致密储层孔隙结构表征技术及发展趋势

随着非常规油气勘探的兴起,致密储层微观孔隙研究备受重视,如何细致精确地研究致密储层的孔隙结构已经成为非常规油气勘探首要解决的问题之一,其对非常规油气勘探层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要作用。重点介绍了几种致密储层微纳米孔隙结构表征技术方法及其应用,包括恒速压汞技术、氮气吸附技术、扫描电镜技术、激光共聚焦技术、微纳米CT扫描技术及核磁共振技术,并结合现有研究技术进行了展望。认为致密储层孔隙结构表征技术具有如下发展趋势:按不同层次对致密储层进行不同级别的孔隙结构分析,以对取样点的测试模拟为基础,通过数字岩心技术对整个致密储层结构进行空间构建,可以接近客观、全方位、精确地描述整个储层孔隙特征。     

利用测井资料研究储层的孔隙结构

以岩芯孔隙结构分析为基础，通过分析表征孔隙结构参数的静态模型， 依据现场数据得到了求解孔隙结构参数的白化方程，从而阐明了用测井资料 求解孔隙结构参数的可行性。通过2个实例的分析表明，可以用声波时差、感 应电导、自然电位等常规测井方法准确地求取孔喉半径、喉道分选系数等孔 隙结构参数。为储层微观非均质性研究打下了基础以及为储层评价提供了有 用的手段，直接指导了油田生产及调整开发措施的实施。     

含泥质致密砂岩储层三孔隙导电模型

泥质的存在及复杂的孔隙结构导致致密砂岩储层导电规律的复杂性,给其饱和度评价带来了极大的困难,而储层饱和度评价的关键在于岩电参数的准确获取.前人关于储层胶结指数m的研究大多侧重于复杂孔隙结构的影响,对泥质影响则涉及较少.笔者基于Waxman-Smith泥质砂岩导电模型及Aguilera三孔隙导电模型,利用串并联导电理论建立了含泥质致密砂岩三孔隙导电模型,提出了准确描述由泥质、裂缝、非连通孔洞构成的致密砂岩导电规律的方法.采用单因素分析法研究泥质及复杂孔隙结构对胶结指数m的影响,发现m随着裂缝孔隙度的增大而减小,随着孤立孔洞孔隙度的增大而增大,随着泥质含量的增大而减小.岩芯实验数据验证表明,文中给出的模型能够准确描述含泥质致密砂岩储层的导电规律以及定量评价胶结指数m.     

致密储层孔隙结构表征技术有效性评价与应用

非常规致密储层类型多,孔隙结构复杂,非均质性强,研究难度大。针对已有致密储层孔隙结构评价技术,重点探讨了CT扫描、气体吸附与压汞分析等技术的有效应用范围,厘定了不同技术应用时需注意的关键问题,指出兼顾分辨率与代表性、提高表征维度、实现动态与静态同步表征是致密储层孔隙结构评价技术优选的关键。通过系统解剖常规砂岩、致密砂岩、致密混积岩、沉凝灰岩、介壳灰岩及泥页岩6种储层,明确不同级别孔隙系统的差异性,针对性地提出了不同储层对应的关键表征技术系列。非常规致密储层孔隙结构研究应加强多尺度数据融合,加强与可动流体评价结合,加强与储层改造研究结合,通过多领域、多学科、多视角联合攻关,实现储层有效性评价,为寻找预测规模有效“甜点区”提供技术支撑。     

鄂尔多斯盆地南部盒8段致密砂岩储层微观孔隙结构表征与评价

鄂尔多斯盆地南部上古生界致密砂岩气藏储层的研究程度较低,而微观孔隙结构一直是致密砂岩油气藏储层研究的热点和重点。运用岩心观察、铸体薄片、恒速压汞、常规压汞曲线、气水相对渗透率曲线和核磁共振等多种实验方法,对鄂尔多斯盆地南部盒8段储层储集空间类型及微观孔隙结构进行了详细研究及分类表征与评价。结果表明,鄂尔多斯盆地南部盒8段储层的孔隙类型以岩屑溶孔、晶间孔和粒间孔为主。主流喉道半径与渗透率相关性较好,渗透率可作为致密砂岩储层的分类依据。依据渗透率和压汞参数,将盒8段储层分为4类。Ⅰ类~Ⅳ类储层孔隙度和渗透率不断变差,中值半径不断减小;气、水等渗点相对渗透率不断增大;自由流体驰豫时间和饱和度不断减小。选取孔隙度、渗透率、中值半径、可动流体饱和度、等渗点相对渗透率、测井解释结论六项参数,建立了鄂尔多斯盆地南部盒8段储层微观孔隙结构分类评价标准。其中Ⅰ类和Ⅱ类储层为有效储层,Ⅲ类和Ⅳ类储层为无效储层。     

致密储层应力敏感性研究

在油田开采过程中,地层压力逐渐下降,作用在岩石颗粒上的有效应力增加,这种效应使岩石发生形变,产生应力敏感,使得岩石的渗透率减小,从而影响到流体的流动及产能,给高效、合理地开发带来许多困难和问题。为此,对大庆油田低渗透致密岩心进行了应力敏感性试验,考虑其微观孔隙结构特征及黏土矿物的赋存状态,提出了新的毛管模型,并研究了单毛管在应力作用下的变形规律。研究表明：应力敏感程度与岩心的渗透率初值具有较好关系,随着渗透率降低,应力敏感性变强,渗透率损失率与渗透率初值具有乘幂递减关系。基于弹性力学理论,应用新的毛管模型,通过对单毛管在应力作用下的变形规律研究,从应力敏感性微观作用机制角度解释低渗透储层与中高渗透率储层在应力敏感性上的差异。这些研究对该低渗透致密储层的合理开发及合理生产工作制度的确定具有重要意义。     

大牛地气田盒2+3段致密砂岩储层微观孔隙结构特征及其分类评价

综合应用铸体薄片、扫描电镜、压汞测试等分析化验资料,对大牛地气田盒2 3段致密砂岩储层的微观孔隙结构特征进行了详细的研究。研究结果表明,强烈的压实作用和胶结作用是研究区储层致密的主要原因,溶蚀作用和交代作用可以使储层的储集性能得到改善。沉积作用和成岩作用的双重影响使得盒2 3段储层孔隙结构异常复杂,粒间溶孔、粒内溶孔、晶间晶内微孔等次生孔隙构成了本区的主要储集空间,其中粒间溶蚀孔隙对储层的改善最为明显,可使孔隙度增大到8%~20%,粒内溶蚀孔的孔隙度平均6.27%,晶间晶内微孔的孔隙度一般低于4%。孔隙喉道组合类型以中孔小喉和小孔细喉为主。在此基础上,应用主因子分析、聚类分析等统计学方法,将盒2 3段储层孔隙结构划分为3种基本类型4种亚类,并勾绘出主力层的综合评价图,进一步分析表明,Ⅰ类、Ⅱa类储层为研究区的优质储层,测试结果为高产井,是今后致密砂岩气藏勘探开发的主要目标。     

致密砂砾岩储层孔隙结构对比及差异机制研究

致密储层孔隙结构研究对于致密油气的勘探和开发具有重要意义，也是当前致密储层研究的热点。本文以准噶尔盆地三叠系百口泉组致密砾岩和鄂尔多斯盆地三叠系延长组致密砂岩为研究对象，重点开展二维大面积背散射扫描电镜成像技术（Maps）、高压压汞、微米CT和聚焦离子束扫描电镜技术（FIB- SEM）等分析测试，采用定性和定量相结合的方法对致密砾岩和致密砂岩孔隙结构特征进行表征和对比，并进一步揭示了两者的成因机制差异。研究结果表明：百口泉组致密砾岩较延长组致密砂岩储层物性好，前者孔隙度和渗透率平均为9. 29%和1. 65×10-3 μm2，后者孔隙度和渗透率平均为8. 85%和0. 39×10-3 μm2；百口泉组致密砾岩较延长组致密砂岩孔喉尺寸偏大、孔隙连通性较差及孔隙结构更为复杂，前者孔喉半径主要分布在0~200 nm和2~10 μm范围内，平均连通率60. 63%，平均孔喉配位数3. 0446，后者孔喉半径主要分布于0~4 μm范围内，平均连通率73. 60%，平均孔喉配位数2. 7832；差异化沉积作用和成岩作用是导致百口泉组致密砾岩和延长组致密砂岩孔隙结构特征差异的根本原因。     

川西新场须五致密储层微观孔隙结构特征

川西新场须五段为页岩,地层、砂岩不等厚互层,为典型陆相非常规致密储层,兼具致密气和页岩气特性,储层条件异常复杂。为高效开发该类储层,有必要对该类储层孔隙结构特征进行研究,为该类储层开发技术的发展提供依据。通过环境扫描电子显微镜(SEM)和压汞实验测试分析认为:须五储层孔隙结构复杂,物性条件较差,非均质性较强;孔隙类型以有机孔、溶蚀孔、晶间孔发育为主,泥质碎片间微裂缝发育次之;孔径主要分布于0.1¹μm,孔喉分布偏于细歪度,分选性较好,含大量的纳米级孔隙。     

准中4区块致密砂岩孔隙结构特征研究

致密砂岩孔隙结构是影响储层物性、储集性能和渗流特性的主要因素,准确表征岩石的孔隙结构特征是储层评价的重要内容之一。为此通过岩心观察、CT扫描成像及其图像处理等对准噶尔盆地中部4区块董11井致密砂岩储层孔隙结构特征进行了定性及定量综合研究。研究结果表明,采用USM锐化、阈值选取及中值滤波法对微CT扫描灰度图像进行图像处理,可以更好地区分岩石内部骨架和孔隙的边界,提高了图像的分割精度;当数字岩心立方体模型边长在450体素时,孔隙度趋近定值;研究区致密砂岩储层储集空间主要以粒间孔隙和微裂隙为主,伴有少量的解理裂隙,孤立孔隙较多,孔隙形状复杂,分布不均匀;研究区致密砂岩连续截面面孔率分布不均匀,离散性强,在连续截面上面孔率频繁出现极大值与极小值（跳跃性较大）,容易在流体流动的过程中产生压降过大,造成部分孔隙喉道堵塞;研究区致密砂岩储层孔隙大小分布不均匀,孔隙直径在15~35 μm之间,占总孔隙数的60%左右,其面积占18%;直径在50~200 μm的孔隙数量占总孔隙数的20%,其面积占比达60%,为油气赋存提供了有利的储集空间。      

鄂尔多斯盆地代家坪地区长6致密油储层孔隙结构特征及分类评价

利用取心井铸体薄片、扫描电镜、X衍射、压汞测试等分析化验资料,在系统研究鄂尔多斯盆地代家坪地区长6致密油储层微观孔隙结构特征、成因机理的基础上对其进行分类评价。结果表明长6储层储集空间以粒内溶孔、残余粒间孔为主,次为粒间溶孔、岩屑溶孔,喉道类型以片状、弯片状和缩颈型喉道为主。沉积作用形成的岩石组构和成分差异决定了储层原始孔渗条件,并影响到后期成岩作用的类型和强度;各成岩事件对物性影响定量计算表明,强烈的压实和碳酸盐胶结是造成储层原生孔隙结构被破坏的主要原因;构造挤压则加剧了孔隙结构的非均质性;结合盆地埋藏史将孔隙演化分为浅埋藏胶结减孔带、中埋藏压实减孔带、深埋藏溶蚀增孔带和深埋藏胶结减孔带等4个阶段。通过微观孔喉结构参数与储层宏观物性相关性分析,优选最大连通喉道半径、主要流动喉道半径、分选系数、排驱压力和中值压力等5个孔隙结构参数作为分类依据;进一步采用Q型聚类分析将长6储层分为4种类型,结果表明Ⅰ、Ⅱ类储层孔隙结构较好,为研究区有利开发目标区。     

鄂尔多斯盆地东缘煤储层孔隙结构特征差异及影响因素

以鄂尔多斯盆地东缘煤储层为研究对象,通过镜质体最大反射率（R_max）测试、压汞和低温液氮吸附实验等手段,探讨分析了煤储层孔隙结构发育特征及影响因素。结果表明：研究区煤储层视孔隙度偏低,且自北向南呈明显降低趋势,煤储层的孔隙发育情况以小孔、微孔为主,煤储层的BET比表面积平均为1.26 m²/g,其中北部煤储层比表面积较大,煤储层BJH总孔容平均为0.003 41 mL/g;受惰质组相对含量、压缩程度及次生孔隙影响,随着煤变质程度的增加,煤岩的孔隙度、BJH总孔体积和BET比表面积呈现“大—小—大”的变化规律,当R_max值为1.5%左右时,为最小值;煤储层随着所受应力的增强,微孔趋于闭合,其他各类孔数量均减小,整体上为小孔含量相对增加,煤中吸附孔隙类型由封闭型孔变为开放型孔,应力作用对煤岩的渗流孔隙的发育具有较强的控制作用,主要体现在煤岩中大孔对煤层气的贡献要优于其他孔隙。     

碳酸盐岩储层孔隙结构的影响因素与储层参数的定量评价

近几年,在海外区块遇到了大量的孔隙型碳酸盐岩储层。由于岩性复杂,孔隙类型多样,致使其孔隙结构十分复杂,储层参数难以准确计算,油气储量难以客观评价。文中针对研究靶区这一类型的碳酸盐岩储层,首先从沉积作用和成岩作用两个方面分析了孔隙结构的影响因素,得出在不同岩性之间,孔隙类型之间的差异是造成孔隙结构存在较大差异的主要原因。而在同种岩性之间,泥质含量的增加会降低孔隙结构的品质。另外,成岩作用对颗粒粒径较大的岩石的影响更大一些。其次,讨论了储层参数的定量评价,由于不同类型孔隙的共存,导致孔隙度相似,而渗透率、饱和度等储层参数却存在较大差异。针对这一问题,指出了可以采用核磁和成像等特殊测井资料来表征不同类型孔隙的数值分布,利用三维数字化成像技术来展示不同类型孔隙的空间分布,为储层参数的准确计算和油气储量的客观评价奠定基础。     

基于数字岩芯的致密砂岩储层孔隙结构精细表征与评价

致密砂岩储层微观孔隙结构十分复杂,定量化表征难度较大。针对此问题,选取陕西榆林市府谷县天生桥二叠系下石盒子组八段的辫状河露头的8个典型样品,利用图像滤波、阈值分割、最大球等效算法等对选取的数字岩芯代表性体积元进行处理。建立了岩样的三维孔隙结构模型以及球棍模型,计算了微观结构参数,定量表征了致密砂岩储层孔喉大小分布及其连通性特征,并结合评价地质方法开展了微观孔隙结构定量评价。研究表明：① 基于孔隙直径将孔隙分为P1~P4四类,分别对应微、小、中和大孔。对差异较大的1号和8号两个典型样品进行详细分析,结果表明1号样品以小孔和中孔为主,8号以中孔为主。② 基于喉道半径分为R1~R4四类,大体对应弯片状、片状型喉道、缩紧型喉道和孔隙缩小型,1号样品以弯片状和片状为主,8号以孔隙缩小型为主。③ 开展了微观孔隙结构定量评价。基于分形维数、形状因子、欧拉数、连通率、视孔隙度和孔喉结构类型等参数,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 四级对8个样品进行了分级评价,取得了较好的评价效果。因此,数字岩芯技术从其强大的三维成像能力、数据处理能力等验证了能精确定量表征致密砂岩储层三维孔隙结构,可为致密砂岩油气资源评价与产能提供地质依据。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗探区二叠系下石盒子组盒1段致密砂岩气层测井评价方法

通过储层"四性"关系研究,分析了鄂尔多斯盆地北部杭锦旗探区致密砂岩储层岩性对物性的控制作用及测井曲线对储层岩性、物性和含气性的响应特征。认为二叠系下石盒子组盒1段砂岩石英含量、粒度和孔隙结构是影响物性和含气性的主要因素,储层"四性"关系具有砂岩粒度与石英含量控制物性、物性控制含气性的基本特点。利用交汇图版法与双孔隙度曲线叠合法对研究区二叠系下石盒子组盒1段气层进行了综合识别。根据储层的岩性、物性、孔隙结构等参数,结合单井测试产能特征,将杭锦旗探区二叠系下石盒子组盒1段气层划分为3类进行综合评价,气层以Ⅱ类为主,其次为Ⅰ类。