屈雪峰，孫 衛(wèi)，雷啟鴻，黃 海，霍 磊

(1.長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018； 2.大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西 西安 710069；3.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069； 4.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

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華慶油田低滲透砂巖儲層可動流體飽和度及其影響因素

屈雪峰1，孫 衛(wèi)2,3，雷啟鴻1，黃 海4，霍 磊2,3

(1.長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018； 2.大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西 西安 710069；3.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069； 4.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

摘要：利用核磁共振、鑄體薄片、恒速壓汞等實驗資料分析華慶油田長81儲層可動流體賦存特征及影響因素。結(jié)果表明：不同物性巖心的T2譜形態(tài)表現(xiàn)為3種類型；可動流體飽和度低且級差較大，可動流體孔隙度非均質(zhì)性強于可動流體飽和度，滲透率對可動流體參數(shù)的敏感性顯著強于孔隙度；礦物成分成熟度、膠結(jié)及溶蝕作用是可動流體賦存特征的重要影響因素，面孔率是影響可動流體賦存特征的關(guān)鍵參數(shù)；喉道具有連通性與儲集性，喉道結(jié)構(gòu)特征是引起微觀孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)部非均質(zhì)性的關(guān)鍵因素，喉道結(jié)構(gòu)特征的優(yōu)劣直接體現(xiàn)在喉道的結(jié)構(gòu)形態(tài)、分布尺度、大小、類型、分選性方面。喉道半徑及結(jié)構(gòu)特征制約著可動流體賦存特征。

關(guān)鍵詞：可動流體賦存特征；非均質(zhì)性；喉道結(jié)構(gòu)特征；長81儲層；華慶油田

屈雪峰,孫衛(wèi),雷啟鴻,等.華慶油田低滲透砂巖儲層可動流體飽和度特征及影響因素研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,31(2):93-98.

QU Xuefeng,SUN Wei,LEI Qihong,et al.Study on saturation of movable fluid in the Low-permeability sandstone reservoirs of huaqing oilfield and its influencing factors[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(1):93-98.

引言

可動流體飽和度測試是基于核磁共振技術(shù)測定T2弛豫時間、表征孔隙結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)及流體在孔隙中賦存特征的有效手段，可以更為直觀、快速地評價孔隙結(jié)構(gòu)特征的優(yōu)劣及油氣可采程度[1-6]。為了更有效地應(yīng)用可動流體飽和度表征儲層，研究者在微觀孔隙結(jié)構(gòu)與可動流體飽和度反演、兩相或多相流體的可動性、T2值求取、可動流體影響因素等方面作了許多研究[1-11]，發(fā)現(xiàn)不同儲層類型、不同地區(qū)的可動流體飽和度具有鮮明的個性特征。其研究成果為提高儲層開發(fā)水平提供了許多借鑒，但目前涉及華慶油田長81儲層可動流體賦存特征的研究甚少。本文借助物性、核磁共振、恒速壓汞、鑄體薄片等資料，開展對華慶油田長81儲層可動流體賦存特征影響因素研究。

1基礎(chǔ)地質(zhì)特征

華慶地區(qū)位于甘肅省隴東地區(qū)華池縣境內(nèi)，處于鄂爾多斯盆地陜北斜坡帶中部的西側(cè)(圖1(a))。延長組長81時期為淺水湖泊三角洲沉積體系，水下分流河道砂體為主要油氣儲集體[10](圖1(b))。研究區(qū)長81儲層巖性以灰黑色的中-細(xì)粒巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，主要孔隙類型為粒間孔，其次為長石溶孔；膠結(jié)物以綠泥石、伊利石、碳酸鹽為主。長81段儲層現(xiàn)今成巖期次主要為中成巖A期的晚期，部分進(jìn)入中成巖B期的早期[10]；含油單砂體厚度主要在3～7 m，平均含油飽和度為45.7%，平均孔隙度11.02%，平均滲透率1.26×10-3μm2，平均面孔率3.22%，屬于典型的低滲透儲層[1]。

圖1　研究區(qū)的位置與沉積微相Fig.1　Location and sedimentary facies distribution of the study area

2可動流體賦存特征

通過核磁共振實驗，得到長81儲層樣品測試結(jié)果(表1)。

2.1T2譜形態(tài)分析

圖2中T2譜特征顯示，8塊樣品T2譜頻率曲線形態(tài)整體呈現(xiàn)雙峰態(tài)，以T2截止值13.895 ms為界線，可分為A、 B型2類。 A型即左峰高右峰低型，主峰位于T2截止值的左側(cè)(樣品3#、4#、5#、6#、7#、8#)；B型即右峰高左峰低型，主峰在T2截止值的右側(cè)(樣品1#、2#)。7#樣品右峰不明顯，可視為主峰在T2截止值左側(cè)的左單峰型。

表1　核磁共振可動流體實驗測試結(jié)果

注：Φ為氣測孔隙度，K為氣測滲透率，Sm為可動流體飽和度，Φm為可動流體孔隙度。Φm=Sm×Φ/100。

圖2　飽和水狀態(tài)下核磁共振T2譜的頻率分布Fig.2　Frequency distribution of NMR T2 spectra of cores in the water-saturated state

2.2可動流體飽和度參數(shù)及物性響應(yīng)

依照SY/T 6490-2000[1]和SY/T6285-2011行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[11]，由表1與圖3可知，物性與Sm及Φm均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。Φ與Sm及Φm的相關(guān)系數(shù)(R2)分別為0.212 6、0.369 3(圖3(a))，反映Φ對Sm及Φm的敏感性不強；K與Sm及Φm的相關(guān)系數(shù)(R2)分別為0.971 4和0.949 3(圖3(b))，反映K對Sm及Φm的敏感性強。以上分析表明，具有較好儲集空間的砂體Sm并不高，孔隙度不是Sm大小的主要響應(yīng)參數(shù),如：4#樣品Φ為12.39%、Sm為39.35%，1#樣品Φ為12.40%、Sm為75.75%。整體滲透性愈好，Sm愈高，滲透率是Sm大小的主要響應(yīng)參數(shù),如：1#樣品K為5.376×10-3μm2、Sm為75.75%,8#樣品K為0.138×10-3μm2、Sm為19.27%。

圖3　核磁共振可動流體參數(shù)與巖心物性的相關(guān)關(guān)系Fig.3　Relationships between the NMR parameters of movable fluid in cores and the physical property parameters of the cores

3孔隙發(fā)育特征對可動流體飽和度的響應(yīng)

由表2可知，長81儲層8塊樣品粒間孔對面孔率的貢獻(xiàn)率(57.81%)高于次生溶孔的貢獻(xiàn)率(35.75%)，即長81段是以粒間孔為主的儲層。溶孔中長石溶孔為主，巖屑溶孔少，鏡下易溶顆粒多以表面溶蝕與粒緣溶蝕為主，溶蝕作用顯著地增加了有效孔隙的連通性。粒緣溶孔與粒間孔組合的孔隙半徑大，一般在20~110 μm，少量高達(dá)120 μm以上，可見極少量鑄膜溶孔。

由表2可知華慶油田長81儲層面孔率較低，孔隙類型以粒間孔和長石溶孔為主，其次是巖屑溶孔和晶間孔，發(fā)育少量微裂縫，表明儲層的原生粒間孔受壓實、膠結(jié)等成巖作用破壞嚴(yán)重，后期溶蝕作用增大了儲層的孔隙。

表2　鑄體薄片中孔隙參數(shù)與可動流體飽和度的關(guān)系

圖4顯示，粒間孔、長石溶孔、巖屑溶孔的大小與可動流體飽和度呈較好的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.821 5、0.236 4、0.101 1，說明粒間孔、溶蝕孔越發(fā)育可動流體飽和度越高，并且粒間孔含量與可動流體飽和度相關(guān)性最強，巖屑溶孔與可動流體飽和度之間相關(guān)性較弱。同樣作類似相關(guān)性分析，由表2可知，巖樣面孔率與Sm具有良好的正相關(guān)性(R2=0.885 6)，粒間孔面孔率貢獻(xiàn)率與Sm具有良好的正相關(guān)性(R2=0.734 2)，而長石溶孔、巖屑溶孔、晶間孔的面孔率貢獻(xiàn)率與Sm呈負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.595 5、0.544 8、0.755 8。

圖4　核磁共振可動流體參數(shù)與不同類型孔隙面孔率的相關(guān)關(guān)系Fig.4　Relationships between the NMR parameters of movable fluid and the area ratio of different kinds of pore

4微觀喉道結(jié)構(gòu)特征對可動流體飽和度的響應(yīng)

研究認(rèn)為[8,10,15-17]，鄂爾多斯盆地低滲透儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及微觀非均質(zhì)性的差異主要由于喉道結(jié)構(gòu)特征差異引起。鏡下資料顯示，巖石顆粒呈點-線接觸，喉道類型主要為彎片狀、片狀、管束狀，部分被膠結(jié)物或雜基“堵塞”，有效的溶孔之間連通程度較差。研究區(qū)8塊樣品的恒速壓汞實驗結(jié)果顯示：華慶油田長81儲層喉道半徑主要介于0.1~1.0 μm，喉道半徑對滲透率貢獻(xiàn)較大的主要分布在0.10~0.70 μm和0.75~1.50 μm。

4.1喉道分布特征及滲流率貢獻(xiàn)能力

流體在巖石空隙中的賦存、滲流能力受孔隙和喉道共同制約[2,4,9]。通過統(tǒng)計樣品可動流體飽和度與喉道半徑加權(quán)平均值與孔喉半徑比平均值關(guān)系，探索影響華慶地區(qū)長81儲層可動流體賦存與喉道發(fā)育的關(guān)系。由圖5可知，8塊樣品的喉道半徑的頻率曲線分布形態(tài)整體呈現(xiàn)單峰，偏細(xì)歪度；7#號樣品喉道半徑對滲透率貢獻(xiàn)的頻率曲線分布形態(tài)呈現(xiàn)雙峰態(tài)，4#號樣品呈現(xiàn)弱雙峰態(tài)，其他為單峰態(tài)，1#、2#、3#號樣品偏粗歪度，其他為偏細(xì)歪度。

圖5　研究樣品喉道分布特征與其對滲透率貢獻(xiàn)能力Fig.5　Distribution characteristic of different throat size pore and contribution of them to core permeability

4.2喉道半徑加權(quán)平均值對可動流體飽和度的響應(yīng)

從圖6可知，喉道半徑加權(quán)平均值介于0.309~0.752，平均0.514，其與Sm呈較強的正相關(guān)性(R2=0.671 1)。喉道半徑越大，對應(yīng)儲層的孔隙連通程度越強，孔隙中的流體越容易流動，可動流體飽和度則越高。

4.3孔喉半徑比對可動流體飽和度的響應(yīng)

從圖6可知，有效孔喉半徑比加權(quán)平均值介于295.60~670.10，平均值為443.19，與Sm呈較強的負(fù)相關(guān)性(R2=0.692 2)。表明孔喉半徑比加權(quán)平均值越大，孔喉分布不均勻且半徑差異大，即孔喉體積差異大，連通儲層有效孔隙的喉道數(shù)少，流體易被束縛在孔隙中；喉道半徑越小，喉道對流體束縛力越強，流體在儲層孔隙中滲流的阻力越大，若孔隙體積與喉道體積均不大且喉道半徑小，喉道分布較為集中，分選性較好，引起孔喉半徑比加權(quán)平均值不大，其對應(yīng)的Sm不高。

圖6　核磁共振可動流體參數(shù)與喉道參數(shù)的相關(guān)關(guān)系Fig.6　Relationships between the NMR parameters of movable fluid and the throat parameters of pore in cores

5結(jié)論

(1)不同物性樣品的T2譜形態(tài)主要表現(xiàn)為雙峰態(tài)，典型峰態(tài)類型為：左峰高右峰低型，主峰位于T2截止值的左側(cè)(3#、4#、5#、6#、7#、8#樣品)；右峰高左峰低型，主峰在T2截止值的右側(cè)(1#、2#樣品)。7#樣品右峰不明顯，可視為主峰在T2截止值左側(cè)的左單峰型。

(2)儲層物性和可動流體飽和度具有一定相關(guān)性，影響較大的因素是滲透率。物性相近的儲層對應(yīng)著不同可動流體飽和度，即可動流體飽和度受許多微觀地質(zhì)因素的影響。

(3)粒間孔、長石溶孔、巖屑溶孔的大小與可動流體飽和度呈正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.821 5、0.236 4、0.101 1，粒間孔是影響可動流體飽和度的主要孔隙類型，喉道結(jié)構(gòu)特征是引起微觀孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)部非均質(zhì)性的關(guān)鍵因素，喉道半徑及結(jié)構(gòu)特征制約著可動流體的賦存特征、流體滲流能力及油氣采收率。

參 考 文 獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：王輝

Study on Saturation of Movable Fluid in the Low-permeability Sandstone Reservoirs of Huaqing Oilfield and Its Influencing Factors

QU Xuefeng1,SUN Wei2,3,LEI Qihong1,HUANG Hai4,HUO Lei2,3

(1.Research Institute of Exploration and Development,Changqing Oilfield Company,Xi'an 710018,Shaanxi,China；2.National Key Laboratory of Continental Dynamics,Xi'an 710069,Shaanxi,China；3.Department of Geology,Northwest University,Xi'an 710069,Shaanxi,China；4.College of Petroleum Engineering,Xi'an Shiyou University,Xi'an 710065,Shaanxi,China)

Abstract:The existing characteristics and the influencing factors of the movable fluid in the low-permeability sandstone reservoir of the first layer of the eighth member of Yanchang Formation in Ordos Basin are analyzed based on nuclear magnetic resonance,casting thin section and constant-speed mercury injection data.The results show that there are three types of T2 spectral patterns of the samples with different physical properties;the movable fluid saturation is relatively low and its range is wide,the heterogeneity degree of the movable fluid porosity is stronger than that of the movable fluid saturation,and the sensitivity of reservoir permeability to the movable fluid parameters is higher than that of reservoir porosity;the compositional maturity cementation and dissolution of the minerals are the most important influence factors of the existing characteristics of movable fluid in the reservoirs,and surface porosity is the key parameter to influence the existing characteristics of movable fluid;the throat has connection and storage capacity,the structural characteristics of throat is the key factor to influence the heterogeneity of the micro-pore structure,and its advantages and disadvantages can be reflected directly by the structure,the size distribution,the size,the type and the sorting of the throat.The radius and the structural features of throat restrict the existing characteristics of movable fluid.

Key words:movable fluid existing characteristic;heterogeneity；structural characteristic of throat；Chang 81 reservoir;Huaqing Oilfield

文章編號：1673-064X(2016)02-0093-06

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1673-064X.2016.02.015

中圖分類號：TE132.2

作者簡介：屈雪峰(1972-)，女，高級工程師,主要從事石油開發(fā)、石油地質(zhì)等研究。E-mail：qxf_cq@petrochina.com.cn

基金項目：國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(編號：2011ZX05044)；陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計劃項目(編號：2015KTCL01-09)；陜西省教育廳科研計劃項目(編號：15JS086)

收稿日期：2015-06-10