖石來說，水就沿著孔道壁優(yōu)先前進(jìn)；最終，在孔隙喉道壁面形成一層水膜，將非潤濕相的油包裹在中間，因此，大孔隙中的油就很少采出。這主要靠的是巖石的潤濕性原理，而不是驅(qū)替原理。對于高滲透巖心水驅(qū)過程中，驅(qū)替速度較快，盡管是親水巖石，但水還沒有來得及沿孔道壁面前進(jìn)而被外力所驅(qū)替，因此，大孔道中的油在水驅(qū)的作用下而被采出，它靠的是驅(qū)替力，而潤濕性原理在這里基本不會(huì)得到明顯的體現(xiàn)。

4 結(jié)論及認(rèn)識

a.寶北區(qū)塊的主力層平均滲透率為近30×10－3μm2，占整個(gè)區(qū)塊的40%，非主力層為滲透率＜10×10－3μm2，占整個(gè)區(qū)塊的60%。＜10×10－3μm2的特低滲儲(chǔ)層的滲流機(jī)理與較高滲透率的滲流機(jī)理具有較大差別，因此，后續(xù)開發(fā)技術(shù)政策及指標(biāo)計(jì)算等應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

b.通過恒速壓汞研究，喉道才是儲(chǔ)層滲透率的控制性因素，而非孔隙。寶北區(qū)塊非主力層喉道物性一般。

c.通過核磁共振研究，寶北區(qū)塊的可動(dòng)流體飽和度整體較好，說明具有較大開發(fā)潛力。

d.隨著滲透率的增大，小孔隙內(nèi)的采出程度逐漸降低，而大中孔隙的采出程度則逐漸增加。這主要是由于驅(qū)替速度引起的滲流機(jī)理不同所造成的。

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