恒速壓汞技術在儲層微觀孔隙結構分析中的應用

恒速壓汞技術在儲層微觀孔隙結構分析中的應用

關于特殊低滲透層孔結構的研究方法，從最初的簡單物理分析到常規(guī)方法，再到先進的實驗結果表明，得到了改進和完善。從最初的孔隙結構形態(tài)分析,到定性、半定量研究儲層的孔隙結構和確定滲流能力參數(shù),發(fā)展到現(xiàn)在能夠將孔隙和喉道分開,定量分析孔隙、喉道的大小和變化特征的恒速壓汞技術。目前,恒速壓汞技術是國際上用于巖石微觀孔隙結構特征分析的先進技術之一。恒速壓汞進汞速度低,可保證準靜態(tài)進汞過程的發(fā)生,根據(jù)進汞的壓力漲落獲取孔隙結構方面的信息,可直接獲取喉道和孔隙的數(shù)目分布,分別提供孔隙半徑分布、喉道半徑分布、孔隙-喉道半徑比分布等巖石微觀孔隙結構特征的參數(shù),因此,更適用于孔喉性質差別很大的低滲透、特低滲透儲層。1進入下一個喉道實驗過程中,界面張力與接觸角保持不變,進汞端經歷的每個孔隙形狀的變化,都會引起彎月面形狀的改變,從而引起系統(tǒng)毛細管壓力的改變,汞進入巖石孔隙的過程受喉道控制,依次由一個喉道進入下一個喉道。在準靜態(tài)過程中(汞的飽和度在一個瞬時可以認為不變),當汞突破喉道的限制進入孔隙的瞬時,汞在孔隙空間內以極快的速度發(fā)生重新分布,產生一個壓力降,之后壓力回升,直至把整個孔隙填滿,然后進入下一個喉道。當進汞前緣進入到主喉道1時,壓力逐漸上升,突破后,壓力突然下降,然后汞逐漸將第1個孔室填滿并進入下一個次級喉道,逐漸將主喉道控制的所有次級孔室填滿(見圖1),直至壓力上升到主喉道處,為一個完整的孔隙單元。主喉道半徑由突破點的壓力確定,孔隙大小由進汞體積確定,喉道的大小及數(shù)量在進汞壓力曲線上得到明確反映。2孔隙度平均測定定邊油田張韓區(qū)塊4塊樣品的滲透率平均為9.09×10-3μm2,孔隙度平均為17.28%。恒速壓汞實驗分別給出了孔隙與喉道的大小及體積(見表1)。3結果分析3.1喉道半徑分布喉道反映了孔隙之間的連通情況,通過分析喉道的變化特征可以從本質上揭示儲層孔隙結構的變化。圖2為張韓區(qū)塊4塊樣品的喉道半徑分布特征曲線。從曲線來看,樣品的喉道半徑主要呈多峰態(tài)分布,隨著樣品滲透率的增大,小喉道所占比例減小,大喉道分布逐漸增多。而且,大喉道出現(xiàn)的頻率明顯增大,對于滲透率大于10×10-3μm2的2號樣品,喉道半徑為0.2～6.5μm,分布范圍明顯寬于其他3塊樣品;滲透率分布范圍在(5～10)×10-3μm2的2塊樣品,喉道半徑分布范圍為0.2～3.5μm;滲透率小于5×10-3μm2的樣品,喉道半徑分布范圍為0.2～2.5μm。實驗結果表明,低滲透儲層的物性主要由喉道控制,正是喉道決定了儲層性質的好壞。3.2孔隙半徑峰值分布圖3為張韓區(qū)塊4塊樣品的孔隙半徑分布特征曲線?？紫栋霃椒植贾饕蕟畏鍛B(tài),且孔隙分布相對集中,主要分布在100～200μm,孔隙半徑峰值主要分布在150μm左右。根據(jù)上述分析,可以得出這樣的結論,對于低(超低)滲透砂巖儲層而言,孔隙半徑的分布基本相同,微觀孔隙結構的差異主要體現(xiàn)在喉道半徑的大小和分布上,可見此類儲層的品質主要受喉道控制,喉道是決定開發(fā)效果的關鍵因素。3.3孔喉比和滲透率與中、高滲儲層相比,低滲儲層孔喉比分布范圍較寬。當孔喉比較小時,孔隙體積與喉道體積比值小,單個孔隙被多個大喉道控制,滲透率較高,孔隙內的油(氣)容易流經喉道被采出。當孔喉比較大時,單個孔隙被少數(shù)小喉道控制,孔隙間的連通性較差,很多儲存油(氣)的孔隙成為無效孔隙或死孔隙,油(氣)難以流經小喉道,采收率很低。4塊樣品的孔喉比分布曲線均呈單峰形態(tài)(見圖4),且峰值主要分布在100～200,孔喉比平均為185.17。隨著樣品滲透率的增大,分布于大值區(qū)的孔喉比在特定滲透率段所占的比例減小,小值區(qū)的比例增大。4塊樣品的滲透率分別為4.44×10-3,5.09×10-3,7.22×10-3,19.60×10-3μm2,孔喉比均值分別為260.10,171.50,160.87和148.23。3.4毛細管曲線特征恒速壓汞技術不僅可以得到總的毛細管曲線,還可以分別獲取孔隙、喉道的毛細管曲線。圖5為張韓區(qū)塊4塊樣品的毛細管曲線。從圖5可以看出:當進汞壓力較小時,總體毛細管曲線主要取決于孔隙毛細管曲線的變化特征,而當進汞壓力增加到一定程度時,總體毛細管曲線的變化則主要由喉道的變化決定。對于低滲透儲層,在開發(fā)初期應重視孔隙開發(fā),而在中后期,喉道的開發(fā)就顯得尤為重要。4喉道發(fā)育程度的定量分析1)恒速壓汞是確定儲層微觀孔喉特征的一種實驗手段,從有效喉道半徑、喉道個數(shù)、有效喉道體積等方面對巖石孔隙結構中的喉道發(fā)育程度進行定量分析。2)有效喉道半徑越大,滲流通道越寬;喉道個數(shù)越多,滲流通道越多。儲層巖石的孔喉比參數(shù)對水驅油滲流特征、剩余油微