恒速压汞法研究低渗透储层微观孔隙结构特征——以大庆油田为例

慕月

（大庆油田勘探开发研究院 黑龙江大庆 163712）

大庆探区非常规油气资源丰富，为获取大庆油田低渗透储层微观孔隙结构定量资料，压汞实验是最重要的途径。常规压汞实验只能得出喉道半径及对应的喉道控制的孔喉体积分布，并非是准确的喉道分布；恒速压汞在实验过程中实现了对喉道数量的测量，确定了储层孔喉参数。本文选取大庆油田4区块低渗透储层的18块岩样分别进行了压汞测试，对结果进行对比分析，并对4个实验区块进行对比，研究微观孔隙特征，从而为改善油田开发效果、提高油气采收率提供可靠的地址依据。

1 恒速压汞基本原理

恒速压汞的实验原理简述如下：恒速压汞以非常低的速度进汞，其进汞速度为0.000001mL/s，如此低的进汞速度保证了准静态进汞过程的发生。在此过程中，界面张力与接触角保持不变；进汞前缘所经历的每一个孔隙形状的变化，都会引起弯月面形状的改变，从而引起系统毛管压力的改变，图1是典型的恒速压汞压力波动曲线。通过恒速压汞实验，可以获得有关孔隙结构方面的丰富信息，如喉道数量、孔喉比、孔道大小等。实验采用恒速压汞仪，进汞压力0～1000psi（约7Mpa），进汞速度0.000001mL/s，汞与岩芯接触角140°，界面张力485达因/厘米。

图1 恒速压汞压力波动典型曲线

2 室内实验分析

对采自大庆油田4 个区块的1 8 块岩样分别进行了常规压汞测试和恒速压汞测试，样品的孔隙度范围为7.0 3%～1 9.8 8%，平均值为1 3.3%；渗透率为0.117mD～3.781mD，平均值为1.68mD，属于典型的低渗透范畴；与油田已开发区块统计的孔渗数据相比，表1给出了不同实验方法的结果对比。

表1 实验测试孔渗数据与油田统计数据对比

从对比结果来看，用常规法测试区块1的孔渗数据比油田统计数据小很多，两者差异较大。总体来看，恒速压汞的孔渗测试数据与油田统计数据更接近，也更适用于大庆油田低渗透储层。

3 微观孔隙结构特征分析

基于恒速压汞测试的特征参数，先对不同渗透率岩样的微观孔隙结构进行剖析，然后对不同区块以及不同油层的微观孔隙结构进行对比。

3.1 不同渗透率岩心微观孔隙结构分析

实验分析认为不同渗透率的岩心，其孔道半径分布差别不大，而喉道半径分布差异显著，低渗透储层的渗流能力主要受喉道半径的制约。

图2 平均喉道半径、最大喉道半径与渗透率关系

从图2来看，平均喉道半径、最大喉道半径与渗透率均呈良好的对数关系。渗透率越小，储层平均喉道半径和最大喉道半径越小，特别是当渗透率小于2mD时，喉道半径急剧减小，而孔喉比急剧增大，由此造成储层开发难度显著增大，而当渗透率大于5mD时，平均喉道半径均在2μm以上，属于中吼道；而最大喉道半径均在4μm，属于粗吼道。

实验得出，渗透率越小，喉道分选系数越小，表明喉道分布趋于均匀，其分选性变好，特别是当渗透率小于2mD时，喉道均匀程度明显增强，而渗透率大于5mD时，喉道分选系数维持在高值水平，喉道均质程度很大。根据李道品等人对喉道粗细的分类，对不同渗透率岩样中不同类型的喉道所占比例进行了统计。概括说来，随着渗透率的增加，微喉道和微细喉道的比例逐渐减少，细喉道和中喉道的比例逐渐增加；并且随着渗透率的增加，粗喉道也逐渐增加，并对渗透率起贡献作用。

综上所述，渗透率在2mD以下的储层，喉道细小，孔喉比大，储层能否动用是开发面临的关键问题。储层一旦得到有效动用，其开发效果会比较好。而渗透率大于5mD的储层，孔喉半径较大，孔喉比小，降低了注水难度，储层动用没有问题，但由于非均质程度较大，因而开发面临的主要矛盾在于如何解决储层的非均质性问题。

3.2 不同区块微观孔隙结构分析

从图3所示的喉道半径分布曲线来看，区块1和区块2的喉道半径分布曲线光滑且形状规整，基本呈正态分布，由此可见这两个区块的储层孔隙结构相对简单；而区块3和区块4喉道分布曲线形状杂乱，可见这些区块的孔隙结构相对复杂。

图3 不同区块岩心的喉道半径分布曲线

具体比较来看，当渗透率小于1mD时，区块1和区块2的喉道半径展布范围明显比区块3和区块4的窄，其喉道半径均分布在1.5μm以下，而区块3、4喉道半径可达2μm甚至更大，这表明相同渗透率的储层，区块1、2的开发难度大，其油层注水可能会很困难甚至注水失败，应考虑采取适当措施，如酸化、压裂等；区块3、4注水见效快，在油田开发中应制定合理的工作制度。

4 结论与建议

（1）大庆油田低渗透储层应用恒速压汞原理测孔渗数据，与常规方法相比，其实验数据与油田统计数据更接近。不同渗透率的岩心，低渗透储层的渗流能力主要受喉道半径的制约。将大庆油田低渗透储层按渗透率的不同分为三个区间。当储层渗透率小于2mD，孔喉微细，储层动用难是开发面临的最核心的矛盾，可以根据油田实际情况采取适当措施。当渗透率为2～5mD，渗流能力得到明显提高。而渗透率大于5mD的储层，孔喉半径较大，孔喉比小，降低了注水难度，储层动用没有问题，但其非均质程度较大。

（2）大庆油田4个实验区块对比，区块1、2的储层孔隙结构相对简单，但其喉道半径展布范围窄，会遭遇注水困难的情况，建议采取其他适当措施，如酸化、压裂。而区块3、4孔隙结构相对复杂，但喉道半径可达2μm甚至更大，注水见效快，应制定合理的工作制度。

（3）通过四个典型区块的对比分析可以看出，恒速压汞法研究低渗透油田孔隙微观结构特征较直观。与常规方法相比，恒速压汞法在低渗透油田中能够得到更好的应用，也为后续油田开发提供了更可靠的依据。