耿43井區儲層微觀結構特征及其與物性的關系

何文祥,江凱禧,馬超亞

(1.長江大學地球化學系,湖北荊州 434023;2.油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室·長江大學;3.中國石油長慶油田公司第七采油廠）

耿43井區儲層微觀結構特征及其與物性的關系

何文祥1,2,江凱禧1,馬超亞3

(1.長江大學地球化學系,湖北荊州 434023;2.油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室·長江大學;3.中國石油長慶油田公司第七采油廠）

為了研究儲層微觀結構特征對物性的影響,利用電鏡掃描、X衍射以及壓汞等實驗對鄂爾多斯盆地耿43井區長4+5儲層巖心進行了研究。研究結果表明,儲層為長石砂巖,粒度以細砂為主;粘土礦物多為伊利石、高嶺石和綠泥石,伊蒙混層含量較少;砂巖結構成熟度和成分成熟度較高;儲層物性為低孔特低滲透率儲層,門檻壓力、中值壓力等微觀孔隙結構參數與儲層物性具有較好的相關性,但退汞飽和度、退汞效率等參數與物性的相關性較差。微觀孔隙結構的差異是產生儲層物性參數差異、孔喉特征參數差異的主要原因。

特低滲儲層;成分成熟度;儲層微觀結構;退汞效率

儲層的宏觀物性參數主要指孔隙度、滲透率等;儲層的微觀孔隙結構是指儲集巖中孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關系,是儲層微觀物理研究的核心內容[1]。開發實踐經驗表明,宏觀物性在反映儲層內在特征方面存在局限性,而微觀孔隙結構直接影響儲層的儲集、滲流能力,并最終影響油氣井的產能和最終采收率[2]。因此,研究儲層特別是特低滲透儲層的孔喉結構特征及微觀分布[3-4],揭示微觀孔隙結構與宏觀物性的關系,能有效地揭示特低滲透儲層開發現象及開發特征,并提出特低滲透油田開發的有效對策。

1 儲層的巖石學特征

巖石學特征研究表明,耿43井區長4+5儲層為長石砂巖,成分成熟度、結構成熟度均相對較好,且雜基和膠結物含量高。

1.1 儲層物質組分特征

含油層為碎屑巖儲層,碎屑顆粒成分以長石和石英為主,分別在占巖石組分的41.9%和42.2%;巖屑含量較低,占組分11.8%;含少量云母,占組分4.1%;粘土礦物多為高嶺石、綠泥石和伊利石,分別占粘土礦物組分的45.8%、33.1%和17.1%;伊蒙混層含量較少,占4.0%;膠結物以方解石、硅質為主。

儲層成分成熟度(Q/F+R)值0.51,屬于中等成分成熟度。

1.2 儲層結構特征

耿43井區長4+5儲層以細砂巖為主,占砂巖含量的93.7%,含少量粉沙、中砂巖和泥,不含礫石和粗砂,總體上砂巖顆粒相對偏細,平均粒徑0.17 mm。標準偏差平均為0.5,顆粒分選較好,偏度為0.16,為正偏態。在C-M圖上,C值為0.247,M值為0.136,粒度分布為正偏態,尖度平均為1.07,以跳躍和懸浮搬運顆粒為主。長4+5儲層磨圓度以次圓、次棱為主,粒徑主要分布在0.05～0.26 mm,多數砂巖分選程度中等或好。膠結類型主要為孔隙式,顆粒之間接觸方式以點-線或線-點接觸為主,顆粒支撐。儲層結構成熟度中等～高。

2 儲層微觀孔喉結構特征

2.1 孔喉類型

以長石溶孔和粒間孔為主,分別占孔隙總數的49.1%、42.2%,其次是巖屑溶孔,占 8.7%。喉道類型以片狀和彎片狀喉道為主,管束狀喉道次之,縮頸型喉道少見。

2.2 孔喉結構特征

孔喉分選中等,分布比較均勻,為細歪度,平均孔喉體積比小(表1)。

排驅壓力、毛細管中值壓力、殘余汞飽和度、退出效率和結構滲流系數等可以反映孔、喉的連通性。壓汞實驗表明(表2),門檻壓力相對較高、最大進汞飽和度較低、殘余汞飽和度較高,反映了特低孔滲儲層特征。

表1 長4+5儲層孔喉分布及半徑特征參數

表2 耿43井區長4+5儲層孔喉連通性特征參數

3 儲層宏觀物性特征

3.1 儲層物性特征

儲層孔隙度5.3%～21.6%,平均9.98%,滲透率(0.01～10.50)×10-3μm2,平均 0.85×10-3μm2,主要為低孔、特低滲儲層。

3.2 各相帶物性分布

耿43井區長4+5為三角洲前緣亞相沉積,主要發育水下分流河道、河口壩、水下天然堤和分流間灣微相,形成一套灰綠、灰黑泥頁巖、泥質粉砂巖與灰綠、灰白色細砂巖互層。儲層主要由呈北北東～南南西向展布分流河道砂體組成,表現為分流河道儲層物性最好,其次為河口壩和天然堤(表3)。

水下分流河道孔隙組合類型以粒間孔、粒內溶孔為主,分別占面孔率的1.7%和0.3%;河口壩也以粒間孔和粒內溶孔為主,分別占面孔率的1.5%和1.4%。

表3 長4+5儲層部分井沉積微相孔、滲物性統計表

4 微觀結構特征參數與物性的關系

微觀孔喉特征參數與物性存在正相關性和負相關性(表4、圖1、圖2)。其中,門檻壓力、中值壓力、均值系數與孔、滲參數之間呈負相關關系;分選系數、歪度、殘余汞飽和度與物性無相關性,說明影響儲層物性的因素非常復雜;變異系數、最大孔喉半徑、中值半徑與物性呈正相關;最大進汞飽和度與物性略呈正相關關系;另外,物性參數與退汞飽和度和退汞效率參數之間的相關性較差,尤其是與退汞效率相關性更差,說明退汞效率的影響因素更加繁多、復雜,也反映特低滲透儲層微觀孔隙結構的復雜性。

取多個樣品的平均值,繪制孔喉半徑與滲透率貢獻關系圖,孔喉分布總體具有單峰狀,主要由孔喉半徑為0.16～0.63μm的粗孔喉提供,細喉道對巖樣滲透性的貢獻極小(圖3)。

表4 微觀結構特征參數與物性關系

5 主要認識與結論

(1)長4+5儲層為長石砂巖,成分成熟度、結構成熟度均相對較好,雜基和膠結物含量高,粒度以細砂為主;為三角洲前緣亞相沉積,主要發育水下分流河道、河口壩、水下天然堤和分流間灣微相,水下分流河道孔隙組合類形以粒間孔、粒內溶孔為主,分別占面孔率的1.7%和0.3%;河口壩也以粒間孔和粒內溶孔為主,分別占面孔率的1.5%和1.4%。

圖1 中值壓力與孔、滲關系

圖2 最大孔喉半徑與孔滲關系

圖3 孔喉半徑與滲透率貢獻直方圖

(2)長4+5儲層以長石溶孔和粒間孔為主,喉道類型以片狀和彎片狀喉道為主,管束狀喉道次之,縮頸型喉道少見。

(3)長4+5儲層門檻壓力相對較高、最大進汞飽和度較低、殘余汞飽和度較高,反映了特低孔滲儲層特征;微觀孔喉特征參數影響儲層的物性,門檻壓力、中值壓力等與孔、滲參數具有很好的相關性,但退汞飽和度和退汞效率與物性的相關性較差。

[1] Teige G M G,Hermanrud C ,Thomas W H ,et al. Capillary resistance and t rapping of hydrocarbons :A laboratory experiment [J ] . Pet roleum Geoscience ,2005 ,11 :125 - 129.

[2] 楊縣超,張林,李江,等.鄂爾多斯盆地蘇里格氣田儲層微觀孔隙結構特征[J].地質科技情報,2009,28(3):73-76.

[3] 石京平,向陽,張麗萍,等.榆樹林油田低滲透儲層微觀孔隙結構特征及滲流特性[J].沉積與特提斯地質,2003,23(1):90-94.

[4] 孟憲富,陳堂鎖,洛躍雄,等.鄂爾多斯盆地杏河地區長6油組不同微相儲層孔隙結構特征[J].石油地質與工程,2009,23(4):20-22.

TE313.1

A

1673-8217(2011)02-0016-03

2010-10-20;改回日期:2011-01-30

何文祥,副教授,1968年生,1991年畢業于江漢石油學院礦物學、巖石學、礦床學專業博士,現主要從事油藏描述工作。

國家科技重大專項課題資助項目“大型油氣田及煤層氣開發”(2008ZX05023-001)部分研究成果。

編輯:彭剛