基于毛管压力曲线的储层孔喉结构研究

基于毛管压力曲线的储层孔喉结构研究

储层岩石结构的分析方法很多，通常分为直接法和间接法。直接法包括铸体薄片法、图像分析法等。间接分析法主要是毛管压力法,包括半渗透隔板法、离心法、压汞法,其中压汞法是目前研究储层孔喉结构快速有效的方法。低阻油气层即电阻率小于或接近围岩电阻率,或电阻率与水层电阻率差别不大甚至出现交叉变化,或电阻率指数≤3(也可为2),或电阻率绝对值≤5Ω·m,或含水饱和度大于50%(测井响应为低阻)的油气层。低阻储层中,束缚水含量高是重要的因素,而束缚水和岩石孔喉结构关系密切。本文通过对毛管压力曲线的形态分析及其与储层低阻之间的关系研究,发现毛管压力曲线可以分析低阻储层的地质成因。1曲线的形状和分类1.1毛管压力曲线形态分析毛管力为毛细管中相界面两侧非湿相流体压力与湿相流体压力之差。毛管力方向指向弯液面的凹方向,大小取决于两种流体之间的界面张力、毛细管半径和岩石的润湿性。通过毛管压力曲线形态分析可以得到大量定性特征和定量特征参数。压汞法中注入汞的每一个压力点(值)对应一个喉道大小,每一压力区间内的进汞量反映了某一级大小喉道所连通的孔隙多少,因此进汞压力与进汞量所对应的数据点间包含许多储层岩石的孔喉结构特征。本文将毛管压力曲线等分为若干相应的压力区间转化为喉道半径区间,并计算出各区间的汞饱和度差值,然后作出喉道半径及汞饱和度差值孔喉分布频率图(图1)。通过图片可以清楚地展示出主要喉道的分布区间及数量比例,也可以直观地了解孔喉结构。1.2储层类型分析根据毛管压力曲线形态,可以将其划分为以下4种典型类型:(1)凹型曲线此类毛管压力曲线向下凹。曲线特征:具有较低的排驱压力和饱和度中值压力,最小湿相饱和度小于10%,具有明显的粗歪度,孔喉分选较好,以孔喉大于1.0μm的粗孔喉所占百分比最大(常大于80%)。此类毛管压力曲线反映了储层孔隙较发育,孔隙类型较单一,以粒间孔为主,另有少量的粒内溶孔,孔径较大,是储渗性最好的储层,此类型样品不容易引起高束缚水饱和度。(2)双峰型曲线此类毛管压力曲线有两个典型峰值。曲线特征:排驱压力低—中等,但中值压力一般较高,最小湿相饱和度变化较大,一般小于20%。其主要特点表现为孔喉分布频带较宽,而且可以出现多个峰值,反映岩石中可能存在多种孔隙类型。此类型毛管曲线所反映的储层孔隙结构多为多重孔隙介质结构,即孔径大小的多重性。在岩心压汞实验中表现为:在压力相对较低时,先进入孔喉较粗、连通性较好的粒间孔之中,随着压力增大,再注入那些孔喉较细、连通性较差的孔隙中,而这部分微—细孔喉正是容易引起较高束缚水饱和度的孔喉。(3)凸型曲线此类毛管压力曲线向上凸起。曲线特征:具有较高的排驱压力和饱和度中值压力,最小湿相饱和度常大于10%,具有明显的细歪度。此类型压汞曲线反映出储层中微—细孔喉占样品孔喉体积百分数较大(常大于60%),这部分微—细孔喉一旦被水占据,将使储层束缚水饱和度增高。(4)直线型曲线此类毛管压力曲线几乎成一条直线。曲线特征:排驱压力中等,但中值压力较高,其主要特点是孔喉分布频带宽,几乎无峰值,孔喉无分选,无突出的孔喉组分,表明储层为均一的微—细孔喉结构。此类型压汞曲线反映储层中微—细孔喉占样品孔喉体积百分数较大(常大于50%),这部分微—细孔喉一旦被水占据,将使储层束缚水饱和度增高,普遍高于50%,由于高束缚水饱和度的影响,将使储层出现低阻,尽管有时表现出较高的孔隙度,但由于喉道明显偏细,其储渗能力也会因此大打折扣。2油田实例分析2.1基性岩心特征珠江口盆地文昌13-1/2油田目的油层珠江组一段(ZJ-1)电阻率异常低,只有1~2Ω·m,而珠江组二段(ZJ-2)电阻率正常,是良好的储层。埋深浅、岩心疏松、压实程度低、孔隙度高,其岩心在取出不久后就松散成沙状,表明其处于地质成岩作用早期阶段,对岩性改造微弱。由于未经受强烈成岩压实作用,本区绝对孔隙度很高。在13-1油田ZJ-1平均孔隙度在25%以上的高孔所占比例为74%;文昌13-2油田ZJ-1平均孔隙度在25%以上的高孔所占比例为85%,但渗透率普遍不高,渗透率普遍小于50×10-3μm2。埋深浅、处于成岩早期是本区的岩性特征;高孔、低渗是本区的物性特征;低阻是本区的电性特征;丰富的油气储量是本区的含油气特征。通过对本区丰富的毛管压力曲线进行分析,可以很好的解释上述现象。2.2毛管储压曲线的特点2.2.1湿相饱和度检测根据文昌13-1/2油田5口取心井ZJ-1(27个)、ZJ-2(8个)有效压汞样品资料的统计分析,归纳出文昌13-1/2油田珠江组一段储层的各项孔隙结构参数特征如下(表1)。(1)排驱压力Pt排驱压力又称门槛压力、进入压力,是指孔隙度系统中最大连通孔隙度所对应的毛细管压力,是划分岩石储集性能好坏的主要指标之一。排驱压力与岩石的孔隙度和渗透率关系密切。一般来说,孔隙度高、渗透性好的岩样,其排驱压力就低。文昌13-1/2油田珠江组一段的排驱压力分布范围较广,排驱压力位于0.07~3.75MPa之间,平均值为0.57MPa,其中文昌13-2油田7L油组最低,平均为0.14MPa;其次为3U油组,平均为0.32MPa;2油组排驱压力最高,平均为1.25MPa,最大可达3.75MPa。(2)饱和度中值压力Pc50中值压力是指进汞50%时所对应的毛管压力。其值越大,表明岩石越致密(偏向细歪度),油气生产能力也随之下降。研究区内文昌13-2油田中值压力最高为9.8MPa,最小为0.34MPa,平均为4.29MPa。(3)中值喉道半径R50与中值压力值相对应的孔喉半径就是中值喉道半径。其值越大,表明岩石对油气的渗流能力越好,其生产能力也越高。中值喉道半径分布于0.077~2.21μm之间,平均为0.468μm。文昌13-2油田7L油组中值喉道半径较大,平均值为0.84μm,文昌13-2油田3U油组和2油组中值喉道半径明显偏细,3U油组平均值为0.47μm,2油组中值喉道半径最细,平均值为0.095μm。(4)平均喉道半径Rm指岩样喉道半径的平均值。各油组平均喉道半径接近,平均喉道半径分布于0.037~37.5μm之间,平均为3.03μm。(5)最小湿相饱和度Smin当注入水银的压力达到仪器的最高压力时,仍没有被水银侵入的孔隙体积百分数,可以反映岩石的颗粒大小、均一程度、胶结类型、孔隙度、渗透率等一系列指标。其值越大,说明这种小孔隙喉道所占的体积越多。各油组最小湿相饱和度分布范围较小:2.91%~4.02%,平均为3.65%。(6)退汞效率We压力降低时汞的退出量占进汞总量的百分数,其值越大,表明孔喉结构越好。研究区内文昌13-2油田7L油组退汞效率最大,平均值为42.22%,退汞效率最差的为文昌13-2油田3U油组,平均为36.99%。2.2.2储层储层特征通过对本区35个压汞样品资料的整理和分类,根据上面4种典型曲线特征的分析,有如下结论和认识:(1)珠江组二段(ZJ-2)良好储层的压汞曲线,共8个样品,均成典型的凹型曲线特征(图2)。通过前面的分析可知,这种曲线特征是储渗性能最好的储层。此类样品不易引起高束缚水饱和度,因此也不易使储层表现为低阻特征。在本次研究的珠江组一段的各个低阻层位均未见此种类型的曲线特征。(2)低阻目的层段珠江组一段的27个样品中,双峰型曲线特征有10个(图3),凸型和直线型17个(图4、图5)。通过前面的分析可知,凸型和直线型曲线中微—细孔喉所占比例较大,这两类储层的储渗性能极差,在文昌各低阻层段均有出现。这部分孔喉一旦被水占据,将使储层束缚水含量增大,使储层出现低阻。如图4,WC13-2-1ZJ-12油组的样品,从图中可以看出:虽然排驱压力不高,但是大孔粗喉所占比例小;而孔隙主峰位置在0.075~0.025μm之间,微—细孔隙和极细喉道占了大部分比例,呈现明显的细歪度。如图5,WC13-1-2ZJ-14M油组的样品,从图中可以看出:排驱压力较高,大孔粗喉所占比例小;同样,微—细孔隙和极细喉道占了大部分比例,成直线型。这样的储层,孔喉被水占据,储层束缚水饱和度增大,使储层呈现低阻特征。而双峰型曲线,如图3,因其特殊的曲线类型需要单独说明。如前分析,在大孔粗喉,连通性较好的部分,是良好的储层;而那些孔喉较细,连通性差的孔喉中,则表现出和凸型及直线型相似的储层特征,即容易引起较高的束缚水饱和度,使储层呈现低阻特征。这样的储层,虽然在电测上表现出低阻,但在合适条件下却是有效的储层,而对储层的贡献正是前部分的大孔粗喉。当然,这样的储层也体现出双渗流系统:前半部分渗流条件良好,而后半部分的微—细孔喉渗流较差。这也意味着:双峰位置相差越大,储渗性能愈好,储层产能愈大;双峰位置靠近,储渗性能变差,储层产能变差。因此,也可以通过对双峰型曲线的特征分析,对低电阻率储层的产能做出预测。3丰富的毛管压力曲线对储层储层低阻(1)通过对文昌13-1/2油田ZJ-1低阻层段毛管压力曲线的研究分析,可以看出毛管压力曲线能很好地反映和解释有良好油气特征的储层出现低阻的地质成因。本区低阻目的层段的毛管压力曲线分为双峰型、凸型、直线型三种类型,不同类型毛管压力曲线可以反映不同的孔喉结构。其中,双峰型顶部峰值部分和凸型、直线型曲线中,微—细颗粒占主要组成成份,这部分孔喉一旦被水占据,将形成较高的束缚水饱和度,造成储层低阻;而双峰型底部峰值部分主要由大