致密砂岩储层流体差异性赋存特征——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例

张亚东，高光辉，刘正鹏，廖海于，汪广轮,丁长灿，马宏伟，李泽亮

(1.中国石油 长庆油田分公司 勘探事业部，西安 710018； 2.川庆钻探工程有限公司 长庆井下技术作业公司，西安 710018； 3.中国石油 长庆油田分公司 第十二采油厂，西安 710018； 4.中国石油 长庆油田分公司 第三采油厂，银川 750000； 5.中国石油 长庆油田 苏里格南作业分公司，西安 710018)

随着非常规油气藏勘探开发的深入，作为致密油藏重要组成部分的致密砂岩油藏显示出了广阔的勘探开发前景[1-2]。致密砂岩油藏主要特征为：岩性细，泥质含量高；储层岩性致密，非均质性强；孔喉中原油充注不饱满，油藏压力异常低；油藏流体分布受储层物性及岩性控制强[3-4]。开展致密砂岩油藏流体赋存特征及其差异性研究，对于改善该类油藏的开发效果具有重要意义。

核磁共振技术，结合高速离心实验可以得到岩石多孔介质内不同离心力对应的可动流体量，可动流体饱和度参数能够表征油藏流体开发动用的难易程度及开发潜力大小。本文以鄂尔多斯盆地HQ地区三叠系延长组长6、长8及HS地区长6、长8致密砂岩油藏为研究对象，对比不同渗透率区间及不同地区、层位储层流体差异性赋存特征及控制因素。

1 核磁共振技术结合离心实验

1.1 实验原理

储层岩石样品抽真空饱和流体后，岩石样品孔隙空间中流体的T2弛豫时间谱取决于流体分子受到的孔隙表面作用力的强弱。岩石样品孔隙空间中束缚流体和可动流体在核磁共振弛豫时间T2谱谱峰上有明显差异。T2谱左峰代表束缚流体，T2谱右峰代表可动流体[5]。离心力的增加会使孔隙空间中的流体不断被离心出，导致核磁信号减少。离心力增加到一定程度后，核磁共振信号基本不再变化，据此离心力下的核磁信号，结合饱和水信号，判定T2截止值(左峰与右峰的截止值)，计算临界孔喉半径值。通过核磁共振弛豫时间T2谱可换算出孔喉半径，利用核磁共振T2谱可对岩石样品孔隙空间中流体的赋存状态进行分析，获得可动流体饱和度的定量值[6]。

1.2 岩石样品及流体

实验中岩石样品基础参数和测试数据如表1所示。根据油藏地层水状况，实验中配制模拟地层水为标准盐水(矿化度为50 000 mg/L)。

表1 实验岩心资料及实验结果

1.3 实验步骤

(1)岩石样品洗油、烘干，氮气测孔隙度、渗透率；

(2)样品抽真空并加压饱和模拟地层水。计算孔隙度，即水测孔隙度；

(3)测量饱和地层水状态核磁共振T2谱；

(4)岩石样品以21，42，104，209，300，417 psi不同离心力进行离心实验，离心后测量核磁共振T2谱；

(5)不同条件T2谱对比，计算不同离心力的可动流体饱和度。417 psi为离心机能提供的最大离心力，且该离心力时可动流体核磁信息基本消失。故将417 psi离心后状态作为束缚水状态，计算束缚水饱和度、总可动流体饱和度参数。

不同离心力与喉道半径对应关系如表2所示。其中，临界喉道半径由核磁共振T2谱数据计算得到。

2 实验结果及分析

岩心核磁共振及离心实验中一定离心力对应一定的岩石喉道半径，通过将岩心饱和水T2谱与不同离心力离心后T2谱对比，可获得岩心总可动流体饱和度、不同喉道区间可动流体饱和度[7-9]。

2.1 总可动流体饱和度分析

实验结果如表1，典型岩心样品饱和水状态、不同离心力离心后T2谱如图1，饱和水状态渗透率越高，T2谱双峰态越明显(T2谱双峰态是标准贝雷砂岩的典型特征)。对比不同渗透率样品饱和水状态T2谱，渗透率越高其T2谱右峰越高。14号样品因渗透率过低(渗透率为0.029×10-3μm2)，T2谱无明显右峰，其可动流体饱和度低，与表1相对应。离心力21，42，104，209，300，412 Psi，各渗透率区间样品具有相似T2谱特征，其差异在于T2谱幅度。

由图2可见，岩石样品总可动流体饱和度与气测渗透率参数具有较好的相关关系。随岩石样品渗透率增大，总可动流体饱和度参数增大，渗透率大于0.3×10-3μm2后，总可动流体饱和度参数较高且变化幅度小；总可动流体饱和度参数与孔隙度参数相关性较差。孔隙度升高，总可动流体饱和度有增大趋势。总可动流体饱和度与孔隙度的相关性不如其与渗透率的相关性。

图3为不同喉道区间可动流体饱和度对比。通过对比发现，渗透率越高其可动流体饱和度累积值越高。14号样品渗透率最低(渗透率为0.029×10-3μm2)，其可动流体饱和度累积值最低。13号样品渗透率次低(渗透率为0.147×10-3μm2)，可动流体饱和度累积值次低。渗透率较高的10号样品(渗透率为0.71×10-3μm2)和4号样品(渗透率为1.70×10-3μm2)，其可动流体饱和度累积值也最高。分析发现，在较小喉道半径区间(小于临界喉道半径)，可动流体饱和度随喉道半径增大而升高；在较大喉道半径区间(大于临界喉道半径)，随喉道半径增加，可动流体饱和度降低。渗透率越高，其临界喉道半径越大。各样品临界喉道半径如表2所示。

2.2 不同渗透率储层可动流体饱和度对比

表3为实验结果按渗透率区间的分类。不同渗透率区间储层总可动流体饱和度差异较大，渗透率大于0.3×10-3μm2的样品总可动流体饱和度平均值大于60%、渗透率在(0.1～0.3)×10-3μm2的岩样总可动流体饱和度平均值为44.53%、渗透率小于0.1×10-3μm2岩样总可动流体饱和度平均值为28.04%。分析发现，不同级别渗透率储层，不仅总可动流体饱和度差异较大，而且可动流体赋存的主要喉道区间也存在较大差异。渗透性越好，可动流体主要由较大喉道控制；渗透率低，可动流体主要由较小喉道控制(与图3吻合)。渗透率区间分别为：>1×10-3μm2、(0.3～1)×10-3μm2、(0.1～0.3)×10-3μm2、<0.1×10-3μm2时，其可动流体赋存的主要喉道半径区间分别为0.20～1.00 μm和>1.00 μm、0.10～1.00 μm、0.07～0.50 μm、0.05～0.20 μm。

表2 离心力与喉道半径的对应关系及典型样品临界喉道半径 Table 2 Relationship between centrifugal force and throat radius and threshhold value of throat radius of typical samples

图1 典型岩心样品饱和水状态及不同离心力离心后T2谱特征

2.3 不同地区储层可动流体饱和度对比

实验结果按地区的统计如表4。分析发现，HQ地区储层总可动流体饱和度高于HS地区，HQ地区总可动流体饱和度平均值为45.02%，HS地区总可动流体饱和度均值为31.18%。不同地区，不仅总可动流体饱和度差异较大，可动流体赋存的主要喉道区间也存在较大差异。HQ地区可动流体赋存的主要喉道半径区间为0.07～1.00 μm，>1.00μm，HS地区为0.05～0.20 μm。

2.4 不同层位储层可动流体饱和度对比

实验结果按层位统计如表5。长8储层总可动流体饱和度高于长6储层。长8储层总可动流体饱和度均值为55.59%，长6储层总可动流体饱和度均值为33.66%。不同层位，不仅总可动流体饱和度差异较大，可动流体赋存的主要喉道区间差异也较大。长8储层可动流体的主要喉道半径区间为0.10～1.00 μm和>1.00 μm，长6储层可动流体的主要喉道半径区间为0.05～0.50 μm。

图2 可动流体饱和度与气测渗透率、水测孔隙度关系

图3 不同喉道半径区间可动流体饱和度

表3 按渗透率区间统计的实验结果

表4 按地区统计的实验结果

表5 按层位统计的实验结果

2.5 不同地区、不同层位储层可动流体饱和度对比

不同地区、不同层位实验结果统计如表6。不同地区、不同层位总可动流体饱和度差异较大，总可动流体饱和度值由高到低顺序为HQ长8、HS长8、HQ长6、HS长6，其总可动流体饱和度均值分别为57.71%，48.19%，38.18%，27.77%；不同地区、层位，不仅总可动流体饱和度差异较大，而且控制可动流体的主要喉道区间也存在较大差异，如HQ地区长8储层可动流体主要由喉道半径界于0.10～1.00 μm以及大于1.00 μm的喉道控制，HS长8储层为0.07～1.00 μm，HQ长6储层为0.07～0.50 μm，HS长6储层为0.05～0.20 μm。

3 讨论

核磁共振技术结合高速离心实验，定量分析致密砂岩储层可动流体饱和度和不同喉道控制的可流动孔隙空间等可动流体差异性赋存特征[10-12]。饱和水状态下渗透率越高，T2谱双峰态越明显。对比不同渗透率样品饱和水T2谱，渗透率越高其T2谱右峰越高。不同离心力状态，各渗透率区间样品均具有相似T2谱，其差异在于T2谱幅度[13-15]。

不同渗透性级别储层总可动流体饱和度差异较大，随渗透性变好，储层总可动流体饱和度升高。渗透率大于0.3×10-3μm2，总可动流体饱和度均较高且变化幅度较小。

相同层位HQ地区可动流体饱和度明显高于HS地区，且可动流体赋存的主要喉道半径区间值也高。同一地区长8储层总可动流体饱和度高于长6储层，且可动流体赋存的主要喉道半径区间值也高。

4 结论

(1)随渗透性变好，储层总可动流体饱和度增大。渗透率大于0.3×10-3μm2，其总可动流体饱和度高且变化幅度小。渗透率越高，可动流体主要由较大喉道控制且主要赋存喉道区间值越大，其临界喉道半径也越大。较小喉道半径区间(小于临界喉道半径)随喉道半径增大，可动流体饱和度升高；较大喉道半径区间(大于临界喉道半径)随喉道半径增加，可动流体饱和度降低。

表6 按地区层位统计的实验结果

(2)相同地区，长8储层总可动流体饱和度高于长6储层，相同层位HQ地区可动流体饱和度高于HS地区，且可动流体赋存的喉道半径区间值也高。不同地区、层位总可动流体饱和度由高到低顺序为HQ长8、HS长8、HQ长6、HS长6。