致密砂岩储层微观孔隙结构对可动流体赋存特征的影响

惠 威，薛宇泽，白晓路，贾昱昕，王一飞，任大忠

(1.多相流国家重点实验室，陕西 西安 710049；2.中国石油长庆油田分公司，陕西 西安 710200；3.自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室，陕西 西安 710021；4.西安石油大学，陕西 西安 710065)

0 引 言

低渗透储层孔隙度决定了流体储存能力，喉道半径决定流体在多孔介质中的流动效率，2个重要参数对微观孔隙结构及渗流能力起着决定性作用[1-2]。安塞油田杏河地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中东部，该区长6储层是三角洲前缘亚相沉积，储层孔隙度平均为10.6%，平均渗透率为0.63 mD，属于典型低渗透储层。前人针对该储层做了大量研究工作，朱玉双[3-4]等人认为浊沸石溶孔是溶蚀孔隙的重要储集空间，微裂缝对改善储层渗透性贡献并不明显；郑艳荣[5]等人认为储层属于中孔、低渗储层，喉道类型微细，孔隙连通状况一般。对于微观孔隙结构与可动流体赋存特征之间的关系研究相对薄弱。为了进一步认识储层渗流能力、赋存空间等问题，运用常规镜下测试、压汞实验、核磁共振、真实砂岩模型等实验数据，从微观的角度讨论杏河地区长6油藏可动流体赋存特征、分布规律及影响因素，为后期油藏高效开发提供有利的理论依据。

1 微观孔喉特征

1.1 微观孔喉类型

利用安塞油田杏河地区长6储层典型井岩心进行扫描电镜、铸体薄片实验(图1)。实验结果表明，杏河地区长6储层面孔率为6.0%～8.2%，孔隙类型以粒间孔为主，大量沸石溶孔、长石溶孔发育并提供较大比例的面孔率，喉道类型以缩颈型喉道、管束状喉道为主，孔喉配位数较低。

图1 安塞油田杏河地区长6储层孔隙、喉道类型

1.2 孔隙、喉道分布特征

以前期的物性测试、扫描电镜、铸体薄片实验为基础，考虑到沉积类型、砂体展布方向、孔隙发育程度及孔喉的匹配关系，选取不同渗透率的5块样品进行微观孔隙结构实验分析。结果表明，不同级别渗透率的5块样品有效孔隙半径分布十分接近，集中于146.170～159.110 μm，同时孔隙半径峰值在130.000 μm左右，各样品间无明显差异。而喉道的分布尺度均不相同，5块样品的有效喉道半径分布范围为0.659～1.134 μm(表1)。渗透率小于0.10 mD的样品喉道分布明显狭窄，多为小喉道聚集；随渗透率的增加，小喉道比例降低，大喉道比例升高，喉道的变化敏感。

表1 安塞油田杏河地区长6储层岩样孔隙结构及可动流体特征统计

2 可动流体赋存特征

核磁共振技术可直观地表征流体在孔隙中的赋存能力，并快速获取微观响应特征参数。弛豫时间T2不仅受流体性质的影响，也受岩石孔隙结构的影响，通过弛豫时间谱获取的信息对孔隙结构做定量分析[6-7]。

由本次样品测试数据统计表明(表1)，杏河地区5块样品的可动流体饱和度为46.40%～66.89%，平均为56.92%，根据鄂尔多斯盆地开发经验，主要以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类储层为主。图2为实验样品的T2谱图，由图2可知，渗透率小于0.1 mD的1号样品为单峰形态，对应的T2值为0.1～10.0 ms，体现孔喉单一且小孔喉多，属于Ⅲ类储层；渗透率为0.1～1.0 mD的2号、3号、4号样品分别呈右单峰、左单峰，T2值为0.1～100.0 ms，属于Ⅱ类储层；渗透率大于1.0 mD的5号样品呈左高峰，右低峰形态，T2值大于100.0 ms的比例占25.28%，大孔喉相对较多、流动性较好，属于Ⅰ类储层。由此可知，渗透率可以反映可动流体饱和度的响应参数，而孔喉差异制约了赋存在孔喉中的可动流体的含量，储层渗透能力越好，可动流体饱和度越高。

图2 实验样品的T2谱

3 微观孔隙结构对可动流体影响

微观孔隙结构的多样性是影响可动流体赋存特征的主控因素，对于特低渗透储层，细小的孔喉导致不同区域可动流体含量具有较大差异，对比不同物性的5块样品，解析孔隙结构对可动流体赋存特征的影响。

3.1 储层物性对可动流体赋存特征的影响

储层性质可通过物性参数来表征，由图3a可知，可动流体饱和度与孔隙度相关性较低。由图3b可以看出，可动流体饱和度与渗透率间的相关系数为0.689 5，总体相关性较高，但个例样品3号与4号样品比较，渗透率分别为0.89、0.96 mD，相差不大，可动流体饱和度分别为65.70%、53.05%，说明仅凭借储层物性评价储层空间及属性并不准确，可动流体的赋存特征不只受控于单一物性参数。

图3 可动流体饱和度与物性及面孔率关系

3.2 孔隙类型对可动流体赋存特征的影响

由图3c可知，总面孔率的大小与可动流体饱和度相关性较小，而粒间孔与可动流体饱和度的相关性较好，相关系数为0.570 0，表明粒间孔隙发育对面孔率的贡献能力越大，可动流体饱和度的正响应性越强。而溶蚀孔面孔率与可动流体饱和度相关性较低。分析认为，黏土矿物的充填产生小的微孔，导致有效面孔率降低，孔喉匹配关系变差。上述分析表明，在致密砂岩储层中，有效面孔率对可动流体饱和度贡献较大，而总面孔率不能对其准确评价。

3.3 孔隙结构对可动流体赋存特征的影响

5块样品的有效孔隙半径为146.170～159.110 μm，有效喉道半径为0.659～1.134 μm，属于中孔-细喉型储层。孔隙类型主要以粒间孔、沸石溶孔为主，这些孔隙均由大孔、微孔组成，由图4a可以看出，可动流体赋存程度与有效孔隙半径相关系数为0.571 2，表明有效孔隙半径并不是影响可动流体饱和度的主要因素。由图4b可以看出，可动流体饱和度与有效喉道半径有较好的相关性，相关系数为0.799 9。分析认为喉道类型主要以“缩颈状”为主，胶结物阻塞喉道，导致孔隙之间不连通，随物性的增加，有效喉道半径呈阶梯状上升，表明有效喉道半径是反映流体可动能力的关键参数。

图4 可动流体饱和度与孔喉半径关系

孔隙、喉道体积控制岩石空间内的流体赋存及渗流能力，单位体积有效孔隙、喉道体积越大，反映出孔隙、喉道半径越大，渗流阻力越小而越容易流动。图5a中可动流体饱和度与单位体积有效孔隙体积的相关系数为0.620 5，好于可动流体饱和度与单位体积有效喉道体积的相关系数0.423 5。低渗透储层孔隙对可动流体较喉道影响大，当储层物性较差时，可动流体主要处于孔隙中，喉道中多为束缚流体；物性较好时，孔隙、喉道均存在可动流体。渗透率小于0.1 mD的样品，孔隙类型比较单一，多为小的微孔，有效孔隙、喉道体积小，大部分流体受控于微孔及小喉道。而渗透率大于1.0 mD的样品喉道半径大且有效孔隙、喉道体积较大，孔隙空间可动流体含量高。因此，孔隙、喉道半径及体积分布是影响可动流体饱和度的控制因素。

图5 可动流体饱和度与孔喉体积关系

5块实测样品的孔隙、喉道进汞饱和度分别为25.9%～28.1%和15.5%～20.0%。由图6a可以看出，孔隙进汞量与可动流体饱和度之间具有较好的相关性，随着孔隙进汞饱和度增加，可动流体饱和度变大，当孔隙中的汞饱和后进汞量逐渐下降，而喉道进汞量可以反映喉道半径和体积的大小，从而决定孔隙进汞量，进一步影响可动流体饱和度(图6b)。

选取孔隙进汞饱和度相近的样品1号、5号样品，孔隙进汞饱和度分别为26.3%、26.9%，喉道进汞饱和度分别为15.5%、19.7%。可动流体饱和度差较大分别为46.40%、66.89%。通过分析，1号岩样的喉道半径为在0.2～1.0 μm，有效喉道半径为0.659 μm，5号岩样的喉道半径分布为0.3～3.0 μm，有效喉道半径为1.134 μm。分析认为，当孔隙与喉道均进入相同或相似进汞量时，喉道半径分布、内部形态是影响可动流体饱和度的重要因素。

图6 可动流体饱和度与孔、喉进汞饱和度关系

4 物理模型结合动态分析

结合3口典型井的试油资料分析，不同物性样品微观孔隙结构特征制约着可动流体赋存空间的差异，通过模拟不同样品的渗流规律，进而讨论不同物性样品生产动态特征。

以5号样品为例，其渗透率大于1.0 mD，孔隙类型以粒间孔为主，喉道半径最大，粒间孔发育程度好且分布均匀，孔隙之间连通性好，可动流体饱和度为66.89%。图7a显示渗流路径在水驱油过程中为网状-均匀驱替为主。在模拟水驱过程时，水沿着渗透率较高的区域发生指进，随着时间及压力变化，波及区域逐渐扩大，最终少量残余油未被驱替，驱油效率为58.3%。图8显示初期日产油为3 m3/d，随着注水量增加，驱替效率逐步提升，日产油稳定上升，含水率在低含水期呈波动变化，体现出致密砂岩注水特征。

以4号样品为例，其渗透率为0.1～1.0 mD，孔隙类型以溶孔及粒间孔为主，喉道半径较小，可动流体饱和度为53.05%。图7b显示渗流路径以指状及网状驱替，水驱油初期呈指状驱替，由于溶孔的发育产生大量的表面微孔，均已孤立的形态存在，随着时间延长、压力增大，数条驱替水线呈现网状波及，最终将喉道发育区域残余油驱替，整体驱替效果逐渐变好，驱油效率为41.2%。图8显示初期日产较高，约为5 m3/d，含水率约为40%，随着后期注采参数调整，产量相对稳定，缓慢降低，含水率处于低含水期。

以1号样品为例，其渗透率小于0.1 mD，孔隙类型以溶蚀孔为主，可动流体饱和度为46.40%，图7c显示渗流路径以指状驱替为主，驱油效率偏低，主要为微观孔隙结构非均质性所造成的。孔喉偏大的部位驱替速度快，孔喉较小的部位。因毛管力大，影响注入水在孔隙内的流速，造成指状突进，大面积存在未被驱替的残余油，驱油效率低，平均为31.5%。未被波及的残余油以薄膜状吸附在岩石颗粒表面，呈片状、簇状。图8显示日产油量处于低产水平，约为1 m3/d，初期含水率约为30%，但随着压裂措施实施后含水率上升速度快，易发生水窜。

由生产动态分析可知，储层的微观孔隙结构影响着储层的可动流体流动空间及渗流能力能力，同时对前期注水开发水驱动用程度起着较大的制约作用。

图7 真实砂岩微观水驱油镜下照片

图8 3口典型井生产动态曲线

5 结 论

(1) 杏河地区长6段储层可动流体饱和度主要分布范围为46.40%～66.89%，储层可动油含量较高，可动用程度较好。微观孔隙结构不同，进而导致不同物性的样品赋存空间的可动流体饱和度存在差异。

(2) 面孔率、物性参数不能单一的评价储层的可动流体赋存特征。喉道半径大小、分布形态、发育程度是影响低渗透储层可动流体饱和度大小的主要原因，大喉道比例越大，孔喉比越小，分选越均匀，流体在可动空间越容易流动。

(3) 渗透率大于1.0 mD的样品可动流体饱和度为Ⅰ类储层，孔隙之间连通性好，渗流路径以网状-均匀驱替为主，驱油效率最高；渗透率为0.1～1.0 mD样品可动流体饱和度为Ⅱ类储层，喉道半径较小，渗流路径以指状-网状驱替，驱油效率中等；渗透率小于0.1mD样品可动流体饱和度为Ⅲ类，喉道半径微细，渗流路径以指状驱替为主，驱油效率最低。