低滲透儲層孔隙結構的影響因素

低滲透儲層孔隙結構的影響因素

孔隙結構的研究低滲透油藏注水的開發(fā)存在著高注射設計壓力、高地層和高注射壓力、低注射效果和低產量的問題。而造成這些問題的主要原因是儲層微觀孔隙結構不利。目前,孔隙結構的研究進展主要表現在2個方面,一是新的研究技術如CT掃描技術、核磁共振、恒速壓汞技術在分析孔隙結構中的應用;二是孔隙結構描述理論的進展[8,9,10,11,12,13,14,15]。但是,對孔隙結構主控因素的研究較少。本文通過核磁共振、恒速壓汞、常規(guī)壓汞、掃描電鏡、鑄體薄片的結合,從微觀和定量的角度對低滲透儲層孔隙結構特征及影響因素進行分析。1儲層覆巖結構低滲透油藏按照滲透率分為低滲透油藏(10×10-3～50×10-3μm2)、特低滲透油藏(1×10-3～10×10-3μm2)、超低滲透油藏(小于1×10-3μm2)3大類。而研究區(qū)莊58長8、王窯長6、白馬長8、盤古梁長6儲層孔隙度平均為12.7%,滲透率為2×10-3μm2,具有低孔、特低滲特征;莊40長6、沿25長6、董志長8、莊19長8儲層孔隙度為10.5%,滲透率為0.39×10-3μm2,具有低孔、超低滲特征(表1)。2溶孔-粒間孔機理隨儲層內部孔道儲層物性是對孔隙結構的反映,造成不同低滲透油藏物性差別的主要原因是微觀孔隙結構的差異。不同儲層具有不同的孔隙結構特征,特低滲、超低滲儲層面孔率逐漸變小,喉道逐漸變細,孔喉配位數逐漸變少,連通性及迂回度逐漸變差(圖1),溶孔-粒間孔在特低、超低滲透儲層中所占比例逐漸變少,微孔所占比例逐漸增加。雖然溶孔-粒間孔的發(fā)育對提高孔隙度不是很明顯,但是對滲透率的提高很明顯,微孔可以增加孔隙度,但對滲透率沒有任何貢獻?？紫督Y構參數是對孔隙結構的定量表征,通過鑄體薄片、壓汞曲線等可以得到大量的孔隙結構參數。特低滲透儲層的溶孔-粒間孔組合相對發(fā)育,微孔相對較少,排驅壓力和中值壓力相對較低,平均分別為0.9MPa和5.2MPa,中值半徑較大,平均為0.2μm;超低滲儲層溶孔-粒間孔組合面孔率相對較低,微孔所占面孔率增多,排驅壓力和中值壓力相對較高,平均分別為2.2MPa和9.0MPa,中值半徑較小,平均為0.13μm(表2)。3低滲透儲層材料把同一層位的恒速壓汞、鑄體薄片、掃描電鏡相結合,從微觀和定量的角度來分析低滲透儲層孔隙結構的主要影響因素(表3)。從圖1、表3可以看出,2類低滲透油藏的填隙物有一定的變化規(guī)律,隨著填隙物的增加,孔隙結構變差,且受填隙物類型及其含量的影響。(1)特低滲透油藏填隙物平均含量為11.5%,以綠泥石、碳酸鹽巖膠結物為主,伊利石含量相對較少。由于碎屑顆粒表面有一層綠泥石黏土膜堵塞了孔喉,在一定程度上使儲集空間變小,使流體的滲流空間變得很窄,同時,也減輕了機械壓實作用對孔隙的損害,保存了一定的粒間殘余孔。由于綠泥石膜的厚度不同,導致喉道半徑變化也較大,喉道分布范圍較廣,主要分布在0.2～4.5μm,但喉道整體較細,峰值出現在0.6～1.2μm的區(qū)域(圖2)。(2)超低滲透油藏填隙物含量較多,平均含量為14.1%,以伊利石、綠泥石、碳酸鹽巖膠結物為主,特別是伊利石,平均含量達3.4%,伊利石常呈片狀、毛發(fā)狀、搭橋狀,在孔隙中形成網絡狀的分布,使原來的粒間孔隙被肢解切割,變得迂回曲折,導致大量微孔的產生,并使喉道變得更加細小。同時,喉道半徑主要分布在0.2～2.0μm,峰值出現在0.4～0.8μm。且纖維狀伊利石具有很大的比表面,在這些微細孔隙中地層水基本以束縛水的形式存在,導致儲層物性變差(圖2)。碳酸鹽巖膠結物在研究區(qū)低滲透儲層中含量較高,主要有成巖早期、成巖晚期2種成因。成巖早期的碳酸鹽巖膠結物以方解石為主,對儲層有雙重影響,在充填孔隙減少孔隙空間的同時也為后期的次生溶蝕孔隙的產生提供了物質基礎;成巖晚期的碳酸鹽巖膠結物以鐵方解石為主,對儲層物性只起破壞性作用。4儲層油松飽和度偏高莊58井區(qū)在儲層評價中孔隙度的平均值為13.9%,氣測滲透率的平均值為1.34×10-3μm2,原油飽和度達到56.22%,但在開發(fā)過程中,大量產水而不出油。通過分析認為,儲層中綠泥石膠結物較發(fā)育,如果綠泥石較薄,會利于粒間孔的保存,但是該區(qū)綠泥石膜厚度為60μm,加之研究區(qū)原油黏度較大,導致綠泥石膜吸附原油后變得更厚,從而儲層中大量的孔隙被綠泥石膜及吸附的重油所占據,而孔隙中央僅有部分殘存的孔隙(圖3a、b),并且測井上解釋的含油飽和度包括吸附在綠泥石膜上的重油,而這部分重質油是不可動的,造成測井解釋時含油飽和度偏高。通過核磁共振實驗,當橫坐標T2弛豫時間(即氫核的橫向弛豫時間大于11.57ms)時,孔隙中的流體為可動流體。因此,當T2弛豫時間大于11.57ms時各點的縱坐標幅度占累積幅度的比即為可動流體飽和度。核磁實驗表明,該儲層的可動流體飽和度平均值只為39.64%,可動流體孔隙度僅為4.8%(圖3c),可動流體孔隙度和可動流體飽和度都大大低于同等物性的儲層。這就是該儲層物性含油性較好、在生產中大量產水而不出油的原因。5儲層結構影響因素(1)孔隙結構是決定儲層物性的內因,低滲透儲層喉道較小,孔隙結構復雜,整體物性較差。特低滲透儲層由于溶孔-粒間孔較發(fā)育,喉道半徑大于超低滲儲層,排驅壓力、中值壓力小于超低滲儲層。(2)填隙物類型及含量是影響孔隙結構的主要因素之一。特低滲透儲層填隙物含量為11.5%,以綠泥石、碳酸鹽巖膠結物為主。泥石和方解石對儲層都有雙重影響,適量的綠泥石薄膜、利于粒間孔的保存,早期成因的方解石,可為溶蝕作用的進行提供物質基礎。(3)超低滲透儲層填隙物含量達14.1%,以伊利石、綠泥石、碳酸鹽巖膠結物為主。綠伊利石和鐵方解石對儲層物性只起破壞性作用,纖維狀伊利石使原來的孔隙被肢解切割,變得