应用压汞实验方法研究致密储层孔隙结构 ——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组为例

随着常规油气资源勘探瓶颈期的到来,致密油气藏越来越成为勘探开发研究的重点。为了进一步揭示致密储层微观孔隙结构特征及其对储层渗流能力的影响,运用常规压汞与恒速压汞方法,结合铸体薄片、扫描电镜等多种技术手段对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密储层的孔隙结构特征进行综合分析。结果表明:研究区芦草沟组致密储层孔隙以溶蚀与胶结综合作用下形成的粒内溶孔、半充填孔、粒间溶孔、晶间孔隙与晶内溶孔为主;依据常规压汞曲线分布位置、形态,兼顾孔隙度、渗透率及表征孔喉大小、分选、连通的各类参数,将储层划分为5大类进行分类评价。研究区储层喉道半径与孔喉配置关系较常规储层差别较大,储层渗流能力主要由喉道半径分布与孔喉半径比分布控制,而孔喉半径比呈现的双峰特征指示储层具有2种孔隙类型的组合,该类型的储层应成为该区未来勘探开发的重点。     

致密油储层岩石孔隙结构特征的聚类分析——以吉木萨尔凹陷芦草沟组储层为例

为了优选出适合于致密油储层孔隙结构分类的最佳聚类分析方法,根据195个致密油储层岩心的高压压汞分析资料,分别选用系统聚类、快速聚类与二阶聚类三种聚类分析方法,对孔隙结构进行了分类评价。结果表明:二阶聚类分析方法是适合于致密油储层孔隙结构分类的最佳方法;芦草沟组致密油储层的孔隙结构分为三类,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类孔隙结构分别属于中孔中细喉、中孔微细喉和过渡孔微喉,平均毛管半径的聚类中心值分别为0.88μm、0.14μm和0.03μm,渗透率分别为1.696×10^-3μm²、0.289×10^-3μm²和0.025×10^-3μm²;致密层是吉木萨尔凹陷芦草沟组储层的主要类型;二阶聚类分析方法可有效地评价致密油储层孔隙结构的分类特征,具有重要的实用价值。     

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩储层孔隙结构定量表征

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组是重要的页岩油气聚集区。通过铸体薄片、压汞及核磁共振等分析,结合医用CT、微米CT扫描技术、扫描电镜矿物定量评价（QEMSCAN）及Avizo可视化软件先进的数学算法,构建了吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储层的三维数字岩心并提取了孔隙网络模型参数,获取全尺度孔径分布曲线,从多个维度综合开展其微观孔隙结构定量表征研究。研究结果表明：①研究区芦草沟组页岩储层的孔隙度平均为7.6%,渗透率平均为0.37 mD,为“低孔-特低渗”型致密页岩储层,其主要储集空间类型为次生溶蚀孔,含残余粒间孔、生物体腔孔和成岩微裂缝。②孔喉尺度为纳米—微米级不等,以0.12~1.75 μm喉道贡献率最高,亚微米—微米级孔喉对渗流的贡献较大,孔隙展布形态多为孤立状和条带状,孔隙半径大多为4.5~12.5 μm;喉道半径大多为1.3~5.1 μm,喉道长度为5~15 μm;孔喉配位数为1~2,孔隙结构具有非均质性强、连通性差等特点,孔喉连通性比孔隙尺度对渗流的贡献更大。③纳米尺度下,基质矿物主要为石英和钠长石,纳米级微孔大多分布于矿物颗粒（晶体）内部有机质孔及胶结物微孔隙,孔径为0.015~5.000 μm。     

联合压汞法表征致密油储层孔隙结构

致密油是非常规油气资源的重要组成部分,致密油储层的孔隙结构决定并影响着渗流规律。当下主要有2种压汞方法进行储层定量表征,分别为高压压汞法和恒速压汞法。通过对8块致密岩心样品先后进行高压压汞和恒速压汞实验,逐一分析阐明了2种方法在致密油储层孔隙结构表征方面的特性,联合2种压汞实验方法,在同一图版上绘出2种方法的压汞曲线,计算得到8块样品完整的孔径分布曲线,并根据Loucks的分类方法计算得到8块样品的孔径分布直方图。研究结果表明：（1）在低汞饱和度下,恒速压汞总体曲线和高压压汞的进汞曲线重叠完好,说明了该区域是反映同一种孔隙结构。（2）通过综合后孔径分布曲线可以明显看出,致密油储层孔隙半径分布在9.2 nm~500 μm之间,致密油储层孔径分布曲线呈多峰形态。右侧孔隙半径80~500 μm之间有一个峰,峰值在半径150 μm左右,孔隙半径小于1 μm的纳米级孔隙大量发育,并出现多个峰值。（3）根据Loucks的分类方法,纳米孔（<1 μm）是主要的孔隙孔径类型,大于62.5 μm的介孔数量次之,中间孔径即微米级孔隙分布最少。     

恒速压汞法在致密储层孔隙结构表征中的适用性

在深入分析恒速压汞法原理的基础上,结合鄂尔多斯盆地延长组致密油岩心实验结果,研究了该方法在致密油孔隙结构表征中的适用性。结果表明:运用恒速压汞法能够区分孔隙和喉道,获得孔隙半径、喉道半径及孔喉半径比分布,可以更全面地表征孔隙结构并揭示其对渗流能力的影响;恒速压汞法以准静态进汞,能够消除润湿滞后效应,同时修正了高压下介质变形的影响,实验数据相比于高压压汞法更为准确。然而,受最高驱替压力的限制,恒速压汞法最大汞饱和度较低,无法表征半径小于0.12μm的孔喉。总体而言,恒速压汞法在表征致密油孔隙结构方面有一定的优势,但还需要结合其他方法才能表征致密油完整的孔隙结构。     

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层岩石类型及特征

综合运用岩心观察、薄片鉴定、物性测试、高压压汞及有机碳含量分析等手段,以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷吉174井二叠系芦草沟组致密油储层为研究对象,开展了岩石类型及特征的精细研究。结果表明,致密油储层岩石矿物成分复杂、岩石组分多样,为一种过渡型的混合沉积岩类。在岩石组分类型及特征研究的基础上,以有机质组分、陆源碎屑组分、碳酸盐组分及火山碎屑组分作为"四组分",陆源碎屑含量、碳酸盐含量及火山碎屑含量作为"三端元",形成了复杂混合沉积岩石"四组分三端元"划分命名方案,将研究区岩石划分为陆源碎屑岩类、碳酸盐岩类、火山碎屑岩类及正混积岩类4大类型,进一步划分为18小类。不同岩石类型储集空间均以次生孔隙为主,但各类岩石孔喉结构特征存在差异。研究区致密油储层岩石类型以碳酸盐岩类与陆源碎屑岩类为主,部分层段含有少量的火山碎屑岩类与正混积岩类,各类岩石的组构特征、储集性能及含油性存在明显差异,纵向分布具有一定的规律,并且岩石类型与有机碳含量、储层物性及含油性等存在较好的对应关系。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层特征及产能预测研究

通过岩心描述、薄片观察、测录井资料解释、核磁共振分析等技术手段,研究了吉木萨尔凹陷芦草沟组(P2l)致密油储层的岩石学特征、孔隙结构特征、物性特征、岩石力学特征、敏感性及含油性特征。研究表明,P2l储层岩性多样,储集空间多为溶孔,局部层段发育裂缝,孔隙结构属微孔、微细喉型,孔渗条件差,储层纵向上油气显示较为普遍,但油气相对富集的单层厚度较薄。此外,对致密储层改造措施效果的控制因素进行分析,认为工艺改造因素的影响尤为显著。在此基础上采用灰色关联分析、主成分分析、逐步回归分析3种方法优选出5个影响产能的参数,并通过多元回归分析建立了产能预测模型。经验证,产能预测结果与实际试油结论基本符合,应用效果好。     

鄂尔多斯盆地致密储层微观孔隙结构特征与分类

致密储层的微观孔隙结构特征是衡量致密储层油气渗流能力和产量的重要因素,也是目前致密油气藏的研究重点和热点。以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长8致密储层为研究对象,通过开展恒速压汞实验和建立微观孔隙结构模型,分析了宏观储层物性参数与微观孔隙结构参数的关系,实现了对致密储层微观孔隙结构的精细划分。研究结果表明：喉道半径越大,总进汞饱和度、喉道进汞饱和度和孔隙进汞饱和度越大,残余的湿相饱和度越小;致密岩心喉道半径及孔隙半径均呈“两端分布少、中间多、左右不对称,粗(正)偏态”的正态分布特征,随着孔隙度和渗透率的增大,正态分布参数α和σ值有增大的趋势;以主流孔喉半径为判别特征参数,将致密岩心孔隙结构类型分为4类：Ⅰ类渗透率大于1×10^-3μm²,主流孔喉半径大于1μm;Ⅱ类渗透率为(0.5～1)×10^-3μm²,主流孔喉半径为0.7～1μm;Ⅲ类渗透率为(0.3～0.5)×10^-3μm²,主流孔喉半径为0.5～0.7μm;Ⅳ类渗透率小于0.3×10^-3     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油资源评价

近期,新疆油田非常规致密油领域获得重大突破,有效推动了我国非常规油气勘探。准噶尔盆地东部吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储集岩主要由泥质粉(细)砂岩、白云质粉(细)砂岩和砂屑白云岩组成,纵向上集中发育为上、下2段,下段以粉砂岩为主,上段以湖相云质岩为主,具有典型的咸化湖相沉积特征。吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组优质烃源岩发育,致密储层大面积连续分布,且具有纵向上“源储共生”、横向上连续分布的源储组合关系;致密油成藏主要受优质烃源岩分布、致密储层物性、含油饱和度控制,沿致密储层集中段富集。基于上述特征,采用小面元、EUR评价方法计算凹陷上、下2段致密油的地质资源量约为20×10⁸t,技术可采资源量约为1.15×10⁸t;其中较为现实的Ⅰ类资源量约为2.5×10⁸t,技术可采资源量为0.16×10⁸t。吉木萨尔凹陷致密油作为典型咸化湖盆地源内互层致密油类型,开展芦草沟组致密油刻度区解剖,获取地质评价与资源评价关键参数,将为类似非常规致密油区块资源评价提供类比及借鉴依据。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组微—纳米孔隙页岩油原位赋存特征

页岩油储层因微—纳米孔喉体系发育,使得油的赋存分散复杂,状态多样,研究困难。通过场发射扫描电镜、核磁共振、激光共聚焦和纳米CT等技术手段,对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组页岩油进行了研究。芦草沟组页岩油“甜点”粉—细砂岩和云质粉砂岩孔隙面孔率分布在11.0%~23.5%之间,大于2 μm的粒间溶孔、粒内溶孔占比在49.0%以上。受烃源岩生烃超压运移、孔隙表面吸附和页岩油连续成藏不同阶段油质差异等复杂因素控制,油和孔隙水的分布在微—纳米尺度上具有较强的分异性：“甜点”储层中2~5 μm以上孔隙内中质组分油和游离水赋存于孔隙中心,重质组分油以薄膜状赋存于孔隙表面;2 μm以下孔隙中主要为充填状重质组分油。中质组分油动用性较好,而重质组分油则是未来提高采收率比较现实可行的目标。     

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油初期开采特征

准噶尔盆地东部吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组致密油尚处于勘探开发初期。在分析芦草沟组致密油试采生产特征、压力特征、渗流特征、递减特征等基础上,对芦草沟组致密储集层的采收率进行了测算。指出,水平井及多级压裂技术是实现致密油经济有效开发的两大关键主体技术;芦草沟组属正常压力系统,压力系数为1.05~1.20;储集层渗流为非达西流,具有一定的启动压力;油井投产后符合双曲递减规律,初期年绝对油量递减在60%左右,预测最终采收率为5.5%     

致密砂岩储层微观孔隙结构特征——以鄂尔多斯盆地延长组长7储层为例

运用物性分析、扫描电镜、铸体薄片及恒速压汞等技术,对致密砂岩储层进行了微观孔隙结构定量分析。研究结果表明：鄂尔多斯盆地长7油层组为典型的致密砂岩储层,渗透率小于0.3mD,孔隙类型以次生溶孔为主,平均孔隙半径为162μm,与渗透率无相关性;平均喉道半径为0.33μm,与渗透率具有很好的正相关性,是影响渗透率的主要因素;孔喉半径比大,平均为602,大孔隙被小喉道所控制,从而造成储层非均质性强、渗流能力差。致密砂岩储层的规模开发需采用先进的储层改造工艺,充分扩大喉道半径,降低孔喉比,提高储层渗流能力,这样才能取得更好的开发效果。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层孔隙结构、烃类赋存及其与可动性关系

为研究页岩油可动性与储层孔隙和含油性的关系,采用场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、纳米CT、高压压汞法与氮气吸附联合分析、核磁共振分析、分子模拟分析等实验技术,对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层孔隙全尺度分布特征、烃类赋存特征进行了定量分析。该页岩油储层各类岩性孔隙分布存在较大差异性,优势岩性为砂屑云岩、长石岩屑粉细砂岩和云质粉砂岩,其中长石岩屑粉细砂岩最好,大于300 nm孔隙占比74.1%,主体以粒间（溶）孔、粒内溶孔为主。微纳米尺度流体赋存具有较大的分异性。重质组分在半径300 nm以上孔隙中呈薄膜状附着于矿物、孔隙表面,300 nm以下呈充填状;中质组分赋存于300 nm以上孔隙中央;水含量较少,赋存于300 nm以上孔隙中央,被中质组分包裹。芦草沟组页岩油孔喉动用下限为50 nm;300 nm以上孔喉中烃类易动用,是当前产能主要贡献体系,采出原油为300 nm以上“大孔”中的中质油;50~300 nm孔喉较难动用,是提高采收率的关键。负压和升温可有效提升纳米孔中烃类的可动性。     

致密油储层孔隙结构核磁共振测井评价方法

对吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层孔隙流体分布、微观润湿性和流体弛豫性质的分析认为,致密油储层的小孔隙主要含水且亲水,大孔隙主要含油且亲油。依据核磁共振测井T2谱评价孔径分布的公式、亲水孔隙表面弛豫率和亲油孔隙表面弛豫率的大小,将水弛豫信号和油弛豫信号分别转换为含油孔径和含水孔径分布,二者相加得到岩石总的孔径分布。通过对核磁共振测井资料的处理及其与岩心分析资料的对比分析,验证了本方法的有效性和可靠性。     

吉木萨尔凹陷芦草沟组储层特征及主控因素

为研究吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层特征及主控因素,开展岩心观察、铸体薄片鉴定、扫描电镜分析及全岩分析等工作,研究其岩石学特征、物性特征和成岩作用等.结果表明:芦草沟组岩石类型主要为碎屑岩、碳酸盐岩和混合细粒岩等,成分成熟度和结构成熟度均较低,分选性中等,原生粒间孔和次生溶孔是主要储集空间,砂岩孔隙度平均为7.34％,...     

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层沉积特征

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组主要为湖泊和三角洲相沉积,岩石类型主要有泥岩、碳酸盐岩和细粒级碎屑岩。发育上、下2个致密油甜点体,下甜点体以细粒级碎屑岩沉积为主,三角洲前缘远砂坝和席状砂是储层甜点发育的主要微相类型;而上甜点体以碳酸盐岩类沉积为主,微相类型为滨浅湖滩坝。上、下甜点体厚度大,分布稳定,致密油勘探潜力巨大。     

致密油储层微观孔隙结构定量表征——以鄂尔多斯盆地新安边油田长7储层为例

鄂尔多斯盆地新安边油田长7致密油储层具有较好的开发潜力,由于微观孔隙结构研究的薄弱制约了致密油勘探开发进程,对后期开采具有较大影响。该文采用扫描电镜、铸体薄片、高压压汞、微纳米CT扫描等技术,对新安边油田长7致密油储层的储集空间特征及微观孔隙结构参数进行定量表征。结果表明,长7致密油储层孔隙类型主要分为三类：粒间孔、溶孔、微裂缝。研究区发育大量纳米级孔喉,其对储层的储集及渗流能力具有较大贡献。依据不同样品的排驱压力划分：排驱压力小于1 MPa时,微米尺度孔隙丰富且连通性好,孔喉形态多为粗大管状、条带状,喉道半径主要集中在100~380 nm;排驱压力介于1~3 MPa之间,局部孔隙连通性好,纳米尺度孔喉多发育于粒内溶孔,孔喉形态表现为管束状、球状,喉道半径主要分布于75~250 nm;排驱压力大于3 MPa时,大量孤立的小球状孔喉聚集,垂向连通性差,仅局部微裂缝发育区提供储集空间,喉道半径主要集中为15~75 nm。     

致密油储层可动流体饱和度计算方法——以合水地区长7致密油储层为例

致密油储层可动流体饱和度是评价致密油潜力的关键因素之一。核磁共振技术可以获得准确的可动流体饱和度,但因其成本较高、周期较长,应用的普遍性受到限制。核磁共振、恒速压汞和高压压汞的实验原理表明,T₂谱、恒速压汞曲线和高压压汞曲线均是岩石孔隙结构的反映,他们之间具有内在的一致性。相同样品的核磁共振和恒速压汞测试结果表明,致密油储层可动流体饱和度与恒速压汞总进汞饱和度相关性极强,可通过恒速压汞总进汞饱和度参数计算致密油储层的可动流体饱和度,而高压压汞7.0 MPa时的进汞饱和度与恒速压汞总进汞饱和度相同,从而提出了利用高压压汞资料计算致密油可动流体饱和度的方法。计算结果表明,合水地区致密油储层可动流体饱和度较高,以Ⅲ类和Ⅳ类储层为主,其次为Ⅱ类储层。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层物性解释方法研究

为进一步认识准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层物性特征,在前人岩性精细识别的基础上,以“岩心刻度测井”的思想为指导,参考核磁共振测井资料解释成果,构建了适用于芦草沟组页岩油储层特征的物性及含油性参数解释模型。