王 桐，孫 衛(wèi)，白云云,2

(1.西北大學(xué) 大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069;2.榆林學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 榆林 719000)

隨著華慶油田勘探開發(fā)的發(fā)展，儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性已經(jīng)是制約該油田開發(fā)效果的重要因素之一，為了進(jìn)一步保障我國的能源安全，加大油氣勘探開發(fā)的力度，增加油區(qū)的挖掘開發(fā)潛力，對儲層微觀孔喉的非均質(zhì)性進(jìn)行細(xì)致的研究分析是至關(guān)重要的[1-5]。任大忠等認(rèn)為喉道是造成華慶油田微觀孔喉結(jié)構(gòu)非均質(zhì)強(qiáng)的關(guān)鍵因素[2]。楊華等通過運(yùn)用油氣地球化學(xué)等技術(shù)方法對研究區(qū)長6烴源巖的形成環(huán)境和砂體的沉積背景進(jìn)行了細(xì)致的研究，并提出沉積相帶和成巖作用是影響研究區(qū)物性的主要控制因素[3]。筆者從油田勘探開發(fā)實(shí)際需求出發(fā)，通過對采集來的樣品做以鑄體薄片、恒速壓汞、高壓壓汞、掃描電鏡等試驗(yàn)手段分析，同時結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)概況、沉積背景等對儲層孔喉非均質(zhì)性進(jìn)行了較為細(xì)致的分析，并探討了其對油田開發(fā)的影響。

1 研究區(qū)儲層地質(zhì)特征

華慶油田位于甘肅省華池縣、慶城縣和環(huán)縣境內(nèi)，勘探面積為7100km2，受三疊系延長組和侏羅系延安組兩個富含油氣組的共同作用，油氣資源極其豐富，延長組長6油層在研究區(qū)獲得了高產(chǎn)工業(yè)性油流，屬于主力開發(fā)油層。在盆地沉積演化過程中受東北和西南物源的影響，長6期三角洲沉積體系極為豐富，主要發(fā)育曲流河三角洲相和辮狀河三角洲相兩大沉積體系。

1.1巖石學(xué)特征

運(yùn)用鑄體薄片和X衍射等實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)對長6段巖心進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)表明：長6儲層巖性主要以灰色細(xì)粒長石砂巖和巖屑長石砂巖為主，還有少量的長石巖屑砂巖(如圖1)。碎屑成分含量最高的是石

圖1 華慶油田長6儲層砂巖分類圖

英和長石，分別平均占碎屑總量的33.65%、38.15%，碎屑絕對含量的平均值為83.8%。碳酸鹽膠結(jié)物含量最高，分選性中等，磨圓度差，膠結(jié)類型以孔隙膠結(jié)最為常見，平均占總膠結(jié)類型的41%以上，其次為薄膜-孔隙膠結(jié)和加大-孔隙膠結(jié)。

2 儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征是儲層品質(zhì)評價的重要參數(shù)，它影響著儲層的儲集能力和油氣滲流能力，對于非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)具有非常重要的科學(xué)意義[6-8]。通過對華慶油田長6儲層樣品進(jìn)行鑄體薄片、掃描電鏡實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)鑒定分析可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)主要的孔隙類型有粒間孔、長石溶孔和巖屑溶孔，少見晶間孔、微裂隙等，經(jīng)過后期成巖作用改造過的殘余粒間孔與溶蝕孔是主要的儲集類型，同時它們常以孔隙組合的形式出現(xiàn)，粒間孔-溶孔、粒間孔-微孔等(圖2)。

a-B269 1934.2m 結(jié)構(gòu)致密；b-S156.2074.8 m 長石溶孔；c-B453 1647.10m 粒間孔，發(fā)育的溶蝕孔隙；d-B480 1972.13 m石英次生加大及粒表伊利石粘土

圖2華慶油田長6致密砂巖儲層鏡下特征圖

3 孔喉結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性研究

3.1 孔喉特征研究

高壓壓汞技術(shù)是目前表征致密砂巖儲層微觀孔喉特征中最常用、性價比最高的技術(shù)，因?yàn)槠浜唵?、易操作的?yōu)勢在油田勘探開發(fā)中常常是及其重要的研究手段。通過壓汞獲得的毛細(xì)管力曲線可以獲得表征儲層孔喉連通性、孔喉大小和孔喉分布的參數(shù)，從而可以反映孔喉的優(yōu)劣[7]。本次研究對華慶油田所取的6塊實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行了高壓壓汞實(shí)驗(yàn)測試，毛管壓力分布曲線如圖3所示。根據(jù)獲得的壓汞曲線結(jié)合特征參數(shù)(門檻壓力、分選系數(shù)、最大孔喉半徑等)將研究區(qū)儲層孔喉可以大致分為Ⅲ類。

第Ⅰ類主要是以低門檻壓力-細(xì)中孔喉為主，如實(shí)驗(yàn)樣品B427、B168，毛管壓力曲線偏向于圖的左下方，中間平緩段相對較長且位置靠下，分選系數(shù)平均高達(dá)2.60，門檻壓力低，平均僅為0.45 MPa，最大喉道半徑和中值半徑分別平均為1.62μm和0.18μm，原生粒間孔隙、殘余粒間孔隙和長石溶蝕孔隙均較為發(fā)育，為油氣的儲集和滲流提供了很好的良性條件，這類儲層品質(zhì)在開發(fā)中表現(xiàn)相對較好，應(yīng)予以著重關(guān)照。

第Ⅱ類主要是以中門檻壓力-細(xì)孔喉為主，毛管壓力曲線一般介于第Ⅰ類和第Ⅲ類之間，如實(shí)驗(yàn)樣品B480、B463和B190，門檻壓力平均為1.59 MPa，分選系數(shù)和歪度系數(shù)中等，分別平均為2.28和1.71,最大喉道半徑平均為0.48 μm，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用相對于第Ⅰ類儲層而言增強(qiáng)了很多，溶孔相對于第Ⅲ類也增多，油氣在該類儲層中滲流能力一般，儲層品質(zhì)較為良好，但可能由于不同砂體層間孔喉非均質(zhì)性存在，油氣開發(fā)過程中應(yīng)將其考慮在內(nèi)科學(xué)制定開發(fā)對策。

第Ⅲ類是以中高門檻壓力-微細(xì)喉道為主，如實(shí)驗(yàn)樣品B269，毛管壓力曲線上一般出現(xiàn)在圖的右上方，曲線中間平緩段較段且位置靠上，門檻壓力最大為4.01 MPa,最大喉道半徑相對前兩類最小僅為0.18 μm，分選系數(shù)極低為1.0，喉道細(xì)小，非均質(zhì)性強(qiáng)，無效喉道偏多，儲層滲流能力低下。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用強(qiáng)度高，微孔較為發(fā)育，儲層品質(zhì)相對較差，在現(xiàn)有的勘探開發(fā)技術(shù)手段的局限性條件下，不建議在該類儲層中耗費(fèi)過多的人力和財(cái)力。

圖3華慶油田長6儲層樣品壓汞曲線特征圖

3.2 孔喉非均質(zhì)性

通過巖心物理測試實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表明，研究區(qū)長6儲層孔隙度主要分布在8% ～13%之間，平均孔隙度為10.36%；滲透率主要分布在0.08～0.5×10-3μm2之間，平均滲透率在0.15×10-3μm2左右。樣品的孔隙半徑主要分布在80～180 μm之間，分布頻率符合正態(tài)分布。壓汞實(shí)驗(yàn)表明研究區(qū)喉道半徑主要分布在0.1～1.5μm之間，分布頻率和區(qū)間差異性特別大，由此可得，研究區(qū)儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性主要體現(xiàn)在喉道的非均質(zhì)性上。由圖4可以看出，滲透率與平均喉道半徑和主流喉道半徑顯示出很好的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.5487和0.5565，而平均孔隙半徑與滲透率的相關(guān)性比較差，相關(guān)系數(shù)R2為0.365。這說明喉道的強(qiáng)非均質(zhì)性直接影響著油氣的滲透率和滲流規(guī)律從而進(jìn)一步影響著勘探開發(fā)效果。孔喉比是指孔隙半徑與喉道半徑的比值，孔喉比越大，造成大孔隙被小喉道所包圍的局面，油田驅(qū)替開發(fā)過程中很容易卡斷，使得剩余油增多，開發(fā)難度增大[9-11]。由圖4可以看出孔喉參數(shù)中平均孔喉比與滲透率表現(xiàn)出非常強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.4733，個別樣品的孔喉比甚至達(dá)到了800多，孔喉比越大，注水驅(qū)替開發(fā)過程中油氣從大孔隙通過小喉道時非常困難，導(dǎo)致開發(fā)效果不理想。

圖4 研究區(qū)樣品孔喉結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與滲透率的相關(guān)性關(guān)系

4 水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)特征

水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)是對油田注水開發(fā)實(shí)際狀況的真實(shí)模擬，可以通過顯微鏡觀察流體在儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)中的滲流情況，它的最大的優(yōu)點(diǎn)是可以通過圖像采集系統(tǒng)隨時對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的重要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行拍照保存記錄。本次水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)是在西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系真實(shí)砂巖微觀水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置上完成的，具體的實(shí)驗(yàn)步驟和模型制作方法可參照參考文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)部分[12-13]。

由于樣品儲層物性的差異性和微觀孔喉的非均質(zhì)存在，模型在原始飽和油狀態(tài)下飽和油的分布也是有很大的不同存在，在一些結(jié)構(gòu)相對致密的位置幾乎看不到油(圖5-a)，同樣在水驅(qū)油的驅(qū)替開發(fā)過程中，驅(qū)替類型和殘余油在微觀孔隙中的賦存狀態(tài)也存在著差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示樣品的水驅(qū)油驅(qū)替類型主要體現(xiàn)為指狀網(wǎng)狀驅(qū)替(圖5-b)和網(wǎng)狀均勻驅(qū)替，驅(qū)替類型隨著注入水倍數(shù)改變和水驅(qū)時間的推進(jìn)驅(qū)替類型之間也不斷在變化。最初注入水沿著阻力較小的通道率先驅(qū)替形成指狀，緊接著隨著注入倍數(shù)的增加，驅(qū)替前緣不斷突破擴(kuò)大成網(wǎng)絡(luò)狀前進(jìn)，隨著水波及面積不斷增大，網(wǎng)格也不斷變密，最終整個平面幾乎都被波及到，成均勻驅(qū)替型。儲層樣品微觀孔隙結(jié)構(gòu)的差異性導(dǎo)致在驅(qū)替開發(fā)過程中殘余油的賦存狀態(tài)也不同，本次實(shí)驗(yàn)樣品殘余油賦存主要狀態(tài)有驅(qū)替過程中形成的繞流殘余油和油膜狀殘余油(圖5-c)，在油田實(shí)際開發(fā)過程中應(yīng)根據(jù)儲層孔喉分布的實(shí)際情況盡可能減少殘余油的賦存，提高驅(qū)油效率。

a-B168井，2084.55 m，飽和油全視域圖；b-B168井，2084.55 m，指狀驅(qū)替-網(wǎng)狀驅(qū)替；b-c-B168井，2084.55 m，油膜狀殘余油

圖5華慶油田長6儲層典型樣品水驅(qū)油特征

對于在致密砂巖儲層勘探開發(fā)中，由于喉道的強(qiáng)非均質(zhì)性存在，容易導(dǎo)致注水開發(fā)效果不理想，流體沿優(yōu)勢大喉道滲流區(qū)間通過，造成孔喉比增大，剩余油增多，建議對于不同非均質(zhì)性強(qiáng)度的儲層，采取相對應(yīng)的措施，不可相同對待，以便取得更好的開發(fā)見產(chǎn)效果，增大經(jīng)濟(jì)效益和油氣貢獻(xiàn)。

5 結(jié)論

(1)華慶油田儲層物性較差，結(jié)構(gòu)致密，平均孔隙度為10.36%，平均滲透率為0.15×10-3μm2，孔喉非均質(zhì)性很強(qiáng)，主要表現(xiàn)為喉道的強(qiáng)非均質(zhì)性，孔隙的非均質(zhì)性較弱。

(2)基于壓汞曲線可將研究區(qū)儲層孔喉結(jié)構(gòu)分為3種類型，其對應(yīng)的儲層品質(zhì)逐漸變差，在油氣開發(fā)過程應(yīng)結(jié)合孔喉結(jié)構(gòu)特征和儲層品質(zhì)科學(xué)制定開發(fā)政策，以達(dá)到最優(yōu)化的目的。

(3)喉道結(jié)構(gòu)特征直接影響著儲層的物性，尤其對滲透率有控制性作用?？缀肀仍酱螅_發(fā)難度越大，在開發(fā)過程中應(yīng)對喉道參數(shù)加以著重考慮，不同參數(shù)級別不同對待。