低渗透储层孔隙结构的影响因素

低渗透储层孔隙结构的影响因素

孔隙结构的研究低渗透油藏注水的开发存在着高注射设计压力、高地层和高注射压力、低注射效果和低产量的问题。而造成这些问题的主要原因是储层微观孔隙结构不利。目前,孔隙结构的研究进展主要表现在2个方面,一是新的研究技术如CT扫描技术、核磁共振、恒速压汞技术在分析孔隙结构中的应用;二是孔隙结构描述理论的进展[8,9,10,11,12,13,14,15]。但是,对孔隙结构主控因素的研究较少。本文通过核磁共振、恒速压汞、常规压汞、扫描电镜、铸体薄片的结合,从微观和定量的角度对低渗透储层孔隙结构特征及影响因素进行分析。1储层覆岩结构低渗透油藏按照渗透率分为低渗透油藏(10×10-3～50×10-3μm2)、特低渗透油藏(1×10-3～10×10-3μm2)、超低渗透油藏(小于1×10-3μm2)3大类。而研究区庄58长8、王窑长6、白马长8、盘古梁长6储层孔隙度平均为12.7%,渗透率为2×10-3μm2,具有低孔、特低渗特征;庄40长6、沿25长6、董志长8、庄19长8储层孔隙度为10.5%,渗透率为0.39×10-3μm2,具有低孔、超低渗特征(表1)。2溶孔-粒间孔机理随储层内部孔道储层物性是对孔隙结构的反映,造成不同低渗透油藏物性差别的主要原因是微观孔隙结构的差异。不同储层具有不同的孔隙结构特征,特低渗、超低渗储层面孔率逐渐变小,喉道逐渐变细,孔喉配位数逐渐变少,连通性及迂回度逐渐变差(图1),溶孔-粒间孔在特低、超低渗透储层中所占比例逐渐变少,微孔所占比例逐渐增加。虽然溶孔-粒间孔的发育对提高孔隙度不是很明显,但是对渗透率的提高很明显,微孔可以增加孔隙度,但对渗透率没有任何贡献。孔隙结构参数是对孔隙结构的定量表征,通过铸体薄片、压汞曲线等可以得到大量的孔隙结构参数。特低渗透储层的溶孔-粒间孔组合相对发育,微孔相对较少,排驱压力和中值压力相对较低,平均分别为0.9MPa和5.2MPa,中值半径较大,平均为0.2μm;超低渗储层溶孔-粒间孔组合面孔率相对较低,微孔所占面孔率增多,排驱压力和中值压力相对较高,平均分别为2.2MPa和9.0MPa,中值半径较小,平均为0.13μm(表2)。3低渗透储层材料把同一层位的恒速压汞、铸体薄片、扫描电镜相结合,从微观和定量的角度来分析低渗透储层孔隙结构的主要影响因素(表3)。从图1、表3可以看出,2类低渗透油藏的填隙物有一定的变化规律,随着填隙物的增加,孔隙结构变差,且受填隙物类型及其含量的影响。(1)特低渗透油藏填隙物平均含量为11.5%,以绿泥石、碳酸盐岩胶结物为主,伊利石含量相对较少。由于碎屑颗粒表面有一层绿泥石黏土膜堵塞了孔喉,在一定程度上使储集空间变小,使流体的渗流空间变得很窄,同时,也减轻了机械压实作用对孔隙的损害,保存了一定的粒间残余孔。由于绿泥石膜的厚度不同,导致喉道半径变化也较大,喉道分布范围较广,主要分布在0.2～4.5μm,但喉道整体较细,峰值出现在0.6～1.2μm的区域(图2)。(2)超低渗透油藏填隙物含量较多,平均含量为14.1%,以伊利石、绿泥石、碳酸盐岩胶结物为主,特别是伊利石,平均含量达3.4%,伊利石常呈片状、毛发状、搭桥状,在孔隙中形成网络状的分布,使原来的粒间孔隙被肢解切割,变得迂回曲折,导致大量微孔的产生,并使喉道变得更加细小。同时,喉道半径主要分布在0.2～2.0μm,峰值出现在0.4～0.8μm。且纤维状伊利石具有很大的比表面,在这些微细孔隙中地层水基本以束缚水的形式存在,导致储层物性变差(图2)。碳酸盐岩胶结物在研究区低渗透储层中含量较高,主要有成岩早期、成岩晚期2种成因。成岩早期的碳酸盐岩胶结物以方解石为主,对储层有双重影响,在充填孔隙减少孔隙空间的同时也为后期的次生溶蚀孔隙的产生提供了物质基础;成岩晚期的碳酸盐岩胶结物以铁方解石为主,对储层物性只起破坏性作用。4储层油松饱和度偏高庄58井区在储层评价中孔隙度的平均值为13.9%,气测渗透率的平均值为1.34×10-3μm2,原油饱和度达到56.22%,但在开发过程中,大量产水而不出油。通过分析认为,储层中绿泥石胶结物较发育,如果绿泥石较薄,会利于粒间孔的保存,但是该区绿泥石膜厚度为60μm,加之研究区原油黏度较大,导致绿泥石膜吸附原油后变得更厚,从而储层中大量的孔隙被绿泥石膜及吸附的重油所占据,而孔隙中央仅有部分残存的孔隙(图3a、b),并且测井上解释的含油饱和度包括吸附在绿泥石膜上的重油,而这部分重质油是不可动的,造成测井解释时含油饱和度偏高。通过核磁共振实验,当横坐标T2弛豫时间(即氢核的横向弛豫时间大于11.57ms)时,孔隙中的流体为可动流体。因此,当T2弛豫时间大于11.57ms时各点的纵坐标幅度占累积幅度的比即为可动流体饱和度。核磁实验表明,该储层的可动流体饱和度平均值只为39.64%,可动流体孔隙度仅为4.8%(图3c),可动流体孔隙度和可动流体饱和度都大大低于同等物性的储层。这就是该储层物性含油性较好、在生产中大量产水而不出油的原因。5储层结构影响因素(1)孔隙结构是决定储层物性的内因,低渗透储层喉道较小,孔隙结构复杂,整体物性较差。特低渗透储层由于溶孔-粒间孔较发育,喉道半径大于超低渗储层,排驱压力、中值压力小于超低渗储层。(2)填隙物类型及含量是影响孔隙结构的主要因素之一。特低渗透储层填隙物含量为11.5%,以绿泥石、碳酸盐岩胶结物为主。泥石和方解石对储层都有双重影响,适量的绿泥石薄膜、利于粒间孔的保存,早期成因的方解石,可为溶蚀作用的进行提供物质基础。(3)超低渗透储层填隙物含量达14.1%,以伊利石、绿泥石、碳酸盐岩胶结物为主。绿伊利石和铁方解石对储层物性只起破坏性作用,纤维状伊利石使原来的孔隙被肢解切割,变得