王 偉,高 峰,康勝松,肖前華,雷登生

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

近年來,致密油開發(fā)快速發(fā)展,國家對(duì)此高度重視[1]。弄清致密油儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及流體可動(dòng)性規(guī)律是保證致密油科學(xué)、合理開發(fā)的關(guān)鍵問題之一[2-5]。通過CT、高壓壓汞、吸附、FIB等測(cè)試技術(shù)能定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征,目前該方面的研究已經(jīng)比較成熟且已經(jīng)有大量的報(bào)道[6-9]。流體可動(dòng)用性是流體多孔介質(zhì)的耦合作用結(jié)果,是反映儲(chǔ)層開發(fā)效果的綜合參數(shù)之一[10-13]。流體可動(dòng)用性特征主要通過核磁共振結(jié)合高速離心技術(shù)進(jìn)行研究,由此可對(duì)不同尺度空間的流體控制量及不同尺度空間的可動(dòng)用量進(jìn)行深入分析[3,14-16]。本文針對(duì)延長油田志定區(qū)塊致密油儲(chǔ)層開展微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及流體可動(dòng)用性研究。利用最新的高壓壓汞(400 MPa)技術(shù)對(duì)目標(biāo)區(qū)塊微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析;利用核磁共振結(jié)合高速離心的方式研究流體微觀賦存及動(dòng)用特征,結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)特征分析影響流體可動(dòng)用性的內(nèi)在控制因素[5,13,14]。

1 材料和方法

實(shí)驗(yàn)用巖樣來自延長油田志定區(qū)塊,共選取了不同滲透率級(jí)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(chǔ)層。

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),另外一部分做核磁共振-離心實(shí)驗(yàn),這樣便于對(duì)比分析。

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

表1 巖樣基礎(chǔ)物性參數(shù)

2 數(shù)據(jù)分析與討論

2.1 微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過高壓壓汞測(cè)試,可以得到孔隙分布以及平均喉道、主流喉道等關(guān)鍵參數(shù)。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(biāo)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(gè)數(shù)量級(jí),亞微米級(jí)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(xiàn)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(jí)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(jí)向亞微米級(jí)、微米級(jí)移動(dòng)。

圖1 不同滲透率級(jí)別樣品孔隙半徑分布特征

通過孔徑分布,可以計(jì)算得到不同尺度空間孔隙含量,以及不同尺度空間孔隙對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)。通過統(tǒng)計(jì)可知,目標(biāo)儲(chǔ)層孔隙大部分為亞微米級(jí)和微米級(jí)孔隙,隨著滲透率增大,亞微米級(jí)孔隙逐漸增多。根據(jù)孔隙分布可以計(jì)算得到單個(gè)喉道的滲透率貢獻(xiàn)率分布。統(tǒng)計(jì)分析知,滲透率貢獻(xiàn)主要來源于亞微米級(jí)孔隙。特別對(duì)于滲透率極低的樣品,滲透率貢獻(xiàn)還得依靠納米級(jí)孔隙,可見滲透率極低的儲(chǔ)層動(dòng)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(xiàn)率

計(jì)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(shì),平均喉道小于0.4 μm,主流喉道處于0.1～1 μm。說明儲(chǔ)層主要依靠亞微米級(jí)空間進(jìn)行滲流,目標(biāo)儲(chǔ)層極難動(dòng)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(chǔ)層極其致密,這將會(huì)導(dǎo)致流體極難動(dòng)用,通過核磁共振結(jié)合高速離心可研究不同尺度空間流體動(dòng)用特征。

2.2 流體可動(dòng)用性特征

不同離心力對(duì)應(yīng)不同大小的孔徑,每次離心前后進(jìn)行核磁共振測(cè)試,通過分析不同狀態(tài)下的核磁T2圖譜,可計(jì)算得到不同尺度空間流體的賦存規(guī)律以及動(dòng)用規(guī)律。本研究選取0.138、0.276、1.379、2.759 MPa等4個(gè)級(jí)別的離心力進(jìn)行離心,這4個(gè)級(jí)別離心力對(duì)應(yīng)的喉道半徑依次為1、0.5、0.1和0.05 μm。本次對(duì)16個(gè)樣品全部進(jìn)行離心及核磁測(cè)試,這樣將比通過標(biāo)定T2截止值進(jìn)行計(jì)算更準(zhǔn)確。

測(cè)試發(fā)現(xiàn),隨著離心力增大,樣品內(nèi)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(shí),如果需要標(biāo)定T2截止值,可選用417Psi作為T2截止值標(biāo)定時(shí)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(jìn)行核磁測(cè)試,可以得到目標(biāo)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(biāo)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?yàn)橛曳?左鋒變化不明顯,說明流體動(dòng)用主要發(fā)生在較大孔隙內(nèi)部。

圖7 典型T2譜分布圖

通過計(jì)算可知(圖8、9),可動(dòng)流體百分?jǐn)?shù)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(jí)喉道(<0.1 μm)所控制的流體體積隨滲透率的增加呈現(xiàn)減小趨勢(shì),70%以上的流體控制在納米級(jí)空間里面。亞微米級(jí)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(shì)。微米級(jí)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(dòng)流體份額

不同尺度空間流體含量及可動(dòng)用量,與前文孔隙結(jié)構(gòu)研究的認(rèn)識(shí)是一致的,由于樣品及其致密,到時(shí)大部分流體賦存與納米級(jí)空間,而可動(dòng)用流體卻大部分來自亞微米空間,說明儲(chǔ)層大部分流體極難動(dòng)用,總的可動(dòng)用量基本在35%以下。

3 結(jié) 論

(1)目標(biāo)區(qū)塊極其致密,儲(chǔ)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(jí),說明儲(chǔ)層將會(huì)極難動(dòng)用。

(2)通過離心結(jié)合核磁共振測(cè)試發(fā)現(xiàn),目標(biāo)儲(chǔ)層T2譜可分為3類,流體動(dòng)用主要發(fā)生在右峰,即大孔隙內(nèi)。

(3)儲(chǔ)層流體70%以上賦存于納米級(jí)孔隙,儲(chǔ)層可動(dòng)用量處于35%以下,大部分可動(dòng)流體來自亞微米空間,納米級(jí)空間的流體極難動(dòng)用。