低滲透儲(chǔ)層孔吼半徑下限的確定方法

韓連濱

[摘 要]孔吼半徑是影響滲透率大小的重要因素，在油氣藏開發(fā)評(píng)價(jià)中具有重要意義?？缀鸢霃较孪薜拇_定有多種方法，本文綜述了在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上三種確定孔吼半徑下限的方法，并以勝利油區(qū)低滲透油藏為例進(jìn)行說明。

[關(guān)鍵詞]孔吼半徑；壓汞；J函數(shù)；低滲透

中圖分類號(hào)：TE112.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）29-0353-01

引言

巖石的孔隙可分為孔隙和吼道兩部分。吼道的大小對(duì)巖石的滲透率起決定作用。油氣是否能在一定的壓差下從巖石中流出取決于吼道的粗細(xì)[1]，即孔喉半徑的大小。儲(chǔ)層流動(dòng)孔喉下限即最小流動(dòng)孔喉半徑，是指半徑小于該下限值的孔隙空間對(duì)滲透率無貢獻(xiàn)，存在于低于該下限值孔隙空間內(nèi)的流體不參與流動(dòng)。儲(chǔ)層流動(dòng)孔喉下限的大小對(duì)低滲透儲(chǔ)層儲(chǔ)量評(píng)價(jià)及開發(fā)方案的確定具有重要的意義。毛管壓力曲線是反映儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的重要資料，可以根據(jù)毛管壓力測(cè)試資料對(duì)巖石微觀孔喉結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定油氣的最小流動(dòng)孔喉半徑，具體可以采用三種方法來決定。

1 樣品統(tǒng)計(jì)分析法

根據(jù)含油性下限和孔隙度、滲透率下限研究結(jié)果，將壓汞實(shí)驗(yàn)樣品按照有效樣品和無效樣品進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，根據(jù)有效樣品的孔喉半徑最小值確定。根據(jù)濟(jì)陽凹陷渤南油田濁積巖儲(chǔ)層、利津洼陷灘壩砂儲(chǔ)層和鹽家油田砂礫巖儲(chǔ)層的巖性樣品分析結(jié)果，其孔喉半徑下限值分別為0.22μm、0.19μm、0.28μm。

2 壓汞資料與油基泥漿取心資料對(duì)比確定

在水潤(rùn)濕系統(tǒng)中，油（氣）主要分布于大喉道連通的孔隙體積中，而水則占據(jù)小喉道連通的孔隙體積。油（氣）水分布的孔喉半徑臨界值就稱為最小有效含油孔喉半徑或流動(dòng)孔喉半徑下限。利用壓汞資料計(jì)算，并與油基泥漿取心分折資料相對(duì)比，可以確定最小有效含油孔喉半徑值。這是陸上油田常用的方法。具體方法是首先根據(jù)壓汞毛管壓力資料計(jì)算小于一定孔喉半徑，例如小于0.09μm，0.19μm，0.38μm，0.5μm，0.76μm等的累積孔隙體積，分別與空氣滲透率建立關(guān)系曲線，同時(shí)用油藏的油基泥漿取心分析的原始含水飽和度與空氣滲透率作出關(guān)系圖，兩者進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)小于某一孔喉半徑的孔隙體積--滲透率滲的關(guān)系曲線與實(shí)測(cè)含水飽和度-滲透率的關(guān)系圖趨勢(shì)基本一致時(shí)，這一孔喉半徑印即被確定為該藏的最小有效含油孔喉半徑或流動(dòng)孔喉半徑的下限值[2][3]。

利用濟(jì)陽坳陷濁積巖油藏的油基泥漿取心井義3-7-7和密閉取心井樊31-10的物性和壓汞資料，通過這種方法進(jìn)行分析，得出兩個(gè)地區(qū)最小有效含油孔喉半徑分別為0.19μm和0.09μm。

3 利用purcell法確定

Purcell 法從壓力與進(jìn)汞量角度反映不同孔喉半徑對(duì)滲透能力的貢獻(xiàn)，當(dāng)孔喉半徑對(duì)累計(jì)滲透率貢獻(xiàn)值達(dá)足夠大（99.9%）時(shí)，對(duì)應(yīng)的孔喉半徑即為此層的最小流動(dòng)孔喉半徑[3]。

3.1 平均毛管壓力曲線求取

毛管壓力曲線的形狀和位置的高低受儲(chǔ)層巖石類型、孔隙度和滲透率的影響。實(shí)驗(yàn)中的每塊樣品只能代表油藏中某點(diǎn)的情況，需要把具有相同性質(zhì)的毛管壓力曲線平均為一條代表油藏特征的毛管壓力曲線，才能有利的反映儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能及其微觀非均質(zhì)情況。

J函數(shù)是根據(jù)毛管力公式和滲透率與平均孔喉半徑關(guān)系式推出的一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的無因次函數(shù)，它是把流體界面張力、巖石潤(rùn)濕性及滲透率、孔隙度等影響綜合在一起表征油層的毛管壓力曲線特征的函數(shù)。J函數(shù)的表達(dá)式如下：

對(duì)于壓汞法測(cè)毛管壓力曲線，J函數(shù)可以表示為：

選用鹽家油田油田低滲透儲(chǔ)層4口井577個(gè)樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行J函數(shù)處理。得到一條平均J函數(shù)曲線。

對(duì)所有壓汞樣品進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，得到孔隙度平均值7.735%，滲透率平均值0.788mD，利用J函數(shù)曲線，可以得到平均毛管壓力曲線：

3.2 利用滲透率貢獻(xiàn)值求取最小流動(dòng)孔喉半徑

首先求取某一大小的吼道對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)值，然后根據(jù)不同孔喉半徑的孔隙空間對(duì)應(yīng)的滲透率累積貢獻(xiàn)值確定最小流動(dòng)孔喉半徑。公式如下：

式中：是滲透率累積貢獻(xiàn)，%；是滲透率區(qū)間貢獻(xiàn)值，%；為區(qū)間進(jìn)汞量。

取累積滲透率貢獻(xiàn)值99.9%對(duì)應(yīng)的平均毛管壓力為2.4517Mpa，最小流動(dòng)孔喉半徑為0.3。

同樣的方法計(jì)算得到了利津洼陷灘壩砂儲(chǔ)層孔喉半徑下限。根據(jù)利津洼陷7口井的壓汞資料，經(jīng)J函數(shù)處理后，得到儲(chǔ)層的平均毛管壓力曲線，根據(jù)孔喉半徑對(duì)滲透率累積貢獻(xiàn)值曲線，當(dāng)滲透率累積貢獻(xiàn)值為99.9%時(shí)，對(duì)應(yīng)的毛管壓力為4.1456Mpa，孔喉半徑為0.178μm。

根據(jù)渤南油田4口井的壓汞資料，經(jīng)J函數(shù)處理后，得到儲(chǔ)層的平均毛管壓力曲線圖，根據(jù)孔喉半徑對(duì)滲透率累積貢獻(xiàn)值曲線，當(dāng)滲透率累積貢獻(xiàn)值為99.9%時(shí)，對(duì)應(yīng)的毛管壓力為3.6091Mpa，孔喉半徑為0.2038μm。

4 總結(jié)

通過利用樣品統(tǒng)計(jì)分析法、壓汞資料與油基泥漿（密閉）取心資料對(duì)比確定法、purcell法對(duì)勝利油區(qū)渤南油田低滲透砂巖儲(chǔ)層實(shí)際資料繼續(xù)分析，利用三種方法所得的孔吼半徑下限分別為0.22μm、0.19μm和0.21μm，結(jié)果相差不大，這也從側(cè)面證明了方法的可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] 張厚福，方朝亮等.石油地質(zhì)學(xué).北京：石油工業(yè)出版社[M]. 1999

[2] 高陽，蔣裕強(qiáng)，楊長(zhǎng)城等.最小流動(dòng)孔喉半徑法確定低滲儲(chǔ)層物性下限[J].科技導(dǎo)報(bào)，2001，29（04）：34-38.

[3] 時(shí)宇，楊正明，黃延章.儲(chǔ)層流動(dòng)孔喉下限研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，31（6）：42-44.