红河油田长8致密砂岩储层微观孔隙结构及可动流体饱和度特征研究

高 辉

（中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006）

红河油田位于鄂尔多斯盆地西缘天环向斜的南段，构造平缓西倾，南东高、北西低。上三叠统延长组长8油层是该区主力油层，主要发育三角洲前缘水下分流河道，岩性为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩[1–2]，储层平均孔隙度为10.7%，平均渗透率为0.4×10-3μm2，属于低孔特低渗储层。勘探开发实践表明，研究区长8储层孔隙结构特征十分复杂，产量递减率快，渗流机理认识不清，注水补充能量未能实现有效开发，因此，明确孔隙结构特征的影响因素是改善致密油储层的关键。目前常规压汞实验获取的孔喉特征参数无法实现孔隙结构的精确表征，影响了对致密油储层的深入认识。恒速压汞提出的进汞模型与致密油储层孔隙结构相似，同时低速进汞速度保证了准静态进汞过程，实现孔隙与喉道的区分[3–9]。

本文以红河油田长8储层为例，选取三种渗透率不同的样品，通过恒速压汞对微观孔隙结构进行精确表征，结合核磁共振实验手段，对该区渗流能力的影响因素开展定量分析，对孔隙结构特征的深入认识及工程工艺措施的制定具有一定的意义。

1 微观孔隙结构特征

红河油田长8储层孔隙类型多样，以残余粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔为主，少量晶间孔、微裂缝。孔隙半径在10～150 μm之间均有分布且分布极其不均，平均孔隙半径33.09 μm，储层面孔率总体较低，平均为6.3%；喉道中值半径0.21 μm，喉道类型以缩颈型、片状和弯片状为主，孔喉组合为中孔微喉，配位数0.59，连通性差。

2 孔隙结构特征分析

为了定性分析孔隙结构特征，从研究区目的层段选取8块样品进行恒速压汞实验，同时为进一步比较不同渗透率级别孔隙结构特征的差异，将样品分为 3组，A组样品渗透率为 0.1×10-3～0.3×10-3μm2，B 组样品渗透率为 0.3×10-3～0.5×10-3μm2，C组样品渗透率为 0.5×10-3～1.0×10-3μm2，3组样品代表该区3种类型储层。恒速压汞实验是以非常低的速度进汞，通过毛管压力的改变区分孔喉大小，最终获得有关孔隙数量、喉道数量、孔喉比、孔道大小等众多参数（表1）。

2.1 孔隙半径分布特征

由恒速压汞实验得出，红河油田长8储层孔隙半径80～170 μm，峰值约为110 μm，曲线呈正态分布（图1）。随着渗透率的增加，孔隙半径的主要分布区间、峰值没有明显变化，并且平均孔隙半径与物性不具相关性（图2），孔隙半径不是影响储层物性的因素。

表1 代表样品恒速压汞孔隙结构数据

图1 平均孔隙半径分布曲线

2.2 喉道半径分布特征

与孔隙半径分布曲线相比，喉道半径分布曲线有较大的差异（图3）。渗透率0.1×10-3～0.3×10-3μm2的3块样品，喉道半径为0.2～1.0 μm；渗透率为0.3×10-3～0.5×10-3μm2的2块样品，喉道半径为0.3～1.8 μm，开始出现大于1.0 μm的喉道；渗透率为0.5×10-3～1.0×10-3μm2的3块样品，喉道半径为0.3–3.3 μm，大于1 μm的喉道逐渐增多。

随着渗透率的增加，喉道半径的分布范围有明显变宽，小喉道数量逐渐减少，大喉道数量明显增加，但致密砂岩储层喉道总体分布比较窄，主体为0.3～1.0 μm，不同渗透率储层的喉道分布有差异，渗透率越小，喉道分布越窄，并且越集中于小喉道。当渗透率大于0.3×10-3μm2时，开始出现1 μm以上喉道，渗透率越大，喉道分布越分散，大喉道分布逐渐增加；当渗透率接近1.0×10-3μm2时，平均喉道半径大于 1 μm，此时可实现水驱。这与矿场试验效果基本一致，在大庆外围及长庆油田的水驱开发实践得到证明。

图2 平均孔隙半径与孔隙度、渗透率关系

平均喉道半径与孔隙度的正相关性一般（相关系数0.515 1），与渗透率的对数相关性很好（相关系数 0.917 4），通过对趋势线分析，当喉道半径大于0.84 μm，渗透率大于0.5×10-3μm2时，渗透率随喉道半径变化趋势逐渐变缓（图4）。分析表明，平均喉道半径是影响渗透率的主要因素，当渗透率小于0.5×10-3μm2时，主要受平均喉道半径影响；当渗透率大于0.5×10-3μm2时，影响因素逐渐复杂化。

2.3 孔喉半径比变化特征

致密油孔喉半径比分布范围比较广，不同渗透率孔喉半径分布存在差异，渗透率为0.1×10-3～0.3×10-3μm2的样品，孔喉半径比为224～275；渗透率为0.3×10-3～0.5×10-3μm2的样品，孔喉半径比为 138～160；渗透率为 0.5×10-3～1.0×10-3μm2的样品，孔喉半径比为92～150。

图3 平均喉道半径分布曲线

综合分析表明，平均孔喉半径比与孔隙度、渗透率呈负相关性，随着孔喉半径比减小，物性明显改善（图5），表明孔喉半径比是影响渗透率的因素之一。从变化趋势分析，渗透率越大，孔喉半径比对渗透率的影响越大。从渗流角度分析，孔喉半径比较大时，单个孔隙被小喉道控制，孔隙内的油气难以流经喉道驱替出，很多孔隙成为无效孔隙，采收率低；随着孔喉半径比减小，单个孔隙被大喉道控制，孔隙中流体更容易驱替。针对超低渗储层，孔喉半径比与渗透率呈良好相关性，同时这也表明与特低渗、一般低渗储层相比，超低渗储层贾敏效应更加明显，可以通过工艺措施，增大喉道半径，降低喉道半径比，改善致密油开发效果[10–11]。

图4 平均喉道半径与孔隙度、渗透率关系

图5 平均孔喉半径比与孔隙度、渗透率关系

3 微观孔隙结构对可动流体饱和度的影响

3.1 可动流体饱和度

在恒速压汞实验基础上，对同一批样品进行了核磁共振实验。从测试结果来看，红河油田的核磁图谱以双峰形态为主，表明该储层中存在两种或更多的孔隙结构类型；从整体规律来分析，随着岩心渗透率的增加，T2谱的高峰值逐渐向高值区移动，且峰值升高，表明随着渗透率的增加，可动流体部分越来越多。从整个趋势分析，红河长8储层只有在渗透率大于 1.0×10-3μm2时才会出现左右峰相当，可动流体才能实现水驱。

3.2 孔隙结构特征参数与可动流体饱和度的关系

红河油田长8储层可动流体饱和度低，仅35.6%（表 2），为了明确导致可动流体饱和度低的原因，同时考虑到孔隙结构参数中喉道半径、孔喉半径比与渗透率的关系，选取这2个参数分析其对可动流体饱和度的影响。分析表明，渗透率与可动流体饱和度具有明显正相关性（相关系数0.873 7）（图6），其中，A组（0.1×10-3～0.3×10-3μm2）可动流体饱和度约为 31.20%，B 组（0.3×10-3～0.5×10-3μm2）可动流体饱和度约为38.38%，C组（0.5×10-3～1.0×10-3μm2）可动流体饱和度约为 40.30%；同时，平均喉道半径与可动流体饱和度呈较好正相关性（相关系数 0.803 5），平均孔喉半径比与可动流体饱和度呈较好负相关性（相关系数0.708 0）（图7）。故渗透率是可动流体饱和度的主要影响因素，喉道半径、平均孔喉半径比是影响可动流体饱和度差异的根本原因。

4 结论

（1）红河油田长8储层平均孔隙度为10.7%，平均渗透率 0.4×10-3μm2，属于低孔超低渗储层。孔隙类型多样，以残余粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔为主；喉道类型以缩颈型、片状和弯片状为主，孔喉组合为中孔微喉，整体连通性差。

（2）长8致密砂岩储层孔隙半径与渗透率无明显相关性，喉道半径与渗透率呈正相关，孔喉半径比与渗透率呈负相关。随喉道半径增大，孔喉半径比减小，渗透率增大；当渗透率小于0.5×10-3μm2时，喉道半径是影响渗透率的主要因素，随着渗透率增大，孔喉半径比影响程度逐渐增大。

（3）长8致密砂岩储层可动流体饱和度低，仅为35.60%。随着渗透率的降低，可动流体部分越少。喉道半径、孔喉半径比与可动流体饱和度呈相关性，是造成可动流体饱和度差异的原因；随着喉道半径增大、孔喉半径比减小，可动流体饱和度增大。

图6 可动流体饱和度与渗透率关系

表2 样品恒速压汞孔隙结构数据

图7 可动流体饱和度与平均喉道半径、平均孔喉半径比关系