砂岩气藏岩石孔喉结构及渗流特征

以多孔介质中气水两相渗流理论为基础,选择了四川须家河组气藏岩心,其渗透率在(0.002~70.28)×10-3μm2之间,分别开展了高压压汞、气水相渗以及气藏衰竭开采物理模拟实验研究,从岩石孔喉结构、受力特征以及气水两相渗流特征3方面对比分析了致密与中高渗砂岩气藏特征的差异。采用孔喉类型及数量比例、平均孔喉半径、孔喉中值半径3项参数对不同渗透率砂岩孔喉结构特征进行了精细描述,对比分析了低渗致密与常规及高渗砂岩孔喉结构特征差异;采用排驱压力、沿程阻力量化评价了气、水在不同渗透率砂岩中渗流时的受力情况,对比分析了孔喉结构对致密与常规砂岩产能的影响;建立了气相渗流能力与含水饱和度关系图版,对比分析了含水饱和度大小对不同渗透率岩心气相渗流能力的影响。研究成果将为气藏储层微观建模以及气、水渗流机理研究提供一定的参考依据。     

致密砂岩气藏水相圈闭损害自然解除行为研究

致密砂岩气藏的高毛细管力及强水湿性使其易产生水相圈闭损害,影响气藏及时发现、准确评价及经济开发。目前消除水相圈闭的物理化学方法,由于可能诱发其他储层损害,应用尚受到限制。选取鄂尔多斯盆地渗透率小于0.1×10^-3μm²、介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间和大于0.3×10^-3μm²的致密砂岩岩样,利用氮气在恒定高压差与递增压差驱替原地有效应力下饱和模拟地层水岩样的实验,揭示致密砂岩水相自然返排行为。结果表明：随着时间增加,含水饱和度逐渐下降,渗透率越高,含水饱和度降低幅度越大,残余水饱和度越低;渗透率介于(0.1~0.3)×10^-3μm²之间的岩样,在前150h递增驱替比恒定高压差驱替含水饱和度降低慢,但水相返排率更高。分析表明,致密砂岩水相圈闭损害严重,孔隙结构、渗透率和压力梯度是影响水相返排的重要因素,孔喉非均质性强的储层宜采用递增压差驱替的方式;水相返排过程包括驱替和蒸发2个阶段,当气相在不同孔喉中形成渗流通道后,可适当提高压差加速水相蒸发。     

致密砂岩气藏负压差水相圈闭损害过程模拟

致密砂岩气藏具有低孔低渗透、高毛管压力、天然裂缝发育和超低含水饱和度等工程地质特征,存在明显的毛管自吸现象,即使在负压差条件下,毛管压力也会使水相逆流自吸进入储层,引起水相圈闭损害。选用鄂尔多斯盆地典型致密砂岩气藏相对低渗透(渗透率小于0.2×10~(-3)μm~2)、相对中渗透(渗透率为0.2×10~(-3)~0.5×10~(-3)μm~2)和相对高渗透(大于0.5×10~(-3)μm~2)的3类致密砂岩岩样,开展水相毛管逆流自吸实验和气驱水返排实验,模拟负压差条件下水相圈闭损害发生过程,探讨水相逆流自吸对气相渗透率的影响,评价负压差条件下水相圈闭损害程度。实验结果表明:负压差下水相逆流自吸对气相渗透率的损害呈现由岩样物性控制的阶跃式变化特征。同一负压差下,3类岩样气相渗透率损害率为26.5%~34.9%,平均损害率为29.8%;负压差越小,对毛管压力的克服作用越弱,毛管自吸越明显,水相进入岩心位置越深,引起的水相圈闭损害越严重。因此,在欠平衡钻井、完井和开发过程中,确定生产压差时应综合考虑安全作业、储层水相返排等因素。     

孔隙型砂岩储集层主流通道指数及矿场应用

综合利用试井解释、生产动态分析以及覆压孔渗、气水相渗和高压压汞等检测技术,定量评价了孔隙型砂岩储集层地层条件下有效渗透率与常规基质渗透率、含水饱和度的关系,确定了不同渗透率孔隙型砂岩储集层的主流通道指数范围;建立了孔隙型砂岩储集层地层条件下有效渗透率评价方法、孔隙型砂岩储集层储量动用程度与主流通道指数关系图版。研究表明:孔隙型砂岩储集层主流通道指数与常规基质渗透率、含水饱和度密切相关,常规基质渗透率越低、含水饱和度越高,主流通道指数越低。常规基质渗透率大于5.0×10~(-3)μm~2时,主流通道指数一般大于0.5;常规基质渗透率为1.0×10~(-3)～5.0×10~(-3)μm~2时,主流通道指数为0.2～0.5;常规基质渗透率小于1.0×10~(-3)μm~2时,主流通道指数通常小于0.2。孔隙型砂岩储集层地层条件下有效渗透率评价方法可以对新发现气藏或未开展试井测试的气藏实现快速评价并判识致密砂岩气;孔隙型砂岩气藏储量动用程度与主流通道指数关系图版可为可动用储量评价及井网加密提供依据,为气藏开发评价以及合理开发技术政策制定提供技术支持。图10表1参25     

鄂尔多斯盆地安塞油田长6储层微观孔隙结构

利用铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞、核磁共振、真实砂岩微观驱替实验等测试手段,对安塞油田长6特低渗透储层微观孔隙结构、可动流体饱和度特征进行了研究。结果表明:粒间孔对可动流体饱和度具有较大的贡献,溶蚀孔不利于可动流体的赋存,喉道大小、孔喉比、分选系数对可动流体饱和度影响大,而储层物性、面孔率、孔隙半径的影响微乎其微。利用真实砂岩微观驱替型实验得到:不同物性样品的驱替类型及驱油效率存在明显差异。渗透率大于1.0×10-3μm2的样品,孔隙类型为溶孔-粒间孔型,驱替类型为网状-均匀驱替,最终驱油效率为69.3%;渗透率0.5×10-3~1.0×10-3μm2的样品,孔隙类型为粒间孔-溶孔型,驱替类型为指状-网状驱替,最终驱油效率为43.8%;渗透率小于0.5×10-3μm2的样品,孔隙类型为微孔-溶孔型,驱替类型为指状驱替,最终驱油效率为32.9%。     

致密气藏岩石毛细管自吸特征研究

致密气藏岩石具有孔喉细小、毛细管压力高、水相圈闭损害严重等特征.为此,利用岩心夹持器、摄像头、计量管组装了岩心自吸损害评价装置,利用该装置研究了大邑地区须家河组岩石的自吸特征,并进一步研究了岩石气相渗透率与含水饱和度之间的关系.结果表明,研制的岩心自吸评价装置能有效用于评价储层岩样的自吸特征;致密气藏的自吸速率随渗透率增加而增加,拐点的含水饱和度也随之增加;致密气藏储层毛管自吸效应是产生水相圈闭损害的重要方式,同一渗透率级别的岩样自吸拐点和气相渗透率为零点的含水饱和度区间基本一致.     

含水致密砂岩气藏储量动用规律实验

采用长岩心多点测压物理模拟实验新方法,在原始含水饱和度分别为30％、70％条件下,对常规空气渗透率分别为1.63×10-3、0.58×10-3、0.175×10-3、0.063×10-3μm2的砂岩储层岩心样品开展了气藏衰竭开采物理模拟实验,记录实验过程中由近井到远井区域不同位置地层压力的变化特征,揭示了致密砂岩气藏储量动用规律,形成了含水致密砂岩气藏动用范围评价数学方法,建立了动用范围与储层渗透率、含水饱和度之间关系图版.结果表明:不同渗透率储层动用规律差异显著,对于1.63×10-3μm2的储层,动用范围非常大;对于常规空气渗透率为0.58×10-3μm2的储层,动用范围扩展速度较快,即使含水饱和度高达56.6％,废弃产量(初期配产的10％)下的动用范围也可以达到550 m,极限动用范围可达240 km,储量动用主要受砂体边界控制,动用范围内地层压力分布较为平缓;对于常规空气渗透率为0.063×10-3μm2的储层,动用范围由近井向外围扩展缓慢,即使含水饱和度仅为31.6％,废弃产量(初期配产的10％)下动用范围只有16 m,极限动用范围仅为2.1 km,且动用范围内地层压力分布呈现凹深漏斗形态,储量动用除了受砂体边界控制外,还会受到动用范围影响.该研究成果为类似气藏开发井网部署、加密调整等提供参考依据.     

柳杨堡气田太2段致密砂岩储层特征及分类标准研究

综合利用薄片鉴定、物性分析和毛管压力实验等手段,对柳杨堡气田太2段致密砂岩储层特征进行了研究。结果表明,太2段储层的岩石类型以石英砂岩为主,其次为岩屑石英砂岩和岩屑砂岩,储层平均孔隙度为6.61%,平均渗透率为0.48×10-3μm2,主要孔隙类型为粒间溶孔和粒间余孔,其次为粒内溶孔和晶间微孔,少量微裂缝,岩石孔隙度、渗透率与孔喉结构密切相关。根据储层岩性、物性、孔隙类型和毛管压力曲线类型及其相互关系,把太2段砂层分为三类,综合评价为好储层、较好储层及非储层。     

致密油充注孔喉下限的理论探讨及实例分析

通过分析致密油充注孔喉下限与流体力学作用的相互关系,结合油气充注满足的力学条件,对源储界面和储集层内部的致密油充注孔喉下限进行理论探讨和实例分析。基于充注力学平衡关系及Young-Laplace方程,根据源储界面附近和储集层内部的最大充注动力建立相应的充注孔喉下限理论模型。将该模型应用于鄂尔多斯盆地延长组、四川盆地中下侏罗统、美国威利斯顿盆地Bakken组致密油,确定其源储界面附近的充注孔喉下限分别为15.74 nm、29.06 nm和14.22 nm,储集层内部充注孔喉下限分别为39.45 nm、37.20 nm和52.32 nm;相应的源储界面渗透率下限分别为0.002 1×10-3μm2、0.006 1×10-3μm2和0.001 8×10-3μm2,储集层内部渗透率下限分别为0.010 0×10-3μm2、0.009 4×10-3μm2和0.016 9×10-3μm2。源储界面岩性复杂,孔隙度与渗透率相关性差;储集层内部岩性单一,孔隙度与渗透率相关性较明显,由此确定储集层内部相应的孔隙度下限为2.16%、2.00%和3.50%。     

柳杨堡气田盒1段致密砂岩气藏储层特征研究

鄂尔多斯盆地柳杨堡气田下石盒子组盒1段致密砂岩气藏储层储集及渗流能力差,制约气藏产能的分布,急需对其储层特征进行研究。研究表明:盒1段储层的岩石类型以岩屑石英砂岩为主,石英砂岩、岩屑砂岩和长石石英砂岩次之,储层平均孔隙度为5.8%,平均渗透率为0.42×10-3μm2,孔隙类型以粒间溶孔、粒内溶孔和微裂缝为主,储层岩石孔隙度、渗透率与孔喉结构密切相关。根据毛管压力曲线形态和中值压力、排驱压力、平均孔喉半径等特征参数将毛管压力曲线分为三种类型。综合研究储层岩性、物性、微观孔喉特征参数、测井参数和试气试采特征及其相互关系,把盒1段致密砂岩储层分为三类,分别为较好储层、一般储层及非有效储层,其中前两类是气藏后期开发的重点选层。     

鄂尔多斯盆地长7段致密油成藏物性下限研究

鄂尔多斯盆地延长组长7段致密砂岩储层在湖盆中心大面积分布,成藏期的储层物性下限是决定油气是否充注储层的重要参数。运用恒速压汞和纳米CT扫描技术分析了长7段湖盆中心渗透率小于0.3×10-3 μm2、孔隙度小于12%的致密砂岩储层的物性及微观孔喉特征。结果表明,其平均孔隙半径为160μm,喉道半径不超过0.55μm,均值为0.33μm。在分析致密油成藏期储源压差、原油物理性质及盆地流体特征的基础上,结合致密储层油气驱替模拟实验及最小流动孔喉半径法,综合确定了研究区长7段致密油成藏期油气开始充注时的孔喉下限为14 nm,孔隙度下限为4.2%,渗透率下限为0.02×10-3 μm2,要达到含油饱和度超过40%而实现致密油的大面积连续分布,孔喉半径下限应为0.12μm,孔隙度下限为7.3%,渗透率下限值为0.07×10-3μm2。      

柴北缘马西气藏储集层研究

马西气藏古近系渐新统下干柴沟组下段(E31)储集层,形成于辫状河三角洲沉积环境,储集层岩石类型主要为细粒砂岩、中粒砂岩和粉砂岩。砂岩以岩屑长石砂岩为主,其次为长石岩屑砂岩。碎屑岩颗粒分选性中等-好,胶结类型以接触-孔隙式为主,接触关系以点接触为主。砂岩储集孔隙类型以原生粒间孔为主,属于大孔隙,以粗喉道为主。储集层孔隙度平均为25.21%,渗透率平均为963.52×10-3μm2,综合评价为高孔高渗的好储集层。     

鄂尔多斯盆地吴仓堡区块延长组长6储层特征研究

依据鄂尔多斯盆地吴仓堡区块长6储层岩心、扫描电镜、铸体薄片等分析化验数据,该区块长6储层砂岩长石和石英含量较高,岩石类型以细粒岩屑长石砂岩为主,成分成熟度和结构成熟度低。利用毛管压力曲线、渗透率、孔隙度、中值压力、最大进汞饱和度等参数对研究区块长6储层的压汞曲线进行分类评价,将本区毛管压力曲线分为I类、II类和Ⅲ类。吴仓堡区块长6储层岩石类型为含细粒岩屑长石砂岩,砂岩成分成熟度和结构成熟度低,储层以粒间孔、粒内孔为主,平均孔隙度9.17%,平均渗透率1.21×10-3μm2,属特低孔-特低渗储层,孔隙以原生孔隙为主。     

致密砂岩岩电响应规律与饱和度评价方法

针对致密砂岩储集层在中低含水饱和度下岩石电性响应规律不明确的问题,提出高速离心驱替岩电和不同含水饱和度下核磁共振T_2谱联测的实验方法,可驱替渗透率小于0.1×10~(-3)μm~2的致密砂岩岩心,为致密砂岩电性研究提供可靠实验手段。通过开展高分辨率CT扫描、MAPS和Qemscan等配套实验,构建基于多源信息融合的多矿物组分精细三维数字岩心,采用有限元数值模拟方法,得到实验室条件下无法获得的低含水饱和度下致密砂岩电性响应。通过实验与数值模拟相结合,明确了复杂孔隙结构致密砂岩电性响应规律,建立了基于孔隙结构的变岩电参数饱和度评价方法。对鄂尔多斯盆地延长组7段致密砂岩储集层多口井测井资料处理分析表明,该方法能够获得更准确的含油饱和度,为致密砂岩油气测井精细评价提供了新思路和新方法。图13参23     

柴达木盆地鄂博梁Ⅲ号地区N_2~1储层特征

柴达木盆地鄂博梁Ⅲ号地区主要目的层N21为滨浅湖相沉积,粒度较细,以泥质粉砂岩、粉砂岩以及细砂岩为主;通过岩石薄片偏光显微镜观察、常规物性测试、毛管压力分析等一系列微观储层地质实验研究,并结合岩心观察、宏观沉积相展布研究可以得出:储层的平均孔隙度10%左右,渗透率(0.1~10)×10-3μm2,为"低孔-特低渗"型储层,岩石孔喉半径较小,但连通性较好;储层质量主要受控于沉积环境和成岩作用两大因素。滨浅湖沉积和远距离搬运致使岩石主要由细粒沉积物组成,在湖泊作用的不断筛选和分异下岩石的碎屑颗粒分选、磨圆普遍较好,较多的刚性颗粒组成和早期的碳酸盐胶结作用在一定程度上增加了岩石的抗压实能力。     

苏里格气田致密气下限重新认识

以苏里格气田空气渗透率低于0.3×10-3μm2致密气层为研究目标,该类致密气层按照现有下限标准解释会漏失部分有效层。根据最新发布的《致密砂岩气地质评价方法》行业标准,利用毛细管压力、岩心分析、气-水相渗及测井资料研究了苏里格气田致密气下限。采用孔喉半径下限法确定了其孔隙度下限为3%,空气渗透率下限为0.04×10-3μm2;采用密闭取心刻度法与气-水相渗法确定了含气饱和度下限为26%。该下限的确定为苏里格气田致密气提供了测井解释标准,为致密气的勘探开发提供了技术支撑。     

致密砂岩气藏充注模拟实验及气藏特征——以川中地区上三叠统须家河组砂岩气藏为例

致密砂岩气藏岩石孔喉细小、孔隙结构复杂、含水饱和度较高且主控因素不明,制约了对天然气规模成藏机制的认识和气水分布的预测。为此,以四川盆地中部（以下简称川中地区）上三叠统须家河组致密砂岩气藏为研究对象,应用基于低场核磁共振与高压驱替装置有机结合的模拟实验设备,开展致密砂岩在不同驱替压力下气驱水过程的在线动态模拟,研究不同压力下气、水在岩石中的赋存及流动特征,定量表征流体饱和度与充注压力、岩石孔径等的关系,探讨致密砂岩气富集机理。研究结果表明：①决定须家河组气藏含气饱和度高低的储集主体是孔径介于0.1～10.0 µm的储集空间;②含气饱和度总体上有随孔隙度和渗透率增大而升高的趋势,孔渗条件相近时,含气饱和度高低主要受控于孔径大于1.0 µm的储集空间,大孔径占比越高,含气饱和度越大;③须家河组致密砂岩在3.0～5.5 MPa充注压力下达到总含气饱和度的70%,此后随充注压力增大,含气饱和度增幅缓慢且总量小;④“小压差驱动、相对大孔径空间储集的耦合”是低生气强度区致密砂岩形成较高含水饱和度大中型气田的重要因素。结论认为,川中地区须家河组储层“孔径小、生气强度低、近源聚集”的特点决定了其主要以小压差驱动、相对大孔径空间储集,天然气可以规模富集成藏,但储层含水饱和度高。     

低渗透砂岩润湿性对水驱和复合驱采收率的影响

在砂岩岩心渗透率小于50×10-3μm2条件下,考察驱替相润湿接触角分别为37,86,126和167°的驱油效果,对应水驱采收率平均值依次为16.18%,15.47%,13.94%和9.02%,复合驱采收率依次为21.12%,17.33%,13.53%和5.26%。结果表明,除强亲油性外,其他润湿性对岩心水驱采收率的影响不显著。复合驱提高采收率幅度随润湿性由亲油到亲水变化逐渐提高,其平均值与润湿接触角呈二阶线性负相关关系,即润湿接触角越小,采收率越高,接触角为37°时提高采收率最大。低渗透孔隙微毛细管对原油的捕集作用是制约驱油效率的关键因素,应用复合驱应重点从降低油水界面张力和改变岩石润湿性2方面考虑克服毛管对原油的捕集束缚。     

致密砂岩储层中气体渗流规律实验研究

为了揭示苏里格气田致密砂岩中气体渗流规律,采用物理模拟方法测试了不同含水条件下不同气驱压力时气体流量,在考虑气体偏差因子、黏度和压力关系基础上,研究了压力、气体偏差因子、黏度与流量的关系。结果表明:致密气藏中气体需要突破一定门槛压力,才能在砂岩孔隙内产生有效流动,岩心渗透率越低、含水饱和度越高,门槛压力越大,当气驱压力突破门槛压力后,气体在砂岩中渗流时表现出黏性流特征;随气驱压力增加,压力/气体偏差因子/黏度与流量的关系会由非线性关系转变为线性关系;岩心渗透率≥1×10~(-3)μm~2时,气体以线性渗流为主;岩心渗透率为(0.1～1)×10~(-3)μm~2时,当气驱压差1 MPa,气体以线性渗流为主;岩心渗透率≤0.1×10~(-3)μm~2时,当含水饱和度为20%,出现气相渗流门槛,当气驱压差3 MPa,气体才能达到线性渗流;渗透率0.345×10~(-3)μm~2时,随渗透率增加,配产界限值先快速增加,之后增速变缓;在渗透率相同条件下,储层含气饱和度愈高,则配产界限值愈高。     

渤海油田驱油用聚合物线团尺寸与岩石孔喉配伍性研究

针对渤海油田聚合物驱开发的实际需求,利用物理模拟方法,以AP-P4疏水缔合聚合物为例,采用了岩心流动实验,注入多孔介质前后黏度变化和聚合物线团尺寸变化等方法对聚合物线团尺寸与岩石孔喉配伍性进行了研究。结果表明,3种相对分子质量为600×104、1000×104和1600×104的聚合物分别与渗透率为500×10-3～1000×10-3、1000×10-3～1500×10-3、1500×10-3～2000×10-3μm2的岩石孔喉半径匹配效果较好,此时,岩心孔喉半径中值与聚合物分子线团尺寸之比R*/Rh分别为6.09～8.01、7.07～8.09、6.95～7.51。对于渤海油田,岩石孔喉半径中值与聚合物线团尺寸比值为6～8时,聚合物与岩石的孔隙结构匹配效果较好。对于渗透率为500×10-3、1000×10-3和2000×10-3×m2的不同渗透率的地层,推荐选用相对分子质量分别低于600×104,1000×104和1600×104的聚合物,若考虑配制和注入过程中的剪切和热降解作用,聚合物相对分子质量还可以适当提高,但最高不宜超过800×104,1200×104和1800×104。