安塞油田延安组储层孔隙特征

冯雄雄，陈景杨，2

1.西安石油大学石油工程学院，陕西 西安 710065；2.西安石油大学西部低渗-特低渗透油田开发与治理教育部工程研究中心，陕西 西安 710065

安塞油田位于鄂尔多斯盆地，其地质主要表现为中孔隙度、中渗透率及非均质性强等特征，为了显著提高其产量，最关键的是明确储层特征［1］，做出针对性改善。

1985 年开始，裘亦楠等［2］针对储层特性进行研究，主要包括成因、物性变化、有效储层空间及分布等方面。付明义等［3］和霍小菊等［4］等对安塞油田延9 储层研究后发现，该地区属于中孔、中低渗储层，孔隙以粒间溶孔、剩余原生粒间孔和粒内溶孔为主，属中-小孔、中细喉道类型，孔喉分选性一般，连通性一般。根据孔隙结构特征相关参数将毛管压力曲线分为4 类，研究区主要以Ⅲ类为主。文献［5-9］研究发现安塞油田砂岩储层的孔隙特征受沉积作用和成岩作用控制，且在横向和纵向上变化较大，同时溶蚀作用可以进一步改变储层孔隙特征及储层物性，由此认为，孔隙类型相对复杂的混合型孔道更有利于油气运移，较多的裂缝能显著提高储层的渗透率。彭丽娜［10］对靖边东坑大阳湾地区侏罗系延安组延9 地层进行研究分析后发现，延9地层主要岩石类型为灰色-灰白色粗粒长石岩屑砂岩，岩屑长石砂岩次之，颗粒之间多为点-线状接触，孔隙胶结，孔隙类型以粒间孔和溶蚀孔为主。

从目前的开发经验来看，鄂尔多斯盆地的油气勘探难度大，同时延安组储层复杂、区域含油性差异大，对于油气藏的探寻都造成很大困难，开发难度较大［11-17］。因此，想要实现安塞油田的高效开采，更加准确地掌握其储层特性显得尤为重要。本文通过分析研究区储层孔喉结构关系，准确地评价研究区的储层物性，以期提高油田产量和最终采收率。

1 实验部分

1.1 实验仪器

ASPE730 型恒速压汞仪（美国岩心实验系统公司），该仪器可测量孔隙结构的参数，包括喉道半径分布、孔道半径分布和孔喉比分布。该系统包含特殊设计的极低速率的Quizix 注射泵（美国Chandler 公司）和与其集成在一起的岩心夹持器（江苏博锐思科研仪器有限公司）。岩心夹持器可以夹持直径和长度各为2.5 cm圆柱体或1 cm×1 cm×1 cm 立方体的岩心；泵体积的可监测精度超过0.000 001 mL，系统能够以0.000 001 mL/s 的低速率操作。系统泵接到一个特殊的高精度的泵控制器和驱动器上，随系统提供2 个可互换的高精度（0.05%）压力传感器，范围分别为0～0.689 6 和0～6.896 MPa。岩心夹持器和泵系统封装在一个水平气流的气浴室中以保持测试过程中的温度恒定。

1.2 实验材料

研究样品取自鄂尔多斯盆地安塞地区延安组延9 段砂岩，取芯井岩心上钻取直径为2.5 cm 平行地层的圆柱体样品，样品岩心参数见表1。圆柱体样品经洗油烘干后，分别切成3份进行恒速压汞、扫描电镜和铸体薄片测试。

表1 实验样品岩心参数

1.3 实验方法

1.3.1 测定原理

压汞仪工作原理如图1 所示。在恒定低速下操作，使得进汞过程可以近似为准静态过程［18］。在准静态过程中，界面张力与接触角保持不变；汞的前缘所经历的每一处孔隙形状的变化都会引起弯月面形状的改变［19-20］，从而引起系统毛细管压力的改变。在准静态进汞条件下，根据进汞端弯月面在经过不同的微观孔隙形状时发生的自然压力涨落来确定孔隙的微观结构，技术特点在于其能够辨别喉道和孔道，能够分别测得孔道半径和喉道半径分布，进而计算出孔喉比参数。除了能够得到常规的毛管压力曲线外，还可得到喉道毛管压力曲线和孔道毛管压力曲线。

图1 压汞仪工作原理

参数设定：高精度的泵实现低速、恒定的进汞速度（0.000 05 mL/min）；高分辨的压力感应及采集设备（可以分辨0.000 69 Pa）；高性能计算机，每次测试需记录30～50万个数据点，并进行处理。

1.3.2 实验步骤

1）岩心测试孔隙度、渗透率、密度等物性参数；

2）恒速压汞仪开机，预热；

3）输入岩样孔隙度、渗透率、外观体积和孔隙体积等参数信息；

4）抽真空2 h，设置恒速进汞速度0.000 1 mL/min运行，至压力达到6.2 MPa，结束实验；

5）分析数据。

1.3.3 数据获取及处理

通过实验计算机直接获取含水饱和度（Sw）、进汞压力（P）、喉道饱和度（SwRison）、孔隙饱和度（SwSubison）和孔隙进汞压力（PSubison）的原始数据。

当注入压力高于孔隙喉道对应的毛管压力时，汞即进入孔隙之中，此时注入压力就相当于毛细管压力，所对应的毛细管半径为孔隙喉道半径，进入孔隙中的汞体积即该喉道所连通的孔隙体积。不断改变注入压力，就可以得到孔隙分布曲线和毛管压力曲线，其计算见式（1）。

式中：PC为毛细管压力，MPa；σ为汞与空气的界面张力，σ=480 mN/m；θ为汞与岩石的润湿角，选θ=140°，则cosθ=0.766；r为孔隙半径，μm。

可得不同毛管压力所对应的孔隙半径r

2 结果与讨论

2.1 孔喉类型

对延9 储层砂岩G78、Q78、X39-38 区域的铸体薄片进行扫描电镜试验分析，结果见图2。由图2可知：安塞地区延9储层以岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩为主；储层孔隙类型有粒间孔和溶孔（粒间、长石、胶结物、岩屑和杂基溶孔），其中粒间孔、粒间溶孔和长石溶孔是本区最主要的储集空间。

图2 延9储层砂岩微观孔喉结构特征

2.2 孔喉结构特征

对实验样品进行恒速压汞测试，结果见图3。由图3可知：G78井孔隙半径分布在160～230 μm，Q78 井孔隙半径分布在175～275 μm，X39-38 井孔隙半径分布在190～275 μm，总体平均值约为238 μm；Q78、X39-38 井的喉道半径分布在13～21 μm，平均值为15.98 μm；G78 井的喉道半径分布在6～20 μm，平均值为13.53 μm。

图3 恒速压汞实验测试孔隙、喉道半径分布

考察区域内的延9 储层孔喉（孔喉比）特征，结果见表2。由表2 可知：3 口井的孔喉比分布形态不一，平均孔喉比为18.7；G78 井区域孔喉比最大，表明大孔隙被小喉道控制，不利于孔隙内的油气采出，整体孔隙结构较差；Q78区域孔喉比较集中，但均值仅比G78 少1.00，体现出孔隙结构复杂，不利油气开采；X39-38区域孔喉比相对集中，均值为16.65，和其他两个区域差距较大，说明该区域孔隙被较大喉道控制，孔隙结构较好，有利于油气开采。通过孔隙结构分析并结合现场井位部署可知，X39-38 位于油藏厚度大、砂体连续的油藏中部；Q78位于油藏次砂带上，储层物性比油藏中部稍差；G78 位于油藏边部，砂体厚度小，物性差，孔喉比分散。

表2 延9储层孔喉特征统计

考察延9 储层样品恒速压汞毛细管压力的数据，结果见图4和表3。由图4和表3可知：孔隙进汞短，总进汞曲线与喉道进汞趋势保持一致，喉道进汞饱和度均接近孔隙进汞饱和度的3倍，虽然有效孔隙体积较少，但是排驱压力低，分选系数小。

图4 样品恒速压汞毛细管压力曲线

表3 延9储层恒速压汞数据统计

3 结论

1）安塞地区延9 储层以岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩为主，主要发育粒间孔和溶孔。

2）喉道进汞饱和度接近孔隙进汞饱和度的3倍，这类储层储集空间及渗流通道主要为喉道，虽然有效孔隙体积较少，但排驱压力低，分选系数小，储集性能及渗透性能较好。

3）储层中G78 区域孔喉比最大，表明大孔隙被小喉道控制，整体孔隙结构较差，不利于孔隙内的油气采出。