張亞?wèn)|，高光輝，劉正鵬，廖海于，汪廣輪,丁長(zhǎng)燦，馬宏偉，李澤亮

(1.中國(guó)石油 長(zhǎng)慶油田分公司 勘探事業(yè)部，西安 710018； 2.川慶鉆探工程有限公司 長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司，西安 710018； 3.中國(guó)石油 長(zhǎng)慶油田分公司 第十二采油廠，西安 710018； 4.中國(guó)石油 長(zhǎng)慶油田分公司 第三采油廠，銀川 750000； 5.中國(guó)石油 長(zhǎng)慶油田 蘇里格南作業(yè)分公司，西安 710018)

隨著非常規(guī)油氣藏勘探開(kāi)發(fā)的深入，作為致密油藏重要組成部分的致密砂巖油藏顯示出了廣闊的勘探開(kāi)發(fā)前景[1-2]。致密砂巖油藏主要特征為：巖性細(xì)，泥質(zhì)含量高；儲(chǔ)層巖性致密，非均質(zhì)性強(qiáng)；孔喉中原油充注不飽滿，油藏壓力異常低；油藏流體分布受儲(chǔ)層物性及巖性控制強(qiáng)[3-4]。開(kāi)展致密砂巖油藏流體賦存特征及其差異性研究，對(duì)于改善該類油藏的開(kāi)發(fā)效果具有重要意義。

核磁共振技術(shù)，結(jié)合高速離心實(shí)驗(yàn)可以得到巖石多孔介質(zhì)內(nèi)不同離心力對(duì)應(yīng)的可動(dòng)流體量，可動(dòng)流體飽和度參數(shù)能夠表征油藏流體開(kāi)發(fā)動(dòng)用的難易程度及開(kāi)發(fā)潛力大小。本文以鄂爾多斯盆地HQ地區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)6、長(zhǎng)8及HS地區(qū)長(zhǎng)6、長(zhǎng)8致密砂巖油藏為研究對(duì)象，對(duì)比不同滲透率區(qū)間及不同地區(qū)、層位儲(chǔ)層流體差異性賦存特征及控制因素。

1 核磁共振技術(shù)結(jié)合離心實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

儲(chǔ)層巖石樣品抽真空飽和流體后，巖石樣品孔隙空間中流體的T2弛豫時(shí)間譜取決于流體分子受到的孔隙表面作用力的強(qiáng)弱。巖石樣品孔隙空間中束縛流體和可動(dòng)流體在核磁共振弛豫時(shí)間T2譜譜峰上有明顯差異。T2譜左峰代表束縛流體，T2譜右峰代表可動(dòng)流體[5]。離心力的增加會(huì)使孔隙空間中的流體不斷被離心出，導(dǎo)致核磁信號(hào)減少。離心力增加到一定程度后，核磁共振信號(hào)基本不再變化，據(jù)此離心力下的核磁信號(hào)，結(jié)合飽和水信號(hào)，判定T2截止值(左峰與右峰的截止值)，計(jì)算臨界孔喉半徑值。通過(guò)核磁共振弛豫時(shí)間T2譜可換算出孔喉半徑，利用核磁共振T2譜可對(duì)巖石樣品孔隙空間中流體的賦存狀態(tài)進(jìn)行分析，獲得可動(dòng)流體飽和度的定量值[6]。

1.2 巖石樣品及流體

實(shí)驗(yàn)中巖石樣品基礎(chǔ)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)油藏地層水狀況，實(shí)驗(yàn)中配制模擬地層水為標(biāo)準(zhǔn)鹽水(礦化度為50 000 mg/L)。

表1 實(shí)驗(yàn)巖心資料及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)巖石樣品洗油、烘干，氮?dú)鉁y(cè)孔隙度、滲透率；

(2)樣品抽真空并加壓飽和模擬地層水。計(jì)算孔隙度，即水測(cè)孔隙度；

(3)測(cè)量飽和地層水狀態(tài)核磁共振T2譜；

(4)巖石樣品以21，42，104，209，300，417 psi不同離心力進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)，離心后測(cè)量核磁共振T2譜；

(5)不同條件T2譜對(duì)比，計(jì)算不同離心力的可動(dòng)流體飽和度。417 psi為離心機(jī)能提供的最大離心力，且該離心力時(shí)可動(dòng)流體核磁信息基本消失。故將417 psi離心后狀態(tài)作為束縛水狀態(tài)，計(jì)算束縛水飽和度、總可動(dòng)流體飽和度參數(shù)。

不同離心力與喉道半徑對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。其中，臨界喉道半徑由核磁共振T2譜數(shù)據(jù)計(jì)算得到。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

巖心核磁共振及離心實(shí)驗(yàn)中一定離心力對(duì)應(yīng)一定的巖石喉道半徑，通過(guò)將巖心飽和水T2譜與不同離心力離心后T2譜對(duì)比，可獲得巖心總可動(dòng)流體飽和度、不同喉道區(qū)間可動(dòng)流體飽和度[7-9]。

2.1 總可動(dòng)流體飽和度分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1，典型巖心樣品飽和水狀態(tài)、不同離心力離心后T2譜如圖1，飽和水狀態(tài)滲透率越高，T2譜雙峰態(tài)越明顯(T2譜雙峰態(tài)是標(biāo)準(zhǔn)貝雷砂巖的典型特征)。對(duì)比不同滲透率樣品飽和水狀態(tài)T2譜，滲透率越高其T2譜右峰越高。14號(hào)樣品因滲透率過(guò)低(滲透率為0.029×10-3μm2)，T2譜無(wú)明顯右峰，其可動(dòng)流體飽和度低，與表1相對(duì)應(yīng)。離心力21，42，104，209，300，412 Psi，各滲透率區(qū)間樣品具有相似T2譜特征，其差異在于T2譜幅度。

由圖2可見(jiàn)，巖石樣品總可動(dòng)流體飽和度與氣測(cè)滲透率參數(shù)具有較好的相關(guān)關(guān)系。隨巖石樣品滲透率增大，總可動(dòng)流體飽和度參數(shù)增大，滲透率大于0.3×10-3μm2后，總可動(dòng)流體飽和度參數(shù)較高且變化幅度?。豢偪蓜?dòng)流體飽和度參數(shù)與孔隙度參數(shù)相關(guān)性較差?？紫抖壬撸偪蓜?dòng)流體飽和度有增大趨勢(shì)。總可動(dòng)流體飽和度與孔隙度的相關(guān)性不如其與滲透率的相關(guān)性。

圖3為不同喉道區(qū)間可動(dòng)流體飽和度對(duì)比。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，滲透率越高其可動(dòng)流體飽和度累積值越高。14號(hào)樣品滲透率最低(滲透率為0.029×10-3μm2)，其可動(dòng)流體飽和度累積值最低。13號(hào)樣品滲透率次低(滲透率為0.147×10-3μm2)，可動(dòng)流體飽和度累積值次低。滲透率較高的10號(hào)樣品(滲透率為0.71×10-3μm2)和4號(hào)樣品(滲透率為1.70×10-3μm2)，其可動(dòng)流體飽和度累積值也最高。分析發(fā)現(xiàn)，在較小喉道半徑區(qū)間(小于臨界喉道半徑)，可動(dòng)流體飽和度隨喉道半徑增大而升高；在較大喉道半徑區(qū)間(大于臨界喉道半徑)，隨喉道半徑增加，可動(dòng)流體飽和度降低。滲透率越高，其臨界喉道半徑越大。各樣品臨界喉道半徑如表2所示。

2.2 不同滲透率儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度對(duì)比

表3為實(shí)驗(yàn)結(jié)果按滲透率區(qū)間的分類。不同滲透率區(qū)間儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度差異較大，滲透率大于0.3×10-3μm2的樣品總可動(dòng)流體飽和度平均值大于60%、滲透率在(0.1～0.3)×10-3μm2的巖樣總可動(dòng)流體飽和度平均值為44.53%、滲透率小于0.1×10-3μm2巖樣總可動(dòng)流體飽和度平均值為28.04%。分析發(fā)現(xiàn)，不同級(jí)別滲透率儲(chǔ)層，不僅總可動(dòng)流體飽和度差異較大，而且可動(dòng)流體賦存的主要喉道區(qū)間也存在較大差異。滲透性越好，可動(dòng)流體主要由較大喉道控制；滲透率低，可動(dòng)流體主要由較小喉道控制(與圖3吻合)。滲透率區(qū)間分別為：>1×10-3μm2、(0.3～1)×10-3μm2、(0.1～0.3)×10-3μm2、<0.1×10-3μm2時(shí)，其可動(dòng)流體賦存的主要喉道半徑區(qū)間分別為0.20～1.00 μm和>1.00 μm、0.10～1.00 μm、0.07～0.50 μm、0.05～0.20 μm。

表2 離心力與喉道半徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系及典型樣品臨界喉道半徑 Table 2 Relationship between centrifugal force and throat radius and threshhold value of throat radius of typical samples

圖1 典型巖心樣品飽和水狀態(tài)及不同離心力離心后T2譜特征

2.3 不同地區(qū)儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度對(duì)比

實(shí)驗(yàn)結(jié)果按地區(qū)的統(tǒng)計(jì)如表4。分析發(fā)現(xiàn)，HQ地區(qū)儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度高于HS地區(qū)，HQ地區(qū)總可動(dòng)流體飽和度平均值為45.02%，HS地區(qū)總可動(dòng)流體飽和度均值為31.18%。不同地區(qū)，不僅總可動(dòng)流體飽和度差異較大，可動(dòng)流體賦存的主要喉道區(qū)間也存在較大差異。HQ地區(qū)可動(dòng)流體賦存的主要喉道半徑區(qū)間為0.07～1.00 μm，>1.00μm，HS地區(qū)為0.05～0.20 μm。

2.4 不同層位儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度對(duì)比

實(shí)驗(yàn)結(jié)果按層位統(tǒng)計(jì)如表5。長(zhǎng)8儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度高于長(zhǎng)6儲(chǔ)層。長(zhǎng)8儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度均值為55.59%，長(zhǎng)6儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度均值為33.66%。不同層位，不僅總可動(dòng)流體飽和度差異較大，可動(dòng)流體賦存的主要喉道區(qū)間差異也較大。長(zhǎng)8儲(chǔ)層可動(dòng)流體的主要喉道半徑區(qū)間為0.10～1.00 μm和>1.00 μm，長(zhǎng)6儲(chǔ)層可動(dòng)流體的主要喉道半徑區(qū)間為0.05～0.50 μm。

圖2 可動(dòng)流體飽和度與氣測(cè)滲透率、水測(cè)孔隙度關(guān)系

圖3 不同喉道半徑區(qū)間可動(dòng)流體飽和度

表3 按滲透率區(qū)間統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4 按地區(qū)統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 按層位統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 不同地區(qū)、不同層位儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度對(duì)比

不同地區(qū)、不同層位實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表6。不同地區(qū)、不同層位總可動(dòng)流體飽和度差異較大，總可動(dòng)流體飽和度值由高到低順序?yàn)镠Q長(zhǎng)8、HS長(zhǎng)8、HQ長(zhǎng)6、HS長(zhǎng)6，其總可動(dòng)流體飽和度均值分別為57.71%，48.19%，38.18%，27.77%；不同地區(qū)、層位，不僅總可動(dòng)流體飽和度差異較大，而且控制可動(dòng)流體的主要喉道區(qū)間也存在較大差異，如HQ地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層可動(dòng)流體主要由喉道半徑界于0.10～1.00 μm以及大于1.00 μm的喉道控制，HS長(zhǎng)8儲(chǔ)層為0.07～1.00 μm，HQ長(zhǎng)6儲(chǔ)層為0.07～0.50 μm，HS長(zhǎng)6儲(chǔ)層為0.05～0.20 μm。

3 討論

核磁共振技術(shù)結(jié)合高速離心實(shí)驗(yàn)，定量分析致密砂巖儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度和不同喉道控制的可流動(dòng)孔隙空間等可動(dòng)流體差異性賦存特征[10-12]。飽和水狀態(tài)下滲透率越高，T2譜雙峰態(tài)越明顯。對(duì)比不同滲透率樣品飽和水T2譜，滲透率越高其T2譜右峰越高。不同離心力狀態(tài)，各滲透率區(qū)間樣品均具有相似T2譜，其差異在于T2譜幅度[13-15]。

不同滲透性級(jí)別儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度差異較大，隨滲透性變好，儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度升高。滲透率大于0.3×10-3μm2，總可動(dòng)流體飽和度均較高且變化幅度較小。

相同層位HQ地區(qū)可動(dòng)流體飽和度明顯高于HS地區(qū)，且可動(dòng)流體賦存的主要喉道半徑區(qū)間值也高。同一地區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度高于長(zhǎng)6儲(chǔ)層，且可動(dòng)流體賦存的主要喉道半徑區(qū)間值也高。

4 結(jié)論

(1)隨滲透性變好，儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度增大。滲透率大于0.3×10-3μm2，其總可動(dòng)流體飽和度高且變化幅度小。滲透率越高，可動(dòng)流體主要由較大喉道控制且主要賦存喉道區(qū)間值越大，其臨界喉道半徑也越大。較小喉道半徑區(qū)間(小于臨界喉道半徑)隨喉道半徑增大，可動(dòng)流體飽和度升高；較大喉道半徑區(qū)間(大于臨界喉道半徑)隨喉道半徑增加，可動(dòng)流體飽和度降低。

表6 按地區(qū)層位統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(2)相同地區(qū)，長(zhǎng)8儲(chǔ)層總可動(dòng)流體飽和度高于長(zhǎng)6儲(chǔ)層，相同層位HQ地區(qū)可動(dòng)流體飽和度高于HS地區(qū)，且可動(dòng)流體賦存的喉道半徑區(qū)間值也高。不同地區(qū)、層位總可動(dòng)流體飽和度由高到低順序?yàn)镠Q長(zhǎng)8、HS長(zhǎng)8、HQ長(zhǎng)6、HS長(zhǎng)6。