国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)延長組超低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)及其分形特征

2020-05-12 11:00張全培吳文瑞劉麗萍楊紅梅王聯(lián)國解宇航朱玉雙
油氣地質(zhì)與采收率 2020年3期
關(guān)鍵詞:壓汞孔喉維數(shù)

張全培,吳文瑞,劉麗萍,楊紅梅,王聯(lián)國,解宇航,朱玉雙

(1.西北大學(xué)大陸動力學(xué)國家重點實驗室/地質(zhì)學(xué)系,陜西西安 710069;2.中國石油長慶油田分公司第五采油廠,陜西西安 710200;3.中國石油長慶油田分公司第七采油廠,陜西西安 710200;4.中國石油長慶油田分公司第二采油廠,甘肅慶陽 745100;5.中國石油長慶油田分公司第十一采油廠,甘肅慶陽 745000;6.中國石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院,河北任丘 062550)

儲層的孔隙結(jié)構(gòu)及非均質(zhì)性直接影響其儲集性能和滲流能力,決定著油氣藏的產(chǎn)能分布及開發(fā)效果[1]。超低滲透儲層空氣滲透率為0.3~1 mD[2],具有孔喉細(xì)小、非均質(zhì)性強和滲流機理復(fù)雜等特點,因此,很難精確表征超低滲透儲層的孔喉分布特征和非均質(zhì)性。孔隙結(jié)構(gòu)是儲層質(zhì)量評價和油氣資源評估的重要參數(shù),主要包括孔喉的形狀、大小、分布及其連通性等拓?fù)鋮?shù)和幾何特征[3-4]。各種成像技術(shù)和測試方法均有一定的局限性[4],需要多種方法相互結(jié)合才能夠全面表征儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征。分形理論被廣泛應(yīng)用于描述孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的儲層,分形維數(shù)可以定量表征儲層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和非均質(zhì)性[5-6],是連接儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)和宏觀表現(xiàn)的重要橋梁[7]。因此,研究超低滲透儲層的孔隙結(jié)構(gòu)和分形特征及他們之間的內(nèi)在聯(lián)系,對評價儲層質(zhì)量和提高油田采收率具有重要的作用。

分形理論可以被用來描述自然界中不規(guī)則物體的結(jié)構(gòu)特征[6,8-9]??偨Y(jié)前人的研究成果,計算多孔巖石的分形維數(shù)可以歸納為3 種方法:①盒維數(shù)法[10-11]。該方法主要是通過二維尺度上鑄體薄片、掃描電鏡和三維尺度上微納米CT 圖像等觀察得到的復(fù)雜孔隙網(wǎng)絡(luò)而推導(dǎo)出分形維數(shù),需要足夠的觀察視野和范圍,因此精度較低。②Frenkel-Halsey-Hill 模型[12-13]。該方法是基于低溫氮氣吸附來得到分形維數(shù),受限于氮氣吸附探測的孔喉分布范圍。③Brooks-Corey 模型[14-15]。該方法假設(shè)孔隙為二維和三維尺度上的毛管束模型而推導(dǎo)出相應(yīng)的分形維數(shù)[11],由于高壓壓汞探測所得的孔喉范圍較廣且精度較高,因此應(yīng)用較為廣泛。然而,前人研究很少涉及核磁共振孔隙空間的分形特征及各方法分形維數(shù)之間的對比,缺少系統(tǒng)分析孔喉分形維數(shù)與儲層孔隙結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系及其相互影響關(guān)系。為此,筆者利用來自鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長8 段超低滲透儲層不同井的7 塊巖心樣品,開展鑄體薄片、掃描電鏡、X 衍射、高壓壓汞和核磁共振等實驗,綜合分析研究區(qū)超低滲透儲層礦物組成、孔隙類型和孔喉分布特征;在高壓壓汞和核磁共振實驗原理基礎(chǔ)上,應(yīng)用分形理論分析超低滲透儲層的孔喉分形特征,并厘定儲層孔隙結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)與儲層物性、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和礦物組成及其含量之間的關(guān)系,為超低滲透儲層的質(zhì)量評價和勘探開發(fā)提供理論地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于中國華北克拉通盆地的西部,是長期疊加演化形成的中生代沉積盆地,上三疊統(tǒng)延長組是盆地重要的低—超低滲透砂巖儲層發(fā)育層位[16-17]。鎮(zhèn)北地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部,區(qū)域構(gòu)造位于天環(huán)坳陷內(nèi),東與伊陜斜坡相接。研究區(qū)延長組長8 段頂面為平緩西傾的單斜構(gòu)造,地層傾角較小、厚度穩(wěn)定,其上發(fā)育多條近東西向鼻狀構(gòu)造帶[18]。研究區(qū)長8 段自上向下劃分為長81和長82兩個亞段,平均厚度為40~50 m。鎮(zhèn)北地區(qū)長8 段屬于西南物源沉積體系,為辮狀河三角洲前緣亞相沉積,主要發(fā)育水下分流河道和分流間灣微相。儲層巖石類型以灰色、淺灰色中—細(xì)粒巖屑長石砂巖為主,巖屑主要為火成巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑,成分成熟度中等偏低,結(jié)構(gòu)成熟度中等。

2 實驗方法與分形理論

2.1 樣品及實驗方法

將7塊巖樣鉆取成直徑為2.5 cm、長度為3.5 cm的樣品塞,放入酒精和苯的混合溶液中除去樣品中殘留油,并在50 ℃下烘干24 h,對樣品進(jìn)行常規(guī)孔隙度和滲透率測定。當(dāng)樣品被重新烘干后,將樣品塞抽真空飽和礦化度為20 000 mg/L 的NaCl 溶液至少24 h。核磁共振實驗在Magnet-2000 型巖心分析儀和PC-1型離心機上完成,采用CPMG 自旋回波的方法,對飽和水和離心后的樣品塞進(jìn)行核磁共振T2譜測試。主要測試參數(shù)為:共振頻率為2.38 MHz,回波個數(shù)為4 096,掃描次數(shù)為256,等待時間為6 000 ms,回波間隔為0.2 ms,離心力為300 psi(約為2.07 MPa)。

將樣品塞切割成長度為2.5 cm 及剩余樣品2 部分,進(jìn)行高壓壓汞和其他測試實驗。高壓壓汞實驗采用AutoPoreIV-9520 型全自動壓汞儀,將樣品塞放入封閉的膨脹儀中抽真空進(jìn)行測試,儀器工作壓力為0~206.7 MPa,接觸角為140°,表面張力為480 mN/m,可測量的最小孔喉半徑約為3.6 nm。使用LEICA DMRXHC 型多功能偏光顯微鏡和FEI Quanta400 FEG 型環(huán)境掃描電子顯微鏡分別進(jìn)行鑄體薄片和掃描電鏡測試,采用Dmax-2500 X 射線衍射儀測試樣品的黏土礦物成分和含量。

2.2 分形理論基礎(chǔ)

2.2.1 高壓壓汞求取分形維數(shù)

分形理論由法國數(shù)學(xué)家MANDELBROT 于1975年首次提出[8],被用來描述自然界中復(fù)雜物體的結(jié)構(gòu)特征[8-9],目前被廣泛應(yīng)用于儲層裂縫預(yù)測、孔隙結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)性等研究領(lǐng)域[6,19-22]。分形最主要的特征是自相似性,一個自相似物體被認(rèn)為在不同尺度下具有相似的結(jié)構(gòu)特征[5,23],可以用來表征微納米尺度孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度,具有分形特征的物體可以用分形維數(shù)Df或D來表示。多孔巖石的分形維數(shù)通常為2~3[13,19,21],分形維數(shù)越接近于2,儲層均質(zhì)性越強,越接近于3,儲層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度越高。根據(jù)分形的基本原理,即物體數(shù)目與測量尺度間存在冪律規(guī)則,則具有相同孔隙半徑的數(shù)量N與孔隙半徑r之間的關(guān)系[9]為:

考慮Brooks-Corey 模型,假設(shè)巖石孔隙空間是由一系列毛管束組成[24]。因此,孔隙半徑小于r的累積體積百分?jǐn)?shù)[23-25]可以表示為:

對(2)式兩邊取對數(shù)可得:

通過(3)式可以看出,如果儲層的孔隙大小分布滿足分形理論,則在雙對數(shù)坐標(biāo)系中,log(1-SHg)和logr間存在線性關(guān)系,通過擬合出直線的斜率H,可用D=3-H來求取毛管壓力曲線的分形維數(shù)。

2.2.2 核磁共振求取分形維數(shù)

與高壓壓汞實驗原理不同,核磁共振實驗不存在非潤濕相驅(qū)替潤濕相的過程,而是在低頻磁場中測量巖石孔隙中氫核的自旋信號[26-27],得到飽和水及離心后的核磁共振T2譜曲線。根據(jù)核磁共振的原理可知,較大孔隙中的自由流體具有緩慢的弛豫特征,對應(yīng)較大的橫向弛豫時間,而較小孔隙內(nèi)的流體在孔隙表面具有較小的橫向弛豫時間[28]。假設(shè)孔隙為毛細(xì)管模型,由孔隙半徑不同的長圓柱體組成,橫向弛豫時間可以表示為:

假設(shè)表面弛豫率為常數(shù),那么T2與r成正比,即:

將(5)式代入(2)式可得:

對(6)式兩邊取對數(shù)可得:

在雙對數(shù)坐標(biāo)系下,logV(c)和logT2之間存在線性關(guān)系,可用擬合直線的斜率H求取核磁共振T2譜的分形維數(shù)。

3 儲層孔隙結(jié)構(gòu)及其分形特征

3.1 物性特征與孔隙類型

根據(jù)鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)長8段儲層樣品的孔隙度和滲透率測試結(jié)果(表1),孔隙度主要為4.89%~13.79%,平均為10.21%;滲透率主要為0.084~0.901 mD,平均為0.527 mD,屬于典型的低孔超低滲透儲層。根據(jù)鑄體薄片觀察結(jié)果(圖1),研究區(qū)石英含量平均為36.2%,其中發(fā)育少量自生石英充填孔隙,減少原生孔隙空間(圖1a,1e);長石含量平均為26.1%,以斜長石為主;巖屑含量平均為23.4%,含有大量的云母碎屑,以黑云母為主,常受壓實作用而發(fā)生變形(圖1b),堵塞孔隙;填隙物含

量平均為14.3%。根據(jù)掃描電鏡和X 衍射結(jié)果,黏土礦物以綠泥石為主,其次為伊利石和伊/蒙混層,高嶺石含量最少,其平均相對含量分別為56.03%,20.52%,16.33%和7.12%。其中綠泥石在鏡下主要以顆粒包膜或孔隙襯邊形式存在(圖1a,1e,1h),伊利石和伊/蒙混層呈毛發(fā)狀/蜂窩狀充填于粒間孔隙中(圖1c),溶蝕孔內(nèi)發(fā)育少量高嶺石(圖1d,1i),碳酸鹽膠結(jié)物以含鐵方解石為主(圖1f),平均含量約為4.7%。

表1 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)長8儲層樣品特征Table1 Sample characteristics of Chang8 Formation in Zhenbei area,Ordos Basin

圖1 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)孔隙類型和礦物成分特征Fig.1 Characteristics of pore types and mineral composition in Zhenbei area,Ordos Basin

根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡觀察結(jié)果,研究區(qū)儲層孔隙類型主要為殘余粒間孔、溶蝕孔和晶間孔。殘余粒間孔主要是由于儲層壓實作用和膠結(jié)作用后所保留下來的原生孔隙,孔隙形態(tài)呈不規(guī)則的三角形和多邊形,孔隙半徑大于50 μm(圖1e—1g),孔喉連通性較好。溶蝕孔主要是由長石和雜基等易溶礦物在酸性溶液作用下形成的次生孔隙(圖1d,1h),孔隙形態(tài)復(fù)雜,是研究區(qū)主要的孔隙類型,對改善儲層質(zhì)量具有重要作用。晶間孔主要為粒間碳酸鹽膠結(jié)物和自生石英及綠泥石、伊利石等黏土礦物形成的微孔,孔隙半徑通常小于10 μm(圖1c,1i),孔喉連通性較差,對儲層物性的影響較小。

3.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

通過對高壓壓汞所得的進(jìn)汞和退汞曲線以及孔喉半徑分布特征進(jìn)行分析(圖2),根據(jù)毛管壓力曲線形態(tài)和排驅(qū)壓力特征將7 塊巖心樣品分為3 種類型(表2)。Ⅰ類樣品包括Z-2,Z-5和Z-6,具有長中間平緩段的毛管壓力曲線特征(圖2a),孔喉分布頻率以單峰狀為主(圖2b),峰值主要為0.8~1.2 μm,表明儲層孔喉分布較為集中,具有較大的孔隙;平均排驅(qū)壓力和中值孔喉半徑分別為0.248 MPa 和0.291 μm,表明儲層物性較好,油氣充注孔隙較容易;平均分選系數(shù)和退汞效率分別為2.05 和35.92%,表明儲層分選性和孔喉連通性較好,非均質(zhì)性較弱。

圖2 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)孔喉分布特征曲線Fig.2 Characteristic curves of pore throat distribution in Zhenbei area,Ordos Basin

表2 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)Table2 Characteristic parameters of pore structure in Zhenbei area,Ordos Basin

Ⅱ類樣品包括Z-4,Z-7 和Z-8,毛管壓力曲線在0.5~2和20~25 MPa具有較短的雙水平段特征(圖2a),小孔隙發(fā)育且對應(yīng)較高的進(jìn)汞量,表明該類樣品較小喉道與孔隙連通性較好,因此具有較高的退汞效率,平均退汞效率為40.98%。孔喉半徑分布曲線以“雙峰狀”為主(圖2b),左峰峰值主要為0.01~0.04 μm,右峰峰值為0.4~1 μm,峰值隨著滲透率的增加而右移。平均排驅(qū)壓力為0.509 MPa,平均中值孔喉半徑和分選系數(shù)分別為0.085 μm 和2.13,表明孔喉偏小,分選性較Ⅰ類樣品差,孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。Ⅰ類和Ⅱ類樣品具有相似的最大進(jìn)汞飽和度,平均值分別為91.48%和91.94%,表明2類樣品具有相似的可連通孔隙空間,差別在于Ⅱ類樣品具有較多的小孔隙和較少的與其相連通的大孔隙。

Ⅲ類樣品包括Z-21,毛管壓力曲線特征和孔喉分布曲線與Ⅱ類樣品相似。但是該類樣品排驅(qū)壓力高,孔喉連通性和分選性差,儲層孔隙結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。由于發(fā)育較多細(xì)、微喉道,在進(jìn)汞和退汞過程中,難以克服較大的毛管壓力,導(dǎo)致最大進(jìn)汞飽和度和退汞效率較低。高壓壓汞探測的孔喉半徑分布相對較寬,主要為0.036~10 μm,大于10 μm 的孔喉較少,與鑄體薄片觀察結(jié)果相悖,這主要是由于高壓壓汞的“孔隙屏蔽效應(yīng)”[4],將較大的孔隙空間疊加在喉道上而造成的。

3.3 可動流體特征

根據(jù)核磁共振實驗可以得到各樣品在100%飽和鹽水和束縛水狀態(tài)下的T2譜孔隙度增量分布曲線以及可動流體參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果(表2)。從各樣品飽和鹽水T2譜分布(圖3a)可以看出,T2值主要為0.3~1 000 ms,除了樣品Z-5,其余樣品均呈雙峰狀分布,具有一個較高的左峰和相對較低的右峰,表明小孔隙占據(jù)了較多的孔隙空間。這與高壓壓汞孔喉分布特征存在差異,主要是由于巖石潤濕性而存在大量的薄膜束縛水[26],且核磁共振可以反映整個樣品的孔隙空間,可探測更小的孔隙空間。

做束縛水T2譜孔隙度累積曲線達(dá)到最大值時的水平線,與飽和鹽水T2譜孔隙度累積曲線的交點對應(yīng)的T2值稱為T2cutoff,T2cutoff值主要為1.60~8.03 ms,平均為4.21 ms,該值將孔隙流體分為可動流體和不可動流體[5](圖3b)??蓜恿黧w為飽和樣品在離心力下可被排出的部分,Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類樣品的可動流體飽和度分別為47.02%,44.31%和23.7%,對應(yīng)儲集性能和滲流能力依次變?nèi)?,孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性變強;不可動流體主要包括在離心力下不能克服較小喉道的毛管力而滯留在孔隙中的毛管束縛水和在較大孔隙表面或黏土礦物表面因電化學(xué)束縛而形成的薄膜束縛水2部分,Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類樣品的束縛水飽和度分別為52.98%,55.69%和76.3%,表明超低滲透儲層具有復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和強非均質(zhì)性。

3.4 分形特征

3.4.1 高壓壓汞測試

根據(jù)高壓壓汞毛管壓力曲線,繪制各樣品的log(1-SHg)和logr的關(guān)系散點圖。從典型樣品Z-8的分形特征曲線(圖4a)可以看出,log(1-SHg)—logr的關(guān)系曲線不是一條直線,而是存在明顯的2 個轉(zhuǎn)折點T1和T2,這2 個轉(zhuǎn)折點與樣品的孔隙大小分布曲線峰值之間存在較好的對應(yīng)關(guān)系(圖4b),可將樣品孔隙空間分為大孔、中孔和微孔,對應(yīng)的分形維數(shù)分別為DP-1,DP-2和DP-3(表3),表明超低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)具有多重分形特征。分別統(tǒng)計大孔、中孔和微孔所占的孔隙度?1,?2和?3,以及相應(yīng)孔隙空間的滲透率貢獻(xiàn)值K1,K2和K3,并根據(jù)各孔隙空間的孔隙度加權(quán)平均得到整個孔隙空間的總分形維數(shù)[7]為:

圖3 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)核磁共振T2譜分布特征Fig.3 NMR T2distribution characteristics of samples in Zhenbei area,Ordos Basin

圖4 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)樣品Z-8分形特征曲線Fig.4 Fractal characteristic curves of Sample Z-8 in Zhenbei area,Ordos Basin

從表3 可以看出,各段分形維數(shù)為2~3,且具有較高的相關(guān)系數(shù),R2值均大于0.7。大孔的分形維數(shù)最高,為2.745 3~2.950 3,平均值為2.876 3,大孔所占的孔隙空間最小,平均為1.46%,但是大孔的滲透率貢獻(xiàn)值最大,平均為0.370 796 mD,表明巖心滲透率主要由占比較小的大喉道控制。中孔的分形維數(shù)為2.606 0~2.803 3,平均值為2.738 1,中孔所占的孔隙空間最大,平均值為6.51%,表明巖心孔隙空間主要由較大喉道及其相互連通的大孔隙控制。微孔的分形維數(shù)最低,為2.147 0~2.486 5,平均值為2.337 8,滲透率貢獻(xiàn)值最小。大孔的分形維數(shù)比中孔和微孔的分形維數(shù)大,表明較大孔隙具有較強的非均質(zhì)性且孔隙大小不規(guī)則,分布較為離散,微孔具有相對均勻和規(guī)則的孔隙分布。各樣品的總分形維數(shù)為2.589 5~2.720 3,平均值為2.666 7,其中Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類樣品的平均總分形維數(shù)分別為2.647 9,2.667 7 和2.720 3,表明Ⅲ類樣品相較于Ⅰ類和Ⅱ類樣品孔隙結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

3.4.2 核磁共振測試

核磁共振分形維數(shù)反映的是整個孔隙空間的復(fù)雜程度,其分形維數(shù)的計算方法和結(jié)果與高壓壓汞不同,這主要是因為核磁共振在測試過程中沒有物質(zhì)的轉(zhuǎn)移,且探測孔隙空間的鹽水相較于汞來說為潤濕相。由于T2cutoff值將孔隙流體分為滲流孔對應(yīng)的可動水和吸附孔對應(yīng)的束縛水[7,28],可將其作為轉(zhuǎn)折點,因此各樣品的logV(c)和logT2散點關(guān)系曲線可被劃分為2 段(圖5a),即T2<T2cutoff段和T2>T2cutoff段,對應(yīng)的分形維數(shù)稱為DN-1和DN-2。各樣品的核磁共振分形維數(shù)如表4 所示,T2<T2cutoff段的分形維數(shù)為-1.286 7~0.921 6,該段分形維數(shù)不在2~3,表明T2<T2cutoff段孔隙空間不具有分形特征。T2>T2cutoff段的分形維數(shù)為2.761 0~2.928 3,平均值為2.877 0,R2值平均為0.892 8,表明可動流體賦存的孔隙空間具有分形特征,且具有較強的非均質(zhì)性和復(fù)雜程度。然而T2>T2cutoff段仍存在少量的束縛水,影響該段孔隙空間的分形特征??蓜恿黧w賦存的真正孔隙空間為圖3b中的橙色部分,該部分孔隙空間為飽和流體與束縛流體T2譜曲線的差值,這部分孔隙可以被認(rèn)為是相互連通的有效孔隙[23],根據(jù)(7)式可以得到有效孔隙的分形維數(shù)DN-e(圖5b,表4)。DN-e為2.223 2~2.729 3,平均值為2.482 0,R2值平均為0.860 3。

表3 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)高壓壓汞得到的分形維數(shù)及其相應(yīng)的孔隙度和滲透率Table3 Fractal dimensions obtained by high pressure mercury injection and their corresponding porosity and permeability in Zhenbei area,Ordos Basin

圖5 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)樣品Z-8的核磁共振分形特征曲線Fig.5 Pore fractal characteristic curves of NMR Sample Z-8 in Zhenbei area,Ordos Basin

表4 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)核磁共振的分形維數(shù)統(tǒng)計Table4 Statistics of fractal dimension of NMR in Zhenbei area,Ordos Basin

4 討論

4.1 分形維數(shù)與孔隙度和滲透率之間的關(guān)系

高壓壓汞孔隙結(jié)構(gòu)的總分形維數(shù)DP與孔隙度和滲透率之間存在較好的負(fù)相關(guān)性(圖6),分形維數(shù)越大,儲層孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,儲層的孔隙度和滲透率越低。DP-1,DP-2和DP-3與相應(yīng)孔的孔隙度和滲透率之間存在明顯的分異特征,孔隙空間占比較小的大孔具有較高的滲透率且存在DP-1>DP-2>DP-3的關(guān)系。DP-1和DP-2與孔隙度存在較好的負(fù)相關(guān)性,而DP-3與孔隙度之間不存在相關(guān)關(guān)系,這也說明了儲層的孔隙空間主要是由大孔和中孔貢獻(xiàn),對儲層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有較大的影響。滲透率僅與DP-1存在較弱的負(fù)相關(guān)性,與DP-2和DP-3無相關(guān)關(guān)系,表明大喉道及其相連通的孔隙是滲透率的主要貢獻(xiàn)者。

圖6 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)分形維數(shù)與孔隙度和滲透率之間的關(guān)系Fig.6 Relationships between fractal dimension and porosity and permeability in Zhenbei area,Ordos Basin

DN-2和DN-e與孔隙度和滲透率之間均具有較好的負(fù)相關(guān)性,DN-e與總孔隙度的相關(guān)關(guān)系較DN-2好,而DN-2與可動流體孔隙度和滲透率之間的相關(guān)關(guān)系較DN-e好,表明相互連通的較大孔隙是控制儲層物性的關(guān)鍵。以上分析表明,無論是整個孔隙結(jié)構(gòu)的分形特征還是不同孔隙大小分布下的分形特征,其分形維數(shù)越大,儲層的孔隙空間越復(fù)雜,對儲層滲流能力和儲集空間的影響越大。

4.2 分形維數(shù)與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系

分形維數(shù)可以定量表征孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與非均質(zhì)性,為探討分形特征與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系,繪制了各分形維數(shù)與中值孔喉半徑、分選系數(shù)、最大進(jìn)汞飽和度、退汞效率以及束縛水飽和度之間的散點關(guān)系圖(圖7)。中值孔喉半徑與DP-1和DP-2之間存在較好的負(fù)相關(guān)性,與DP-3和DP之間相關(guān)性較差,表明中值孔喉半徑越大,分形維數(shù)越小,這主要是由于儲層孔喉分布越集中,孔隙表面越規(guī)則,對孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性影響越?。?0,29]。分選系數(shù)與DP-2和DP之間有較好的正相關(guān)性,表明儲層分形維數(shù)越大,儲層孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,分選程度越差。最大進(jìn)汞飽和度僅與DP之間有較好的負(fù)相關(guān)性,表明儲層儲集空間隨分形維數(shù)增大而減小。退汞效率和束縛水飽和度均反映了儲層的連通性,退汞效率僅與DP之間存在負(fù)相關(guān)性,束縛水飽和度與DN-e和DN-2之間均存在較好的正相關(guān)性,表明分形維數(shù)越大,儲層孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,連通性越差,退汞效率越低,束縛水飽和度越大。

4.3 分形維數(shù)與礦物成分之間的關(guān)系

DP-1和DP與石英含量之間有一定的正相關(guān)性(圖8),表明DP-1和DP隨著石英含量增大而增大,這主要是因為儲層中石英含量與粒間孔的形成有關(guān),石英含量越高,儲層粒間孔越發(fā)育,較大孔隙空間的復(fù)雜程度越大。DP-3,DP和DN-2與長石含量有較好的正相關(guān)關(guān)系,表明DP-3,DP和DN-2與長石溶孔的復(fù)雜程度有關(guān),儲層長石含量越高,越有利于溶蝕孔的發(fā)育和黏土礦物的形成,儲層孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度越高。黏土礦物中僅綠泥石相對含量與分形維數(shù)DN-2,DN-e和Dp-1之間存在較好的相關(guān)性,這主要是因為在較大孔隙和相互連通的孔隙中黏土礦物含量越高,其表面粗糙程度和非均質(zhì)性越強,導(dǎo)致孔隙大小分布越不規(guī)則,孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。因此,礦物成分的類型及其相對含量對孔隙結(jié)構(gòu)的分形特征有重要的影響。

圖7 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)分形維數(shù)與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系Fig.7 Relationship between fractal dimension and pore structure parameters in Zhenbei area,Ordos Basin

圖8 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)分形維數(shù)與礦物成分之間的關(guān)系Fig.8 Relationship between fractal dimension and mineral composition in Zhenbei area,Ordos Basin

4.4 各分形維數(shù)之間的關(guān)系

不同的實驗方法其原理及分形維數(shù)計算方法不同,表征的孔隙大小分布范圍和分形維數(shù)也存在差異。高壓壓汞反映的是儲層相互連通的孔喉分布空間,表征的孔喉分布范圍為0.036~10 μm,其分形維數(shù)分布范圍為2.589 5~2.720 3;而核磁共振探測的是整個孔隙空間,DN-e和DN-2反映的是儲層有效孔隙和可動流體空間的復(fù)雜程度,相應(yīng)的分形維數(shù)分布范圍分別為2.223 2~2.729 3 和2.761~2.928 3。表明不同尺度的孔隙空間其分形維數(shù)不同,表征的孔隙空間尺度越大,分形維數(shù)的分布范圍越廣。DN-e,DN-2和DP之間具有較好的正相關(guān)性(圖9),DN-2與DP之間的相關(guān)性較好,R2值為0.857 3,這主要是由于DN-e,DN-2和DP均反映儲層相互連通孔隙的復(fù)雜程度。

圖9 鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)各分形維數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系Fig.9 Correlations of fractal dimensions in Zhenbei area,Ordos Basin

分形維數(shù)的大小與儲層孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性一致,即分形維數(shù)越大,儲層孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,非均質(zhì)性越強。儲層的礦物組成及其含量是決定分形維數(shù)大小的內(nèi)在因素,進(jìn)而影響了儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的分形特征,最終影響了儲層的質(zhì)量和宏觀表現(xiàn)。然而,儲層的沉積環(huán)境和成巖作用決定了礦物成分的類型及其相對含量[1,30]。因此,在今后的工作中,應(yīng)開展不同沉積環(huán)境和成巖作用下的儲層孔喉分形特征研究,探討沉積環(huán)境和成巖作用對孔隙結(jié)構(gòu)及其分形特征的影響,進(jìn)一步應(yīng)用儲層的孔喉分形特征來預(yù)測有利的超低滲透油氣甜點區(qū)。

5 結(jié)論

鎮(zhèn)北地區(qū)超低滲透儲層孔隙類型主要為殘余粒間孔、溶蝕孔和晶間孔。儲層礦物成分以石英和長石為主,平均含量分別為36.2%和26.1%,發(fā)育少量自生石英和變形的云母。儲層黏土礦物以綠泥石為主,平均相對含量為56.03%。

根據(jù)毛管壓力曲線形態(tài)和排驅(qū)壓力可將儲層孔隙結(jié)構(gòu)分為3類:Ⅰ類樣品孔喉分布呈單峰狀,孔喉分布較為集中,且分選性和孔喉連通性較好;Ⅱ類樣品孔隙大小分布呈雙峰狀,較小孔隙發(fā)育,孔隙結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜;Ⅲ類樣品孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性最強,對應(yīng)孔喉分形維數(shù)最大。

高壓壓汞和核磁共振所得的孔隙結(jié)構(gòu)及其分形特征不同。高壓壓汞所得的孔隙結(jié)構(gòu)具有多重分形特征,存在明顯轉(zhuǎn)折點,將樣品孔隙空間分為大孔、中孔和微孔,對應(yīng)的分形維數(shù)具有DP-1>DP-2>DP-3的關(guān)系;根據(jù)各孔隙空間的孔隙度加權(quán)平均得到整個孔隙結(jié)構(gòu)的總分形維數(shù)DP為2.589 5~2.720 3,平均值為2.666 7。核磁共振所得的可動流體孔隙空間和有效孔隙均具有分形特征,相應(yīng)分形維數(shù)DN-2和DN-e均反映相互連通孔隙的復(fù)雜程度,且與DP之間存在較好的相關(guān)性。

DP,DP-1,DN-2和DN-e與孔隙度和滲透率之間具有明顯的負(fù)相關(guān)性;微孔發(fā)育相對于大孔和中孔較為均勻,因而DP-3與儲層孔隙度和滲透率及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)之間沒有明顯的相關(guān)性;石英含量與粒間孔的形成有關(guān),對DP和DP-1有較大的影響;DP-3,DP和DN-2與長石溶孔的復(fù)雜程度有關(guān);黏土礦物中僅綠泥石含量與DN-2,DN-e和Dp-1之間存在較好的正相關(guān)性。儲層的礦物組成及其含量是決定分形維數(shù)大小的內(nèi)在因素,進(jìn)而影響儲層質(zhì)量和孔隙結(jié)構(gòu)特征。

符號解釋

N(r)——半徑為r的孔隙數(shù)量;r——孔隙半徑,μm;a——分形系數(shù);D——分形維數(shù);V(c)——對于高壓壓汞而言,表示孔隙半徑小于r的累積體積百分?jǐn)?shù),%;對于核磁共振而言,表示弛豫時間小于T2的累積體積百分?jǐn)?shù),%;SHg——累積進(jìn)汞飽和度,%;T2——橫向弛豫時間,ms;ρ——表面弛豫率,μm/ms;S——孔隙空間表面積,μm2;V——孔隙空間體積,μm3;c——孔隙形狀因子,對圓柱體孔隙,c=2;DP——總分形維數(shù);DP-1,DP-2,DP-3——大孔、中孔和微孔對應(yīng)的分形維數(shù);DN-1,DN-2,DN-e——T2<T2cutoff段束縛流體、T2>T2cutoff段可動流體和有效孔隙的分形維數(shù);?1,?2,?3——大孔、中孔和微孔所占的孔隙度,%;K1,K2,K3——大孔、中孔和微孔的滲透率貢獻(xiàn)值,mD。

猜你喜歡
壓汞孔喉維數(shù)
β-變換中一致丟番圖逼近問題的維數(shù)理論
什股壕地區(qū)下石盒子組儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征
致密砂巖儲層微觀孔喉分布特征及對可動流體的控制作用
恒速與高壓壓汞實驗表征致密砂巖儲層孔喉結(jié)構(gòu)差異性分析
基于NMR和壓汞資料的碳酸鹽巖儲層滲透率建模方法
恒速壓汞法研究低滲透儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征
——以大慶油田為例
甲烷在煤的微孔隙喉道通過性及其對解吸的影響機理
致密油藏巖芯全尺度孔喉測試方法及應(yīng)用
實值多變量維數(shù)約簡:綜述
具強阻尼項波動方程整體吸引子的Hausdorff維數(shù)
临安市| 莱阳市| 凤庆县| 陕西省| 洞头县| 镇安县| 凭祥市| 涡阳县| 泾源县| 遂昌县| 晋宁县| 腾冲县| 江城| 乌兰浩特市| 韩城市| 新巴尔虎右旗| 峨眉山市| 靖江市| 冕宁县| 寻甸| 青海省| 长子县| 苏尼特左旗| 马关县| 威信县| 蒙阴县| 浦江县| 武清区| 岑巩县| 湘乡市| 晋中市| 礼泉县| 资中县| 成武县| 台北县| 平南县| 新昌县| 永宁县| 诸暨市| 南平市| 潮安县|