低孔低渗储层孔隙结构对产能评价的影响

低孔低渗储层孔隙结构对产能评价的影响

0储集层孔隙结构影响因素分析在储层的评估中，孔结构是储层性质微观物理研究的核心。砂岩和碳酸盐岩的开口、喉咙类型以及它们的合作关系与储层的物理特性和储层性能密切相关。储集层的孔隙结构是指岩石孔隙与喉道的几何形状、大小、分布及相互连通和配比关系。在低孔低渗储集层中,孔隙结构的分析和评价尤为重要,其孔隙、喉道的大小、分布以及几何形状不但是影响储集层储集能力和渗透特征的主要因素,而且也影响储集层电性和测井解释评价。近年来对低孔低渗储集层孔隙结构的研究不断深入,加深、丰富了关于孔隙结构对储集层储集性能影响的认识。1储集层孔隙类型本文所讨论的储集层属于典型的低孔低渗砂岩储集层,由于盆地周边的母岩区分布着大面积的火山岩(花岗岩)和变质岩,因此,砂岩储集层的碎屑组分主要由石英、长石和岩屑组成,而且岩屑的含量一般较高。砂岩以粉砂和细砂为主,分选多为中等—好,磨圆度为差—中等,为次棱角—次圆状。这些砂岩储集岩具有河-湖过渡相的储集特征,主要为三角洲相和河流相砂体。下部以河流相砂岩储集层为主,上部以三角洲前缘分流河道和河口坝砂体为主。由于沉积和成岩的共同作用及胶结物和胶结程度的不同,储集层中孔隙类型多样,孔隙结构复杂,该地区储集空间的孔隙类型主要包括:①缩小的原生孔;②晶间孔(常见于充填孔隙之中或沉积在颗粒表面的自形白云石、次生长石、黄铁矿小晶体之间);③原生微孔;④粒内溶孔;⑤粒间溶孔;⑥构造溶蚀缝等。由于沉积环境、成岩作用的复杂性,低孔低渗储集层的孔隙结构与常规储集层明显不同。对于高孔高渗砂泥岩储集层,在同一沉积单元内,储集层的孔隙结构相对均质;而低孔低渗储集层不但层间孔隙结构差异较大,层内孔隙结构也有明显差异。岩心薄片观察的结果反映了不同井层间孔隙结构的差异(见图1),虽然其面孔率相同,但孔隙间的连通性明显不同。图2为X7-1井Xn1段取心距离仅为0.26m的两块岩心的核磁共振T2谱图,由两个谱图的变化可以看出,同一储集层内的岩心,孔隙结构存在很大差异:一块岩心连通性好,以可动流体为主,另一块岩心连通性差,以束缚流体为主。这反映了低孔低渗储集层孔隙结构的复杂性。2储集层孔隙结构储集层的孔隙结构研究旨在查明地层中孔隙和喉道的形状、大小、分布和配置情况,早期主要是将岩心实验分析结果应用于地层流体运移及成藏规律研究中,一般不被油、气、水层测井评价所重视。近几年的研究发现,在低孔低渗储集层中,孔隙结构直接影响到储集层产能评价和油、气、水层测井评价的准确性。储集层的孔隙结构不但控制着油气的运移和油气藏的分布规律,而且在油气勘探开发中,其差异还会直接影响储集层的产液性质和产能(对于一个油藏而言)。图3为X8-6井和X7-5井两个层的测井解释结果,从中可见储集层孔隙结构不同对产能的影响。图中所示的两个层从测井曲线的孔隙度响应和自然伽马值的大小看,两者差异不大,且这两个层属于同一地层。岩心实验得出,X8-6井的孔隙结构指数(储集层品质指数)为0.0735,X7-5井的为0.583。试油结果是X8-6井储集层的产油量为0.48m3/d,产水量为0.57m3/d,为油水同层;而X7-5井储集层的产油量为17.2m3/d,为纯油层。这表明,低孔低渗储集层的产液性质和产能与孔隙结构的好与差(储集层品质的好与差)密切相关。孔隙结构不但影响低孔低渗储集层的产液性质和产能,而且可直接影响用于油、水层解释的储集层电性。图4为X6井和X8井两个层的测井曲线特征和岩心实验得出的孔隙结构指数对比情况,反映了储集层孔隙结构不同对储集层电性和测井解释的影响。X6井和X8井相距约6.5km,图中的两个层属于同一沉积相的Xn1段第3砂层组,试油结果都是水层。表1为X6、X8井两个水层测井特征对比表。可见,两个水层的声波时差、中子、密度测井的平均值几乎一致,电阻率却有较大差异。岩心实验得出的孔隙结构指数表明:在其他条件基本一致的情况下,孔隙结构好的储集层电阻率低(X6井,储集层结构指数为0.373);孔隙结构差的储集层电阻率高(X8井,储集层结构指数为0.096),甚至比图3中X7-5井的油层深感应电阻率和深侧向电阻率(25Ω·m和41Ω·m)还高出5～6Ω·m。这使得识别油、水层的测井解释非常困难。上述实例只反映了几个测试层孔隙结构的不同对储集层电性和测井解释的影响,对于该地区51口井的单层试油层来说,无疑每个层孔隙结构的不同对储集层电性和测井解释的影响均会给油、气、水层的识别带来困难。图5是该地区单层测试层的声波时差与深感应电阻率交会图,对于淡水钻井液钻进的一般储集层,这类交会图可以较好的区分出油、气、水层。但图5显示油、水层混在一起,不易区分,通过这些层的分析认为,影响油、水层识别的最主要因素是储集层孔隙结构的差异,因为除了孔隙结构本身外,储集层岩性、含油饱和度、泥浆侵入程度等差异对于储集层电性的影响,都与储集层孔隙结构密切相关。也就是说,油藏中含油饱和度的高低取决于油气的运移和聚集,而它又受孔隙结构的控制;岩性因素中,泥质和钙质含量的不同及岩石颗粒的粗细都可导致孔隙结构的差异;而孔隙结构的不同可控制钻井液滤液侵入的程度,这种侵入的程度的不同又降低电阻率对于油、水层的区分度。实际资料表明,储集层孔隙结构直接影响油、水层测井得到的电性参数,主要表现在孔隙结构对导电网络的控制,即对于纯水层而言,在地层水电阻率及其他因素相同的情况下,其孔隙喉道连通性越好电阻率则越低,相反孔隙结构越差(孔隙喉道连通性不好)电阻率则越高,有的孔隙结构差的水层电阻率甚至会超过油层的电阻率。这就造成了地层电阻率对油、水层分辨能力的降低和测井解释的困难。3储集层孔隙结构与岩电参数及其关系的岩电分析众所周知,经典阿尔奇方程假设地层是均质的纯岩石,不含泥质和其他导电矿物,岩石骨架不导电,岩石的导电性取决于孔隙中的地层水,适用于具有粒间孔隙结构的砂岩。根据阿尔奇方程的原理,前人在实践中针对不同的储集层条件,研究和发展了一系列的变形公式,以解决实际中存在的难题。阿尔奇方程及其变形公式都遵循的一条原则就是:测井对于油、水层的解释是在储集层的岩性、胶结物、地层水和孔隙结构基本一致情况下的电性、物性的对比和分析,反映这种对比和分析标准的是阿尔奇方程(及其变形公式)中的岩电参数。通常,对于非低孔低渗储集层,认为其岩性、岩石颗粒的大小、胶结物、胶结程度和孔喉的配比情况基本一致,岩电实验可以得出一组建立对比标准的岩电参数a、m、b、n(a——胶结系数;m——孔隙胶结指数;b——饱和度系数;n——饱和度指数),其中a、m(特别是m)是反映储集层孔隙结构的岩电参数。但对于低孔低渗储集层而言,其孔隙结构的非均质性使这一问题变得更为复杂。储集层孔隙结构的非均质性常常导致同一储集层段不同部位的岩电参数也存在很大变化,即对于孔隙结构非均质性强的复杂储集层,阿尔奇方程及其变形公式的岩电参数并非像普通砂岩储集层那样的定值(对于一个地区的特定储集层而言)。因为不同的孔隙结构有不同的岩电参数值,含水饱和度的精度主要取决于合适的岩电参数,对于低孔低渗储集层,若岩电参数取值不当,会导致对流体类型的分辨能力降低,进而造成含油饱和度求取的误差。因此,必须对储集层的孔隙结构与岩电参数的相关性进行研究,使得出的岩电参数值能准确反映孔隙结构的差异变化,以提高低孔低渗储集层的测井解释精度。根据研究地区11口井的岩心物性和岩电实验数据,分析了储集层孔隙结构与岩电参数之间的关系。根据研究区岩心物性和岩电实验的结果,对b、m、n、Qv(阳离子附加导电能力)等作了统计,结果发现,其中b和Qv基本不受储集层孔隙结构的影响,储集层结构指数在变化时,b和Qv基本不变;n受储集层孔隙结构的影响较小,当储集层品质指数由0增大到接近5时,n的变化小于0.05;但m值受储集层孔隙结构指数的影响较大,并且和孔隙结构指数有较好的相关性(见图6)。储集层孔隙结构指数与m相关性较好,有其内在的物理意义。因为地层因素中的m值反映的是岩石导电路径(Lw)和岩石长度(L)之比(见图7),这个比值与孔隙之间的连通情况有关;而储集层孔隙结构指数反映的就是孔隙结构的配置和孔隙之间的连通情况,两者反映的物理意义基本相近,因此m值和孔隙结构必有一定的相关性。岩心实验资料也证明了这一点。由上述分析可以得出,在低孔低渗储集层测井油气水层解释和评价中,含油饱和度计算精度差的根本原因,就在于m值选择的正确性。一般情况下,通过岩电实验确定一个地区或地层段的m值,但在低孔低渗储集层中,孔隙结构的复杂性改变了岩石的导电性质,不同孔隙结构的储集层有不同的m值。这种情况下,如果在水层选择的m值小于实际的m值,则使计算的含油饱和度增大;相反在油层如果选择的m值大于实际的m值,则使计算的含油饱和度减小。这样就造成了油水层测井解释的混乱,而没有一个解释的标准。因此,在低孔低渗储集层测井评价中,为改善阿尔奇方程及其变形公式的使用效果,需要选择适应低渗透储集层孔隙结构特点的岩电参数,即根据孔隙结构不同,确定与之相匹配的m值,可提高测井求含油饱和度的精度。孔隙结构与岩电参数关系的研究为解决根据低孔低渗储集层孔隙结构特征来解释和评价油、气、水层的问题提供了依据。本文在该地区的油水层评价工作中,首先通过测井新技术或常规测井资料来计算储集层的孔隙结构指数,进一步结合孔隙结构指数与岩电参数中m的关系,采用可变的m值计算储集层的含油饱和度,取得了较好的效果。实践表明,应用上述研究结果后,该地区低孔低渗储集层的测井解释符合率由原来的64%提高到85%以上。4低孔低渗储集层孔隙结构影响地震解释的准确性在低孔低渗储集层中,孔隙空间由大小不等的孔隙和喉道组成,由于沉积和成岩的共同作用及胶结物和胶结程度的不同,造成储集层中孔隙类型多样,孔隙结构复杂,非均质强,不但层间孔隙结构差异较大,层内孔隙结构也有明显的不同。低孔低渗储集层孔隙结构不但决定了微观孔喉内流体的流动和油气的运聚条件