恒速压汞技术在储层微观孔隙结构分析中的应用

恒速压汞技术在储层微观孔隙结构分析中的应用

关于特殊低渗透层孔结构的研究方法，从最初的简单物理分析到常规方法，再到先进的实验结果表明，得到了改进和完善。从最初的孔隙结构形态分析,到定性、半定量研究储层的孔隙结构和确定渗流能力参数,发展到现在能够将孔隙和喉道分开,定量分析孔隙、喉道的大小和变化特征的恒速压汞技术。目前,恒速压汞技术是国际上用于岩石微观孔隙结构特征分析的先进技术之一。恒速压汞进汞速度低,可保证准静态进汞过程的发生,根据进汞的压力涨落获取孔隙结构方面的信息,可直接获取喉道和孔隙的数目分布,分别提供孔隙半径分布、喉道半径分布、孔隙-喉道半径比分布等岩石微观孔隙结构特征的参数,因此,更适用于孔喉性质差别很大的低渗透、特低渗透储层。1进入下一个喉道实验过程中,界面张力与接触角保持不变,进汞端经历的每个孔隙形状的变化,都会引起弯月面形状的改变,从而引起系统毛细管压力的改变,汞进入岩石孔隙的过程受喉道控制,依次由一个喉道进入下一个喉道。在准静态过程中(汞的饱和度在一个瞬时可以认为不变),当汞突破喉道的限制进入孔隙的瞬时,汞在孔隙空间内以极快的速度发生重新分布,产生一个压力降,之后压力回升,直至把整个孔隙填满,然后进入下一个喉道。当进汞前缘进入到主喉道1时,压力逐渐上升,突破后,压力突然下降,然后汞逐渐将第1个孔室填满并进入下一个次级喉道,逐渐将主喉道控制的所有次级孔室填满(见图1),直至压力上升到主喉道处,为一个完整的孔隙单元。主喉道半径由突破点的压力确定,孔隙大小由进汞体积确定,喉道的大小及数量在进汞压力曲线上得到明确反映。2孔隙度平均测定定边油田张韩区块4块样品的渗透率平均为9.09×10-3μm2,孔隙度平均为17.28%。恒速压汞实验分别给出了孔隙与喉道的大小及体积(见表1)。3结果分析3.1喉道半径分布喉道反映了孔隙之间的连通情况,通过分析喉道的变化特征可以从本质上揭示储层孔隙结构的变化。图2为张韩区块4块样品的喉道半径分布特征曲线。从曲线来看,样品的喉道半径主要呈多峰态分布,随着样品渗透率的增大,小喉道所占比例减小,大喉道分布逐渐增多。而且,大喉道出现的频率明显增大,对于渗透率大于10×10-3μm2的2号样品,喉道半径为0.2～6.5μm,分布范围明显宽于其他3块样品;渗透率分布范围在(5～10)×10-3μm2的2块样品,喉道半径分布范围为0.2～3.5μm;渗透率小于5×10-3μm2的样品,喉道半径分布范围为0.2～2.5μm。实验结果表明,低渗透储层的物性主要由喉道控制,正是喉道决定了储层性质的好坏。3.2孔隙半径峰值分布图3为张韩区块4块样品的孔隙半径分布特征曲线。孔隙半径分布主要呈单峰态,且孔隙分布相对集中,主要分布在100～200μm,孔隙半径峰值主要分布在150μm左右。根据上述分析,可以得出这样的结论,对于低(超低)渗透砂岩储层而言,孔隙半径的分布基本相同,微观孔隙结构的差异主要体现在喉道半径的大小和分布上,可见此类储层的品质主要受喉道控制,喉道是决定开发效果的关键因素。3.3孔喉比和渗透率与中、高渗储层相比,低渗储层孔喉比分布范围较宽。当孔喉比较小时,孔隙体积与喉道体积比值小,单个孔隙被多个大喉道控制,渗透率较高,孔隙内的油(气)容易流经喉道被采出。当孔喉比较大时,单个孔隙被少数小喉道控制,孔隙间的连通性较差,很多储存油(气)的孔隙成为无效孔隙或死孔隙,油(气)难以流经小喉道,采收率很低。4块样品的孔喉比分布曲线均呈单峰形态(见图4),且峰值主要分布在100～200,孔喉比平均为185.17。随着样品渗透率的增大,分布于大值区的孔喉比在特定渗透率段所占的比例减小,小值区的比例增大。4块样品的渗透率分别为4.44×10-3,5.09×10-3,7.22×10-3,19.60×10-3μm2,孔喉比均值分别为260.10,171.50,160.87和148.23。3.4毛细管曲线特征恒速压汞技术不仅可以得到总的毛细管曲线,还可以分别获取孔隙、喉道的毛细管曲线。图5为张韩区块4块样品的毛细管曲线。从图5可以看出:当进汞压力较小时,总体毛细管曲线主要取决于孔隙毛细管曲线的变化特征,而当进汞压力增加到一定程度时,总体毛细管曲线的变化则主要由喉道的变化决定。对于低渗透储层,在开发初期应重视孔隙开发,而在中后期,喉道的开发就显得尤为重要。4喉道发育程度的定量分析1)恒速压汞是确定储层微观孔喉特征的一种实验手段,从有效喉道半径、喉道个数、有效喉道体积等方面对岩石孔隙结构中的喉道发育程度进行定量分析。2)有效喉道半径越大,渗流通道越宽;喉道个数越多,渗流通道越多。储层岩石的孔喉比参数对水驱油渗流特征、剩余油微