基于岩石薄片图像的海陆过渡相页岩纹层识别方法及应用.pdf
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1、 收稿日期:改回日期:基金项目:国家自然科学基金面上项目“非常规致密砂岩油藏超临界 驱 原油微纳米级孔喉缝系统的相互作用机理研究”()作者简介:孟婧()女助理工程师 年毕业于西南石油大学石油工程专业现主要从事油气田开发提高采收率方面的工作 通讯作者:沈世波()男高级工程师 年毕业于江汉石油学院应用地球物理专业现主要从事油藏精细描述及开发地质方面的研究工作:/致密砂岩储层微观孔隙结构特征及其分类评价孟 婧张莉莹李 芮赵爱芳朱碧蔚黄 佩沈世波(中国石油玉门油田分公司甘肃 酒泉)摘要:针对 区块致密砂岩微观孔隙结构特征不明确的问题采用高压压汞()、核磁共振()、铸体薄片()以及扫描电镜()等实验方法
2、研究了 区块致密砂岩储层微观孔隙分布及连通特征明确了有效孔喉半径、有效孔隙度和有效可动孔隙度等参数与宏观物性之间的关系识别并评价了典型孔隙结构储层的微观和宏观特征 研究结果表明:目标储层孔隙类型多孔径范围广但整体孔径小于 孔喉以大孔细喉“墨水瓶”形连通方式为主孔径大于有效孔喉半径的孔喉虽然占总孔隙体积比例较小但却对渗透率的贡献率达到了 以上 测量的孔径分布范围比 更宽有效可动孔隙度排除了孤立大孔隙中存在的不可动水与 获得的有效孔隙度之间存在强正相关性与渗透率具有较高的指数关系孔喉半径在控制微观孔隙结构和宏观储层质量方面有着重要作用目标储层孔隙结构可划分为 类即、和类随着储层孔隙结构参数变差平均
3、有效可动孔隙度分别为、和 研究结果对目标储层评价及高效开发具有重要意义关键词:致密砂岩孔隙结构核磁共振孔隙度孔喉半径储层评价中图分类号:文献标识码:文章编号:()():()()()().:特 种 油 气 藏第 卷 引 言 区块位于鄂尔多斯盆地中西部伊陕斜坡北部该区主体沉积环境位于延长组沉积凹陷中部 长 段沉积期砂岩与黑色页岩互层直接与烃源岩接触砂岩储层物性较差主要由陆源碎屑岩组成具有粒度细、分选差、页岩含量高、矿物成分复杂、压实作用强等特点 砂岩成分成熟度较低属于沉积水体能量较低、距离物源较近的低能低源环境的产物 致密砂岩储层中的微/纳米级孔喉结构具有复杂的孔喉系统、狭小的孔喉半径、不同程度的
4、连通性和较强的非均质性决定了宏观储层性能在油气开采和渗流中起着重要作用高压压汞实验是表征孔喉尺寸分布最有效的方法广泛用于确定致密砂岩孔喉结构的复杂性和非均质性 然而 主要是测量孔喉体积无法准确测定孔隙体积当岩石中喉道和孔隙难以区分或孔喉比较小时测量结果具有较大局限性 核磁共振通过测量孔隙体积中氢核的弛豫时间来反映样品的孔隙特征及可动性被广泛用作确定多孔介质中流体的特征、有效孔隙度、渗透率、可动和不可动流体体积、多孔结构等参数的有效方法 目前针对微观孔隙结构的研究主要集中在致密砂岩储层可动流体和束缚流体的划分及表征方法上或是采用 结果来标定 谱对 的实验结果进行补充鲜有学者建立致密砂岩微观形态和
5、宏观质量之间的关系对孔隙结构进行分类和评价 因此通过高压压汞、核磁共振、铸体薄片以及扫描电镜等实验相结合的方法对鄂尔多斯盆地 区块致密砂岩储层微观孔隙分布及连通特征开展研究建立了有效可动孔隙度与宏观储层物性之间的关系识别并评价了 种典型孔隙结构储层的微观和宏观特征为有效评价储层开发潜力及开发方案制订提供参考和借鉴 实验设计 实验岩心及流体 块岩心取自研究区延长组长 段(取样深度为 直径为 长度约为 )岩石矿物组分中石英占 长石占 岩屑占 填隙物占 岩石类型以岩屑质长石砂岩为主其次为长石砂岩 孔隙度为 平均值为 渗透率为 平均值为 核磁共振实验中为避免岩心在饱和水过程中发生水敏或盐敏等损害根据实
6、际储层地层水的矿化度及水体类型配制了等矿化度盐水来模拟实际地层水地层水型为 型矿化度为 /实验内容 实验实验采用 型压汞仪测定孔径范围为 注入压力从真空增至 可连续或步进加压在最大注入压力 以下可以用于测量孔径大于 的孔隙 离心实验通过调整离心机的离心力可以将对应孔径孔喉内的流体与岩石分离分离出的流体为可动流体而剩余流体则为束缚(不可动)流体 因此选取最佳离心力对准确判定可动流体至关重要 实验中选取孔渗参数相近的 块岩心在离心力分别为、条件下进行离心实验 对比离心前后岩心含水饱和度的变化可知当离心力为 时含水饱和度降低 平均为 当离心力增至 时含 水 饱 和 度 降 低 平均为 当离心力增至
7、时含水饱和度降低仅 平均为 表明当离心力高于 时继续增大离心力无法继续提高排出水量即可认定 为目标储层岩心的最佳离心力 实验 实验测试可动流体步骤:对岩心样品进行 谱采样用无水乙醇甲苯的混合溶剂萃取清洗岩心中的残余油直至连续 次 谱采样的信号降至最低且不再变化为止测量方法参考石油天然气行业标准/岩样核磁共振参数实验室测量规范岩心烘干后采用氮气测量岩心的孔隙度和渗透率岩心抽真空 后在 压力下用模拟地层水饱和岩心连续 次 谱采样的信号不变时饱和完成在离心实验中将离心转速调至 /(对应离心力为 第 期孟 婧等:致密砂岩储层微观孔隙结构特征及其分类评价 )离心 去除岩心中的可动水并对离心后的岩心进行
8、谱采样通过对比离心前后的 谱分布可以计算出可动水饱和度和孔隙度 实验结果与分析 微观孔隙特征图 为 区块的岩心铸体薄片及 图像 由图 可知:研究区孔隙类型包含残余粒间孔隙、粒间溶蚀孔隙、粒内溶蚀孔隙以及填隙物内微孔隙 其中残余粒间孔的孔径相对较大(大于)多为多边形和细长形以绿泥石膜成因的残余粒间孔最为发育(图)粒间溶蚀孔隙主要来源于长石和碎屑矿物的溶蚀(图)一般由矿物颗粒边缘向中心部位溶蚀颗粒边缘呈不规则形状多与残余粒间孔或溶蚀孔隙伴生(图)孔径为 大部分岩心的 图像中可观察到大量粒内溶孔其主要来源于长石或方解石颗粒或矿物内部的溶蚀作用(图)粒内溶孔与粒间孔隙的分布大致相当多形成粒内次生溶蚀微
9、孔隙 此外还观测到微裂缝孔隙(图)但不具有普遍性仅个别岩石样品中观测到微裂缝 研究区储层内微裂缝数量较少主要受颗粒控制(图)对渗透率贡献较小 目标储层中还含有丰富的晶间微孔隙这类孔隙与自生黏土矿物(绿泥石和伊蒙混层等)相伴(图)孔径多为纳米级 综上可知虽然研究区孔隙类型较多孔径范围较广但孔隙结构偏差孔径整体偏小abc?def?ghi?a?,?,3?b?,?,8?c?,?,11?d?,SEM,11?e?,SEM,13?f?,SEM,13?g?,SEM,5?h?,?,?,?i?,?,19?,8图 实验岩心铸体薄片及 图像 有效孔喉半径和有效孔隙度图 为 块样品中 块代表性岩心样品的毛管压力与进汞饱
10、和度的关系(图 为 号岩心 图 为 号岩心 )由图 可知:号岩心的孔喉结构参数明显好于 号岩心虽然 块岩心孔渗及孔喉结构参数相差较大但在降压退汞后仍然有 和 的汞滞留在岩心中 主要与目标储层中存在大量“墨水瓶”形孔喉连通方式 特 种 油 气 藏第 卷有关即大孔隙和细喉道相连通导致汞在高压下能够克服喉道内较高的毛管压力进入孔隙但退汞时却很难退出 这进一步说明孔喉半径对渗透率的影响大于孔隙度对渗透率的影响通过绘制进汞过程中单位压差下的进汞饱和度曲线(图)可以获得曲线拐点对应的汞饱和度和孔喉半径 该孔喉半径代表了从狭小且连通性差的孔喉向宽大且连通性好的孔喉发生转变拐点对应的汞饱和度代表了控制渗透率的
11、所有连通孔喉均已被汞饱和 因此可定义该汞饱和度和孔喉半径分别为有效汞饱和度和有效孔喉半径 由图 可知 号岩心有效汞饱和度和有效孔喉半径分别为 和 号岩心有效汞饱和度和有效孔喉半径分别为 和 说明孔喉结构参数好的岩心控制渗透率的连通孔喉越多(即有效汞饱和度越大)有效孔喉半径也更大图 、号岩心的毛管压力曲线及单位压差进汞饱和度曲线 结合孔渗与孔喉半径分布的关系(图)可知:号岩心孔渗与孔喉半径的分布曲线均呈单峰型分布 虽然整体孔喉半径小于 但孔径大于有效孔喉半径()的孔喉仅占总孔隙体积的 但这部分孔喉对渗透率的贡献率却达到 说明 号岩心中 体积的孔喉对渗透率没有直接影响 号岩心的孔隙度随孔喉半径的分
12、布曲线呈双峰型分布但整体孔喉半径较小小于 且对应的孔喉体积占比低 孔径大于有效孔喉半径()的孔喉仅占总孔隙体积的 但对渗透率的贡献率却达到 这一方面说明孔径大于有效孔喉半径的孔喉才对渗透率产生明显贡献反之贡献很小另一方面说明岩心孔喉结构参数变差将导致控制渗透率的连通孔喉体积占比不断降低降低可开采性图 、号岩心的累计孔隙度/渗透率与孔喉半径分布关系 /块 岩 心 的 有 效 汞 饱 和 度 为 平均为 有效孔喉半径为 第 期孟 婧等:致密砂岩储层微观孔隙结构特征及其分类评价 平均为 将岩心的总孔隙度乘以有效汞饱和度可得到有效孔隙度 图 为渗透率与有效孔隙度之间的关系 由图 可知:渗透率与有效孔隙
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