喇嘛甸油田葡萄花油层微观孔隙结构及渗流特征研究.pdf
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1、第 14 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.14 No.8August,2023矿 产 勘 查MINERAL EXPLORATION喇嘛甸油田葡萄花油层微观孔隙结构及渗流特征研究张景军,孙嘉钥,曹艳芳,仲欣,李顺欣(东北石油大学 地球科学学院,黑龙江 大庆 163318)摘 要 本文综合运用扫描电镜、高压压汞以及油水相渗等多项实验技术方法,系统研究了喇嘛甸油田葡萄花油层的物性、微观孔隙结构及其对于渗流特征的影响作用。研究表明:储层岩性主要为(岩屑)长石砂岩,平均孔隙度为33.1%,平均渗透率为2.47 m2,属于特高孔、特高高渗储层;储层孔隙类型包括原生、次生孔隙,并以次生溶蚀孔隙为主
2、;微观孔隙结构特征表现为良好的分选性、连通性,孔喉半径平均为7.34 m,属于中粗孔储层;储层渗流能力良好,表现为束缚水、残余油饱和度较低,等渗点含水饱和度较高、油水两相区较为宽阔等特点;相关性分析表明,储层物性、微观孔隙结构对于其渗流能力具有重要的影响作用。研究结果可为油田微观剩余油精细挖潜提供依据。关键词 微观孔隙结构;渗流特征;葡萄花油层;喇嘛甸油田中图分类号:TE312 文献标志码:A 文章编号:1674-7801(2023)08-1402-10Research of micro-pore structure and seepage characteristics of Portuga
3、l Reservoir in Lamadian OilfieldZHANG Jingjun,SUN Jiayue,CAO Yanfang,ZHONG Xin,LI Shunxin(Northeast Petroleum University,School of Geosciences,Daqing 163318,Helongjiang,China)Abstract:In this paper,a number of experimental techniques such as scanning electron microscopy,high-pressure mercury intrusi
4、on and oil-water phase infiltration are used to systematically study the physical properties and microscopic pore structure of the Portugal Reservoir in Lamadian Oilfield and their effects on the seepage characteristics of the reservoir.The research shows that:(1)The lithology of the reservoir is ma
5、inly(cutting)feldspar sandstone,the average porosity is 33.1%,and the average permeability is 2.47 m2,which belongs to the ultra-high porosity,ultra-high-high permeability reservoir;(2)Reservoir pore types include primary and doi:10.20008/j.kckc.202308007收稿日期 2022-07-28;修回日期 2022-11-06基金项目 本文受国家自然科学
6、基金项目“泥页岩脆塑性主控因素及定量评价研究”(41472125)资助。第一作者简介 张景军,男,1973年生,博士,副教授,主要从事油气田开发地质学、沉积学研究工作;E-mail:。通讯作者简介 孙嘉钥,女,1997年生,硕士生,主要从事油气田开发地质学研究;E-mail:。引用格式 张景军,孙嘉钥,曹艳芳,仲欣,李顺欣.2023.喇嘛甸油田葡萄花油层微观孔隙结构及渗流特征研究 J.矿产勘查,14(8):1402-1411.Zhang Jingjun,Sun Jiayue,Cao Yanfang,Zhong Xin,Li Shunxin.2023.Research of micro-pore
7、 structure and seepage characteristics of Portugal Reservoir in Lamadian Oilfield J.Mineral Exploration,14(8):1402-1411.1402第 14 卷 第 8 期张景军等:喇嘛甸油田葡萄花油层微观孔隙结构及渗流特征研究secondary pores,mainly secondary dissolution pores;microscopic pore structure has good sorting and connectivity characteristics,with an
8、average pore throat radius of 7.34 m,belonging to medium-coarse pore reservoirs;(3)The reservoir seepage ability is good,which is characterized by low irreducible water and residual oil saturation,high water saturation at isotonic point,and wide oil-water two-phase zone;(4)Correlation analysis shows
9、 that the reservoir physical properties and microscopic pore structure play an important role in its seepage capacity.These research results can provide a basis for finely exploiting the microscopic remaining oil in the oilfield.Keywords:micro-pore structure;seepage characteristics;Portugal Reservoi
10、r;Lamadian Oilfield.0引言经历多年的勘探开发,中国陆相油田目前大多进入到了开发中后期阶段,面临含水率高、采出率较低、剩余油挖潜难度大等问题,因此如何实现剩余油深度开发与有效提高采收率已成为老油田的核心问题。近年来的研究表明,储层渗流性能、微观剩余油分布明显受到储层微观孔隙结构的影响与控制,因此基于储层微观孔隙结构综合表征技术的储层渗流性能与微观剩余油分布规律的综合研究具有重要的理论与实践意义(林玉保等,2014;印森林等,2018;何松霖和李军辉,2020;周淋等,2022)。目前,对于微观孔隙结构的研究方法有铸体薄片、扫描电镜、高压压汞、恒速压汞、核磁共振、CT 扫描、N
11、2吸附等(曹涛涛等,2016;姜振学等,2016;李润泽等,2016;宋磊等,2017;王琨等,2020;张玉晔和赵靖舟,2021),能够在不同方面反映储层的微观孔喉结构特征,但由于油气储层性质的差异以及各种实验方法适用范围的不同,在具体研究过程中各种实验方法或其组合的选择与应用尤为重要。李兴国等(2007)对喇嘛甸油田的微观孔隙结构参数进行研究,指出了微观孔隙结构参数的变化规律以及现阶段油藏参数的特点。刘晓鹏等(2016)通过铸体薄片、压汞实验、气水相渗实验等分析技术,对鄂尔多斯盆地微观孔隙结构及渗流特征进行了分析。任晓霞等(2015)通过铸体薄片、毛细管渗流模型及岩心驱替实验等实验方法,对
12、鄂尔多斯盆地致密砂岩储层微观孔隙结构特征及其对渗流特征的影响进行研究。综上所述,前人多将储层微观孔隙结构与渗流能力作为相对独立的内容分别开展相应的研讨,但对于二者之间相互关系做出联合研究的相对较少。本文以喇嘛甸油田葡萄花油层为目的层,综合应用薄片鉴定、扫描电镜、高压压汞、油水相渗实验等实验技术,以明确揭示该油层的宏观物性、微观孔隙结构及渗流特征;进一步通过相关性分析方法,最终阐明储层渗流性能的主要影响因素。该成果与认识将为该油田剩余油的深度挖潜提供有效支撑。1地质背景及样品信息1.1研究区概况松辽盆地位于中国东北地区,属于大型中、新生代陆相沉积盆地,盆地周围为一系列褶皱山脉,可划分为北部倾没、
13、东北隆起、东南隆起、西南隆起、西部斜坡、中央凹陷 6 个二级构造(杜祖荣,2008)。喇嘛甸油田位于松辽盆地北部大庆长垣最北端(图 1);为两翼不对称的短轴背斜构造(罗艳玲,2016),构造形态为西翼陡峭,东翼较平缓。葡萄花油层是喇嘛甸油田的主力油层之一,沉积相类型河流三角洲前缘,本次研究的目的层葡I2(PI2)为葡I油层组第2小层,储层砂岩属于陆源碎屑岩,其中发育泥岩、泥质粉砂岩以及粉砂岩、细砂岩,孔隙结构复杂、渗透率高,纵向非均质性强。1.2实验样品与项目为了系统研究喇嘛甸油田葡萄花油层的微观孔隙结构及渗流特征,进行了详细的岩心取样与实验项目设计。首先,依据取心井的开发阶段不同(水驱、聚驱
14、、后续水驱)分别选取 L5-J263(W1)、L5-JPS2324(W2)、L6-J2331(W3)3口取心井;其次,依据不同储层空气渗透率级别共选取典型岩心样品 32块,取样规格均为长 10 cm,直径 2.5 cm的柱塞样;最后,基于样品精细制备,综合开展薄片鉴定(普通、铸体)、扫描电镜、高压压汞和油水相渗实验等实验项目,所有实验样品制备与分析测试均严格按照相关行业标准于东北石油大学实验中心完成。14032023 年矿产勘查2储层岩性与物性特征2.1储层岩性特征通过大量岩石薄片鉴定以及X-衍射全岩定量分析,葡萄花油层岩性主要为细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩(图2)。岩石碎屑颗粒主要为石英、长石
15、和岩屑,其中石英含量为 17.7%57.4%,平均为36.47%;长 石 含 量 为 23.2%75.5%,平 均 为56.2%;岩屑的平均含量为10.6%(表1);填隙物组分主要为自生黏土矿物、碳酸盐胶结物以及硅质胶结物。其中,黏土矿物以高岭石为主,其次为伊利石和绿泥石;硅质胶结物以石英为主,碳酸盐胶结物以方解石和铁白云石为主(表1)。2.2储层物性特征通过对研究区葡I2储层样品物性参数进行物性测试,运用高性能全自动压汞仪AutoPoreIV 9500对样品进行检测,据 石油地质实验室样品管理规范(SY/T 6439-2017)进行检测,结果表明:孔隙度分布范围为 28.3%37.3%,平均
16、为 33.1%;渗透率分布范围0.414.5m2,平均为2.47m2,相对于孔隙度的数据,渗透率数据分布范围更广,表现储层较强的非均质性特征;同时,孔隙度与渗透率具有较好的正相关性(图3)。葡萄花油层整体表现为特高孔、特高渗高渗储层特征(图4)。3微观孔隙结构特征3.1孔隙类型及其特征通过铸体薄片与扫描电镜实验观察分析,该储层发育原生孔隙与次生孔隙两种储集空间类型,并且以次生溶蚀孔隙为主,碎屑颗粒、基质成分均表现出强烈的溶蚀现象(图5)。(1)原生孔隙主要为粒间孔隙和晶间孔,其中,粒间孔隙主要为被黏土矿物颗粒或石英自生加大图1喇嘛甸油田地理位置图(a)及研究区分区情况图(b)图2喇嘛甸油田葡萄
17、花油层砂岩组分三角图1404第 14 卷 第 8 期张景军等:喇嘛甸油田葡萄花油层微观孔隙结构及渗流特征研究的硅质颗粒充填形成残余孔隙,多数孔隙形态结构保存完好,孔径较大,多为3040 m(图5a);晶间孔隙多为基质间孔隙,一般规模较小,多为纳米级孔隙(图5b)。(2)次生孔隙为不同程度的溶蚀作用所形成的各种溶蚀孔隙,主要发育以下4种类型:次生粒内溶孔,多为长石粒内溶孔,大小多为2040 m,存在长石被溶蚀后残余颗粒黏土化的现象(图5c、5h);超大溶蚀孔隙,多为碎屑成分经强烈溶蚀作用被近于整体溶蚀破坏所形成的孔隙,其残余碎屑成分多呈漂浮状或分散状分布于孔隙内部或边缘,此类孔隙多见于岩屑长石砂
18、岩,因孔径常大于颗粒直径而易于识别(图5d、5g);粒间溶孔,多为碎屑颗粒间胶结物的溶蚀扩大孔,孔隙周边颗粒常见不同程度的溶蚀现象(图5e、5f);次生铸模孔,是以长石为代表的矿物颗粒被完全溶蚀所致,并以颗粒原始外形清晰可见为识别标志(图5g、5i)。3.2微观孔隙结构特征通过对研究区储层32块样品进行高压压汞实验,根据毛管压力曲线形态及各项特征参数,对储层的孔隙结构进行分析,该储层主要发育偏粗态型毛管压力曲线(图6),曲线的中间部分较为平缓,曲线具有较为明显且宽阔平台,反映出孔喉分选较好,曲线整体位于图的左下部,整体反映出以大孔喉为主且大孔喉偏多。根据孔喉半径分布特点可以看出,孔喉半径峰值具
19、有一定的差异,孔喉分布范围较广,但是主要分布范围为0.110.0 m,主要发育微孔、中孔以及宏孔,纳米孔几乎不发育(图7)。图4 喇嘛甸油田葡萄花油层物性分布图a孔隙度频率分布图;b渗透率频率分布图图3喇嘛甸油田葡萄花油层孔隙度与渗透率相关性图表1喇嘛甸油田葡萄花油层砂岩碎屑组分统计组分最大值最小值平均值陆源碎屑/%石英57.417.736.4钾长石62.610.840.5斜长石27.03.916.5岩屑21.94.610.6填隙物/%方解石10.80.11.7铁白云石11.70.32.7黏土矿物高岭石5.50.42.6绿泥石0.960.180.60伊利石0.980.040.411405202
20、3 年矿产勘查根据孔喉大小进行分析,最大孔喉半径介于13.3835.76 m,平均为29.34 m,孔喉中值孔径介于2.0315.26 m,平均为7.34 m,中值半径可以反映孔喉大小及分布趋势,可以从整体上反映储层的孔隙结构;根据孔喉分选性进行分析,分选系数介于 0.531.77,平均为 1.19,喉道歪度介于0.480.73,平均为 0.58,整体偏细歪度,样品喉道歪度之间的差别也较小;根据孔喉连通性进行分析,研究区储层砂岩排驱压力为0.020.06 MPa,平均为0.03 MPa,具有相对较低的排驱压力,最大进汞饱和度介于89.53%94.37%,平均为91.88%,最大进汞饱和度较高,
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