低滲透油層孔隙結構和滲透率相關性研究

馬文國 劉彥軍 王朋

摘 ? ? ?要：低滲透油層孔隙結構更加復雜，對壓汞法獲取的低滲透砂巖油層天然巖心孔隙結構參數開展對比分析，研究了滲透率和孔隙結構參數變化相關性。研究表明：在滲透率（53.0～270.0）×10-3 μm 2范圍的低滲透油層巖心樣品的孔隙分布峰位主要有4個值，分別為2.5、4.0、6.3和10.0 μm。低滲透率油層巖心的最大孔隙半徑、均質系數、孔隙半徑中值等參數均具有多值性，對低滲透油層的劃分標準可以將滲透率和孔隙結構參數結合，能保證區分低滲透油藏孔隙結構差異的準確性。

關 ?鍵 ?詞：低滲透;孔隙結構;滲透率;分類標準

中圖分類號：TE 348 ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）08-1570-04

Abstract： The pore structure of low permeability reservoir is more complex. In this paper， the natural cores pore structure parameters of low-permeability sandstone reservoirs obtained by mercury injection method were analyzed. The correlation between permeability and pore structure parameters was studied. The results showed that the pore distribution peak of the core sample in the permeability range of （53.0～270.0）×10-3 μm2 had four values， namely10.0 μm， 6.3 μm， 4.0 μm and 2.5 μm， respectively. For low permeability reservoirs， the maximum pore radius， homogenization coefficient and median pore radius of similar permeability cores were not unique. The criteria for the classification of low permeability reservoirs should combine permeability and pore structure parameters to ensure the accuracy of distinguishing pore structure differences in low permeability reservoirs.

Key words： Low-permeability; Pore structure; Permeability; Classification standard

滲透率是油層儲集的一個重要評價指標，油藏工程師一直將其用于評價中高滲油層滲流能力[1]。長期以來油藏專家提出了多種利用滲透率計算和評價油層差異的方法，但都存在一定的局限性[2]。Archie公式等理論方法對中高滲透率砂巖油層的描述應用結果證明十分合理，但在低滲透率油層評價中其評價結果與實際油層差異較大[3-5]。低滲透儲層孔隙結構的復雜，孔喉差異大、孔隙結構復雜，滲透率對開發效果影響明顯[6-9]。長期注水開發后儲層物性發生明顯變化，在進一步開發之前需要對孔隙結構重新分析評價[10]。低滲透油層的滲透率和總孔隙度的相關性較小，油層滲流能力主要受孔隙、孔道等結構參數的制約[11-12]。常規壓汞方法作為油藏滲流能力評價的方法已經成為油藏工程師最常用的油藏評價方法，但利用常規壓汞參數對低滲透油層孔隙結構進行細分，對相近滲透率的油層的孔隙結構參數進一步分析的研究內容開展的較少，因此為了對高含水階段低滲透油層進行合理分類，建立不同滲透率區間低滲透油層滲流能力和孔隙結構參數的可靠關系，需開展利用孔隙結構參數對滲透率分類的油層進一步細分的研究，指導下一步微觀剩余油再啟動方法研究。

1 ?常規壓汞孔隙參數分類

巖石微觀孔喉參數分布范圍直接影響流體在儲層中的滲流能力，而流體的滲流能力和儲層巖石的滲透性緊密相關，對油層開發效果有著直接影響，工程領域常用滲透率來直接區分儲層的滲透性。

1.1 ?孔隙半徑特征參數

1）最大孔隙半徑：是指孔隙系統中最大的連通孔隙的排驅壓力值相對應的孔隙半徑。

2）平均孔隙半徑：是表示巖石平均孔喉半徑大小的參數。

3）孔隙半徑中值：飽和度中值壓力對應的孔隙半徑。

1.2 ?孔喉分布特征參數

1）分選系數：表征樣品中孔隙喉道大小偏差的量度，直接反應孔隙喉道分布的集中程度。

2）半徑均值：表征所有孔隙分布的平均位置。

3）均質系數：代表流體主要滲濾孔道的集中程度，均質系數的值越大，孔喉分布越均勻。

1.3 ?孔喉連通性特征及其他參數

1）孔隙分布峰位：是指孔隙大小分布曲線上最高點對應的孔隙半徑值。

2）汞飽和度中值壓力：是指在含汞飽和度達到50.0%時，對應的注入毛管壓力值。

3）特征結構參數：是相對滲透率相關參數，可用于描述滲流特征的一個結構參數。

2 ?低滲透巖心常規壓汞孔隙參數分布

選取了某砂巖油藏高含水階段層位，空氣滲透率范圍在（53.0～270.0）×10-3 μm2的天然巖心樣品142塊開展分析，研究在滲透率分級的基礎上，利用常規壓汞方法獲取的數據對油層進一步細分，天然巖心樣品孔隙參數分布統計見表1。

3 ?常規壓汞孔隙參數特征分析

3.1 ?最大孔隙半徑參數統計分析

天然巖心樣品最大孔隙半徑分布范圍是0.357～21.369 μm之間，最大孔隙半徑值主要集中在5.0～15.0范圍內，相近滲透率巖心的的最大孔隙半徑多值現象和不同滲透率巖心最大孔隙半徑值相近現象明顯，但不具有明顯規律性，無法作為進一步細分低滲透油層的參考依據（圖1）。

3.2 ?平均孔隙半徑參數統計分析

天然巖心樣品的平均孔隙半徑分布范圍是0.08～6.432 μm之間，平均孔隙半徑數值整體表現為隨著滲透率的增加而增加，相近滲透率巖心的平均孔隙半徑差異大和不同滲透率巖心平均孔隙半徑值相近現象明顯，但不具有明顯規律性，無法作為進一步細分低滲透油層的參考依據（圖2）。

3.3 ?孔隙半徑中值參數統計分析

天然巖心樣品孔隙半徑中值分布范圍是0.04～4.685 μm之間，在研究的滲透率范圍內，孔隙半徑中值數值隨著滲透率增加變化規律不明顯，同一滲透率級別巖心的的孔隙半徑中值大小差異明顯，同時，不同滲透率的天然巖心，有相同或相近的孔隙半徑中值的問題依然存在，不具有明顯規律性，無法作為進一步細分低滲透油層的參考依據（圖3）。

3.4 ?分選系數參數統計分析

分選系數的特征說明孔隙喉道分布的集中程度存在差異，分選系數參數數值分布主體均較高，說明研究的低滲透巖心樣品孔隙分布不均勻。研究油層的低滲透油藏天然巖心樣品分選系數分布范圍是2.288～4.575 μm之間，主要集中在2.5～4.5之間，相近滲透率巖心的有分選系數多值的現象，反應出相同現有測試方法測試獲得的巖心滲透率參數不能完全代表孔隙結構差異（圖4）。

3.5 ?半徑均值參數統計分析

研究低滲透油層的天然巖心樣品半徑均值分布范圍是0.069～4.686 μm之間，半徑均值數值整體隨滲透率增加呈現增加的趨勢，半徑均值表征的是所有孔隙分布的計算加權平均半徑對應的位置，雖然也存在相近滲透率巖心的半徑均值數值多值和不同滲透率半徑均值相近的現象明顯，但不能代表孔隙結構的實際情況，無法作為進一步細分低滲透油層的參考依據（圖5）。

3.6 ?均質系數參數統計分析

研究低滲透油層的天然巖心樣品均質系數分布范圍是0.196～0.503之間，均質系數表征的是流體主要滲濾孔道的集中程度，研究巖心樣品的均質系數數值，主體最小值高于0.196，主體參數值低于0.5，說明研究巖心樣品的滲流通道尺寸集中程度較好，相近滲透率巖心的均質系數多值和不同滲透率具有相同均質系數的現象明顯，且不具有明顯規律性，無法作為進一步細分低滲透油層的參考依據（圖6）。

3.7 ?孔隙分布峰位參數統計分析

研究低滲透油層的天然巖心樣品孔隙分布峰位分布范圍是0.025～10.0 μm之間，孔隙分布峰位主要有4個值，分別為2.5、4.0、6.3和10.0 μm，相近滲透率巖心的孔隙分布峰位的多值現象和不同滲透率具有相同孔隙分布峰位現象明顯，因為孔隙分布峰位的單值性，可以作為滲透率分類基礎上進一步區分巖心微觀孔隙結構的參數（圖7）。

3.8 ?最大進汞飽和度參數統計分析

研究低滲透油層的天然巖心樣品最大進汞飽和度分布范圍是59.104～96.287 μm之間，相近滲透率巖心的最大進汞飽和度的多值現象和不同滲透率具有相同最大進汞飽和度現象明顯，但不具有明顯規律性，無法作為進一步細分低滲透油層的參考依據（圖8）。

3.9 ?特征結構參數統計分析

特征結構參數與相對滲透率有關，作為描述滲流特征的一個參數，參數越大，表明孔隙分選好，孔隙尺寸之間的差異越小。研究的低滲透油層天然巖心樣品特征結構參數分布范圍是0.058～11.883 μm之間，相近滲透率巖心的特征結構參數的多值現象明顯，但不具有明顯規律性，無法作為進一步細分低滲透油層的參考依據（圖9）。

4 ?結 論

1）常規壓汞方法作為評價油層滲流能力的測試方法具有不可替代的作用，對于低滲透率油層，孔隙結構參數表明隨著滲透率變化巖石孔隙結構更加復雜。

2）研究低滲透油層的低滲透油層的孔隙分布峰位等參數均有多值現象，但其他參數的多值分布缺少規律性，只有孔隙分布峰位數值相對規律，研究低滲透油層的孔隙分布峰位主要有4個值，分別為2.5、4.0、6.3和10.0 μm，可以作為進一步區分油層的分類標準。

3）對低滲透油層，可以在滲透率分級的基礎上，利用孔隙結構參數對油層進一步劃分，探索研究低滲透油層微觀孔隙結構差異性。

致謝：

本文研究成果依托于國家科技重大專項，薄差油層剩余油分布及動用界限研究（編號：2016ZX05010-002-004）和渤海雙高油田多級竄逸堵/調/驅一體化技術研究及示范（編號：2016ZX05058-003-010）項目的支持，對參與項目研究的人員一并謹致謝意。

參考文獻：

[1]林玉保，張江，劉先貴，等. 喇嘛甸油田高含水后期儲集層孔隙結構特征[J].石油勘探與開發，2008（02）：215-219.

[2]雍世和，洪有密.測井資料綜合解釋與數字處理[M].北京：石油工業出版社，1982.

[3]ARCHIC G E. The Electrical Resistivity Log as an Aid in Determining Some Reservoir Characteristic[C].Trans. SPE， 1942， 146：54-61.

[4]裴占松.大慶長垣S區儲層微觀孔隙結構類型劃分及特征分析[A]. 西安石油大學、陜西省石油學會.2018油氣田勘探與開發國際會議（IFEDC 2018）論文集[C]. IFEDC，2018：8.

[5]CHILINGAR G V. Relationship between porosity， permeability， and grain-size distribution of sands and sandstones[J]. Developments in Sedimentology， 1964（1）：71-75.

[6]胡志明，把智波，熊偉，等. 低滲透油藏微觀孔隙結構分析[J].大慶石油學院學報，2006（03）：51-53.

[7]黃述旺，蔡毅，魏萍，等. 儲層微觀孔隙結構特征空間展布研究方法[J].石油學報，1994（S1）：76-81.

[8]王鑫，高明，劉柱.低滲透油藏孔隙結構差異與剩余油關系研究[J].當代化工，2017（8）： 1592-1596.

[9]李承龍.大慶外圍油田低滲透油層水驅動用界限研究[J].當代化工，2015（8）： 1871-1874.

[10]林玉保.高含水后期儲層優勢滲流通道形成機理[J].大慶石油地質與開發，2018，37（06）：33-37.

[11]高慧梅，姜漢橋，陳民鋒，等.儲集層微觀參數對油水相對滲透率影響的微觀模擬研究[J].石油勘探與開發，2006（06）：734-737.

[12]羅碧華，楊希冰，胡晨暉，等.北部灣盆地潿洲12-2靶區流沙港組低滲透砂巖孔隙結構特征研究[J].能源與環保，2019（06）：43-50.