储层岩石物性及孔隙结构特征(2)

2018-12-06 20:08

1000B100A毛管力,MPa10A10.1O0.01100806040汞饱和度, 0

图3-5 南翼山Ⅰ+Ⅱ油层组21块毛管力曲线

1000BA1001010.1O0.01100806040汞饱和度, 0毛管压力,ampa

图3-6 南翼山Ⅲ+Ⅳ油层组72块毛管力曲线

1000BA10010.1O0.0110080604020汞饱和度,%0毛管力,MPa10

图3-7 南翼山Ⅴ+Ⅵ油层组102块毛管力曲线

通过图3-5~图3-7以及表3-3可以看出,南翼山N22~N21储层岩石的毛管力曲线以及孔隙结构特征参数与常规砂岩储层是不同的。该区毛管力曲线总体上表现出较为明显的两部分,即右边的OA斜线段和左边的AB斜线(曲线)段。OA线段对应的是低毛管压力下的大孔隙,所占全部孔隙空间的约10%左右;AB斜线段对应的高毛管力压力下的细孔喉,约占全部孔隙空间的90%。OA段为一较为竖直的近似倾斜直线,而AB段为一较为水平的近似一光滑曲线,A点可以看作是毛管力曲线上的一个较为明显的拐点。

为了更好地说明该区毛管力特征曲线,以南浅3-09井一块样品毛管力曲线加以说明,见图3-8,与该图对应的孔喉半径分布直方图见图3-9。

1000BA1001010.1井号:南浅3-09深度:1548.70米孔隙度:11.8%渗透率:2.2mD10080604020O0.010.0010汞饱和度,%毛管压力,MPa

图3-8 南浅3-09井 典型毛管力曲线

25汞梯度, 1510O5017.78AB8.223.550.770.170.050.020.01孔喉半径,μm

图3-9 南浅3-09井 典型毛管力曲线

图3-8中O点为初始毛管力压力下对应汞饱和度为零的点,随着压力增高,汞开始进入岩石孔隙内,压力升至A点时,毛管压力24.81 MPa,进汞饱和度为18%;随后进一步增加压力,此时毛管力曲线改变了原有的趋势,几乎水平方向延伸至B点,即最大压力点(110.28MPa),对应的最大汞饱和度为81.4%。OA段对应的岩石孔隙虽然仅为18%,孔喉半径却较大,主要分布在17.78~0.10μm之间,平均2.712μm。这类孔隙一般对应的是溶蚀粒间孔和微裂缝,虽然数量不多,但对油气在储层中流通贡献很大。而AB段对应的孔隙几乎占据了80%以上岩石孔隙空间,但孔隙半径却极小,主要分布在0.01μm~0.02μm之间,这

类孔隙一般为微孔隙,即使数量较多,但流体几乎在其内无法流动,对渗透率的贡献几乎为零。图3-10是此块样品对应的铸体薄片图像,照片中显示数条微裂缝。

图3-10 南浅3-09 1548.70米。2#,单偏光,x100,灰质泥岩

顺层微裂缝发育,部分沸石充填

通常情况下,按照一般的砂岩毛管力曲线形态,拐点A点对应的压力即为排驱压力(或沿AB线段作一切线交与压力轴对应的压力),由此求出排驱压力为24.8 MPa,此压力对应的最大连通孔喉半径即为0.03μm。此块样品的渗透率为2.2 mD,如果最大孔喉半径仅为0.03μm,显然是与实际不符的。与常规砂岩的粒间孔隙结构分析不同,对于微裂缝或溶蚀孔隙较为发育的岩石,应按照不同孔隙大小对岩石渗透率贡献值,求出主要孔喉流动半径大小来分析孔隙结构。具体做法如下:

P.C.Carman和J.Kozeny给出了岩石喉道大小与渗透率之间的关系式为:

K=Φr2/(8τ2)

式中:K-岩石绝对渗透率(统称为岩石渗透率), μm 2;

r-岩石平均喉道半径,μm,压汞实验时,r=0.735/Pc。 Φ-岩石孔隙度(单位:小数);

Pc-毛管压力,即压汞分析中进汞压力,MPa;

τ-岩石孔隙曲迂度,表示岩石孔喉弯曲程度的物理量,一般大于1,

此值越大说明孔道弯曲程度越大。

基于Carman-Kozeny公式,可计算每一喉道半径(ri)的岩石渗透率(Ki),即Ki=Φri/(8τ)×△Si。

那么该岩石的渗透率K=∑[Φri/(8τ)],每一块样品来说,趋于度τ可看作一个不变的常数,因此,每一喉道半径ri下的渗透率贡献值(K贡献i)为:

K贡献i=Ki/K×△Si =ri2/∑(ri2×△Si)。

式中:△Si-进汞毛管力曲线上的汞饱和度增量,即汞梯度,%;

K贡献i-每一喉道半径ri下的渗透率贡献值,%;

对于任一样品的毛管力曲线上,从初始汞饱和度零点起即可计算每一孔喉下的渗透率贡献值,然后进行累计,直到最大进汞饱和度累计渗透率贡献达100%,由此可求出岩石的主要孔喉半径。一般认为当渗透率贡献达到95%时对应的孔喉半径为主要孔喉流动半径,由于柴西北区渗透率普遍较差,如果按此计算主要孔喉流动半径仍存在一定矛盾。

由于该区毛管力普遍存在一个较为明显的拐点,从毛管力曲线的初始部分即从零点至拐点处的曲线一般反映了微裂缝和较大溶孔的特征,这部分孔隙应是主要的储集空间组成,对岩石渗透率贡献较大。而自拐点至最大进汞饱和度处的曲线基本反映了微孔隙的特征,这部分孔隙对岩石渗透率的共献相对较小。因此,在计算主要孔喉流动半径时,首先从零点汞饱和度(O)开始计算至拐点(A)所对应的渗透率贡献,求出该部分的平均孔喉半径。如果此时累计渗透率贡献已达95%,那么即可认为此时求出的平均孔喉半径即为主要流动孔喉半径。如果累计渗透率贡献不足95%,或某些毛管力曲线不存在拐点,则按照累计渗透率贡献达到95%时求出相应的主要流动孔喉半径。

表3-3是南浅3-09井一块样品的计算实例。自起始点O(即序号1)计算孔喉半径及相应的累计渗透率贡献,至拐点A处(序号16)对应的孔喉半径为0.0296μm。按加权平均方法求出OA段(序号1至16)的平均孔喉半径为2.712μm,此时累计渗透率贡献已达99.9964%,已超出95%。尽管此时汞饱和度仅为18.0%,而剩余的82%储集空间对渗透率已基本没有什么贡献,因此计算到拐点处的平均孔喉半径足可以代表岩石的主要孔喉流动半径。

对于某些拐点不明显的毛管力曲线仍需计算到累计渗透率贡献超过95%。一般具有明显拐点的岩石样品,基本反映了两种不同的孔隙类型,即双重孔隙介质

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