延长油田志定区块致密油储层孔喉及流体动用性特征

王 伟,高 峰,康胜松,肖前华,雷登生

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西 西安 710075; 2.重庆科技学院 石油与天然气工程学院,重庆 401331)

近年来,致密油开发快速发展,国家对此高度重视[1]。弄清致密油储层微观孔隙结构特征及流体可动性规律是保证致密油科学、合理开发的关键问题之一[2-5]。通过CT、高压压汞、吸附、FIB等测试技术能定量评价储层微观孔隙结构特征,目前该方面的研究已经比较成熟且已经有大量的报道[6-9]。流体可动用性是流体多孔介质的耦合作用结果,是反映储层开发效果的综合参数之一[10-13]。流体可动用性特征主要通过核磁共振结合高速离心技术进行研究,由此可对不同尺度空间的流体控制量及不同尺度空间的可动用量进行深入分析[3,14-16]。本文针对延长油田志定区块致密油储层开展微观孔隙结构特征及流体可动用性研究。利用最新的高压压汞(400 MPa)技术对目标区块微观孔隙结构特征进行分析;利用核磁共振结合高速离心的方式研究流体微观赋存及动用特征,结合孔隙结构特征分析影响流体可动用性的内在控制因素[5,13,14]。

1 材料和方法

实验用岩样来自延长油田志定区块,共选取了不同渗透率级别16块样品。渗透率介于0.003～0.919×10-3μm2,平均为0.177×10-3μm2;孔隙度介于6.25%～13.58%,平均为9.56%。所选样品全部低于1×10-3μm2,属于典型的致密储层。

实验采取平行样品的方式,即同一块样品分做两部分,一部分做高压压汞实验,另外一部分做核磁共振-离心实验,这样便于对比分析。

高压压汞采用最新的高压压汞仪(Pore Master),直径分布测定范围为950 μm～3.6 nm,压力测试范围为0.138～413.793 MPa。测试范围覆盖了微孔、介孔和宏孔。核磁共振实验采用最新的的高温高压核磁共振在线检测设备(MacroMR12-150H-I),该设备CPMG最多回波个数18 000,最短回波时间小于420 μs。

表1 岩样基础物性参数

2 数据分析与讨论

2.1 微观孔隙结构特征

通过高压压汞测试,可以得到孔隙分布以及平均喉道、主流喉道等关键参数。图1为典型样品孔隙半径分布特征,从孔径分布范围来看,目标区块孔隙半径展布范围较大,主要分布在2 nm～10 μm,跨越了4个数量级,亚微米级孔隙居多。从孔径分布曲线特征来看,孔隙半径分布曲线大多呈现单峰和双峰的形态,峰值基本位于亚微米区间。分析不同渗透率级别孔径分布曲线可知,随着渗透率的增大,波峰逐渐右移,主要孔隙由纳米级向亚微米级、微米级移动。

图1 不同渗透率级别样品孔隙半径分布特征

通过孔径分布,可以计算得到不同尺度空间孔隙含量,以及不同尺度空间孔隙对渗透率的贡献。通过统计可知,目标储层孔隙大部分为亚微米级和微米级孔隙,随着渗透率增大,亚微米级孔隙逐渐增多。根据孔隙分布可以计算得到单个喉道的渗透率贡献率分布。统计分析知,渗透率贡献主要来源于亚微米级孔隙。特别对于渗透率极低的样品,渗透率贡献还得依靠纳米级孔隙,可见渗透率极低的储层动用难度非常的大。

图2 不同渗透率样品不同尺度空间含量

图3 不同尺度孔隙渗透率贡献率

计算平均喉道及主流喉道可知(图4、5),主流喉道及平均喉道半径随着渗透率增大有增大趋势,平均喉道小于0.4 μm,主流喉道处于0.1～1 μm。说明储层主要依靠亚微米级空间进行渗流,目标储层极难动用。

图4 平均喉道随渗透率的分布特征

图5 主流喉道随渗透率的分布特征

通过以上分析知,储层极其致密,这将会导致流体极难动用,通过核磁共振结合高速离心可研究不同尺度空间流体动用特征。

2.2 流体可动用性特征

不同离心力对应不同大小的孔径,每次离心前后进行核磁共振测试,通过分析不同状态下的核磁T2图谱,可计算得到不同尺度空间流体的赋存规律以及动用规律。本研究选取0.138、0.276、1.379、2.759 MPa等4个级别的离心力进行离心,这4个级别离心力对应的喉道半径依次为1、0.5、0.1和0.05 μm。本次对16个样品全部进行离心及核磁测试,这样将比通过标定T2截止值进行计算更准确。

测试发现,随着离心力增大,样品内部流体逐渐减少。但是,417Psi(2.759 MPa)作用前后,含水饱和度变化幅度较小。因此,如果样品量较大时,如果需要标定T2截止值,可选用417Psi作为T2截止值标定时的最佳离心力。

图6 不同离心力作用后样品含水饱和度

多次离心并进行核磁测试,可以得到目标区块不同状态下的T2图谱特征。通过系统分析可知,目标区块T2图谱可分为3类(图7),第一类为左锋高右峰低的双峰分布,第二类为左锋低右峰高的双峰分布,第三类为多峰分布。不同离心力作用后,流体含量发生变化的主要区域为右峰,左锋变化不明显,说明流体动用主要发生在较大孔隙内部。

图7 典型T2谱分布图

通过计算可知(图8、9),可动流体百分数基本随着渗透率的增加而增加,主要来自于亚微米空间。不同渗透率岩心,纳米级喉道(<0.1 μm)所控制的流体体积随渗透率的增加呈现减小趋势,70%以上的流体控制在纳米级空间里面。亚微米级喉道(0.1～1 μm)所控制的流体体积随渗透率的增加有增加趋势。微米级空间流体含量非常少,在10%以下。

图8 不同喉道区间所控制的流体份额

图9 不同喉道区间可动流体份额

不同尺度空间流体含量及可动用量,与前文孔隙结构研究的认识是一致的,由于样品及其致密,到时大部分流体赋存与纳米级空间,而可动用流体却大部分来自亚微米空间,说明储层大部分流体极难动用,总的可动用量基本在35%以下。

3 结 论

(1)目标区块极其致密,储层孔隙大部分小于1 μm,平均喉道和主流喉道都处于亚微米级,说明储层将会极难动用。

(2)通过离心结合核磁共振测试发现,目标储层T2谱可分为3类,流体动用主要发生在右峰,即大孔隙内。

(3)储层流体70%以上赋存于纳米级孔隙,储层可动用量处于35%以下,大部分可动流体来自亚微米空间,纳米级空间的流体极难动用。