紅河油田長8致密砂巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)及可動流體飽和度特征研究

高 輝

（中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

紅河油田位于鄂爾多斯盆地西緣天環(huán)向斜的南段，構(gòu)造平緩西傾，南東高、北西低。上三疊統(tǒng)延長組長8油層是該區(qū)主力油層，主要發(fā)育三角洲前緣水下分流河道，巖性為長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖[1–2]，儲層平均孔隙度為10.7%，平均滲透率為0.4×10-3μm2，屬于低孔特低滲儲層?？碧介_發(fā)實踐表明，研究區(qū)長8儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征十分復(fù)雜，產(chǎn)量遞減率快，滲流機理認識不清，注水補充能量未能實現(xiàn)有效開發(fā)，因此，明確孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響因素是改善致密油儲層的關(guān)鍵。目前常規(guī)壓汞實驗獲取的孔喉特征參數(shù)無法實現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)的精確表征，影響了對致密油儲層的深入認識。恒速壓汞提出的進汞模型與致密油儲層孔隙結(jié)構(gòu)相似，同時低速進汞速度保證了準靜態(tài)進汞過程，實現(xiàn)孔隙與喉道的區(qū)分[3–9]。

本文以紅河油田長8儲層為例，選取三種滲透率不同的樣品，通過恒速壓汞對微觀孔隙結(jié)構(gòu)進行精確表征，結(jié)合核磁共振實驗手段，對該區(qū)滲流能力的影響因素開展定量分析，對孔隙結(jié)構(gòu)特征的深入認識及工程工藝措施的制定具有一定的意義。

1 微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

紅河油田長8儲層孔隙類型多樣，以殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔為主，少量晶間孔、微裂縫?？紫栋霃皆?0～150 μm之間均有分布且分布極其不均，平均孔隙半徑33.09 μm，儲層面孔率總體較低，平均為6.3%；喉道中值半徑0.21 μm，喉道類型以縮頸型、片狀和彎片狀為主，孔喉組合為中孔微喉，配位數(shù)0.59，連通性差。

2 孔隙結(jié)構(gòu)特征分析

為了定性分析孔隙結(jié)構(gòu)特征，從研究區(qū)目的層段選取8塊樣品進行恒速壓汞實驗，同時為進一步比較不同滲透率級別孔隙結(jié)構(gòu)特征的差異，將樣品分為 3組，A組樣品滲透率為 0.1×10-3～0.3×10-3μm2，B 組樣品滲透率為 0.3×10-3～0.5×10-3μm2，C組樣品滲透率為 0.5×10-3～1.0×10-3μm2，3組樣品代表該區(qū)3種類型儲層。恒速壓汞實驗是以非常低的速度進汞，通過毛管壓力的改變區(qū)分孔喉大小，最終獲得有關(guān)孔隙數(shù)量、喉道數(shù)量、孔喉比、孔道大小等眾多參數(shù)（表1）。

2.1 孔隙半徑分布特征

由恒速壓汞實驗得出，紅河油田長8儲層孔隙半徑80～170 μm，峰值約為110 μm，曲線呈正態(tài)分布（圖1）。隨著滲透率的增加，孔隙半徑的主要分布區(qū)間、峰值沒有明顯變化，并且平均孔隙半徑與物性不具相關(guān)性（圖2），孔隙半徑不是影響儲層物性的因素。

表1 代表樣品恒速壓汞孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

圖1 平均孔隙半徑分布曲線

2.2 喉道半徑分布特征

與孔隙半徑分布曲線相比，喉道半徑分布曲線有較大的差異（圖3）。滲透率0.1×10-3～0.3×10-3μm2的3塊樣品，喉道半徑為0.2～1.0 μm；滲透率為0.3×10-3～0.5×10-3μm2的2塊樣品，喉道半徑為0.3～1.8 μm，開始出現(xiàn)大于1.0 μm的喉道；滲透率為0.5×10-3～1.0×10-3μm2的3塊樣品，喉道半徑為0.3–3.3 μm，大于1 μm的喉道逐漸增多。

隨著滲透率的增加，喉道半徑的分布范圍有明顯變寬，小喉道數(shù)量逐漸減少，大喉道數(shù)量明顯增加，但致密砂巖儲層喉道總體分布比較窄，主體為0.3～1.0 μm，不同滲透率儲層的喉道分布有差異，滲透率越小，喉道分布越窄，并且越集中于小喉道。當(dāng)滲透率大于0.3×10-3μm2時，開始出現(xiàn)1 μm以上喉道，滲透率越大，喉道分布越分散，大喉道分布逐漸增加；當(dāng)滲透率接近1.0×10-3μm2時，平均喉道半徑大于 1 μm，此時可實現(xiàn)水驅(qū)。這與礦場試驗效果基本一致，在大慶外圍及長慶油田的水驅(qū)開發(fā)實踐得到證明。

圖2 平均孔隙半徑與孔隙度、滲透率關(guān)系

平均喉道半徑與孔隙度的正相關(guān)性一般（相關(guān)系數(shù)0.515 1），與滲透率的對數(shù)相關(guān)性很好（相關(guān)系數(shù) 0.917 4），通過對趨勢線分析，當(dāng)喉道半徑大于0.84 μm，滲透率大于0.5×10-3μm2時，滲透率隨喉道半徑變化趨勢逐漸變緩（圖4）。分析表明，平均喉道半徑是影響滲透率的主要因素，當(dāng)滲透率小于0.5×10-3μm2時，主要受平均喉道半徑影響；當(dāng)滲透率大于0.5×10-3μm2時，影響因素逐漸復(fù)雜化。

2.3 孔喉半徑比變化特征

致密油孔喉半徑比分布范圍比較廣，不同滲透率孔喉半徑分布存在差異，滲透率為0.1×10-3～0.3×10-3μm2的樣品，孔喉半徑比為224～275；滲透率為0.3×10-3～0.5×10-3μm2的樣品，孔喉半徑比為 138～160；滲透率為 0.5×10-3～1.0×10-3μm2的樣品，孔喉半徑比為92～150。

圖3 平均喉道半徑分布曲線

綜合分析表明，平均孔喉半徑比與孔隙度、滲透率呈負相關(guān)性，隨著孔喉半徑比減小，物性明顯改善（圖5），表明孔喉半徑比是影響滲透率的因素之一。從變化趨勢分析，滲透率越大，孔喉半徑比對滲透率的影響越大。從滲流角度分析，孔喉半徑比較大時，單個孔隙被小喉道控制，孔隙內(nèi)的油氣難以流經(jīng)喉道驅(qū)替出，很多孔隙成為無效孔隙，采收率低；隨著孔喉半徑比減小，單個孔隙被大喉道控制，孔隙中流體更容易驅(qū)替。針對超低滲儲層，孔喉半徑比與滲透率呈良好相關(guān)性，同時這也表明與特低滲、一般低滲儲層相比，超低滲儲層賈敏效應(yīng)更加明顯，可以通過工藝措施，增大喉道半徑，降低喉道半徑比，改善致密油開發(fā)效果[10–11]。

圖4 平均喉道半徑與孔隙度、滲透率關(guān)系

圖5 平均孔喉半徑比與孔隙度、滲透率關(guān)系

3 微觀孔隙結(jié)構(gòu)對可動流體飽和度的影響

3.1 可動流體飽和度

在恒速壓汞實驗基礎(chǔ)上，對同一批樣品進行了核磁共振實驗。從測試結(jié)果來看，紅河油田的核磁圖譜以雙峰形態(tài)為主，表明該儲層中存在兩種或更多的孔隙結(jié)構(gòu)類型；從整體規(guī)律來分析，隨著巖心滲透率的增加，T2譜的高峰值逐漸向高值區(qū)移動，且峰值升高，表明隨著滲透率的增加，可動流體部分越來越多。從整個趨勢分析，紅河長8儲層只有在滲透率大于 1.0×10-3μm2時才會出現(xiàn)左右峰相當(dāng)，可動流體才能實現(xiàn)水驅(qū)。

3.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與可動流體飽和度的關(guān)系

紅河油田長8儲層可動流體飽和度低，僅35.6%（表 2），為了明確導(dǎo)致可動流體飽和度低的原因，同時考慮到孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)中喉道半徑、孔喉半徑比與滲透率的關(guān)系，選取這2個參數(shù)分析其對可動流體飽和度的影響。分析表明，滲透率與可動流體飽和度具有明顯正相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)0.873 7）（圖6），其中，A組（0.1×10-3～0.3×10-3μm2）可動流體飽和度約為 31.20%，B 組（0.3×10-3～0.5×10-3μm2）可動流體飽和度約為38.38%，C組（0.5×10-3～1.0×10-3μm2）可動流體飽和度約為 40.30%；同時，平均喉道半徑與可動流體飽和度呈較好正相關(guān)性（相關(guān)系數(shù) 0.803 5），平均孔喉半徑比與可動流體飽和度呈較好負相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)0.708 0）（圖7）。故滲透率是可動流體飽和度的主要影響因素，喉道半徑、平均孔喉半徑比是影響可動流體飽和度差異的根本原因。

4 結(jié)論

（1）紅河油田長8儲層平均孔隙度為10.7%，平均滲透率 0.4×10-3μm2，屬于低孔超低滲儲層?？紫额愋投鄻?，以殘余粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔為主；喉道類型以縮頸型、片狀和彎片狀為主，孔喉組合為中孔微喉，整體連通性差。

（2）長8致密砂巖儲層孔隙半徑與滲透率無明顯相關(guān)性，喉道半徑與滲透率呈正相關(guān)，孔喉半徑比與滲透率呈負相關(guān)。隨喉道半徑增大，孔喉半徑比減小，滲透率增大；當(dāng)滲透率小于0.5×10-3μm2時，喉道半徑是影響滲透率的主要因素，隨著滲透率增大，孔喉半徑比影響程度逐漸增大。

（3）長8致密砂巖儲層可動流體飽和度低，僅為35.60%。隨著滲透率的降低，可動流體部分越少。喉道半徑、孔喉半徑比與可動流體飽和度呈相關(guān)性，是造成可動流體飽和度差異的原因；隨著喉道半徑增大、孔喉半徑比減小，可動流體飽和度增大。

圖6 可動流體飽和度與滲透率關(guān)系

表2 樣品恒速壓汞孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

圖7 可動流體飽和度與平均喉道半徑、平均孔喉半徑比關(guān)系