2. 中国石油勘探开发研究院, 河北 廊坊 065007;
3. 中国科学院大学工程科学学院, 北京 石景山 100049
2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Langfang, Hebei 065007, China;
3. School of Engineering Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Shijingshan, Beijing 100049, China
中国致密油藏分布广泛,主要分布在鄂尔多斯、松辽、四川和渤海湾等盆地,初步预测中国陆上主要盆地可采资源量为(20
从表 1可知,单一的微观孔喉结构测试方法很难准确测得致密岩芯中包含微米(
实验设备选用PoreMaster60高压压汞仪、Autosorb®-6B比表面及孔径分析仪、中国石油勘探开发研究院研发的低磁场核磁共振仪和PC--12W型专用岩样离心机。
选择的样品为90块取自长庆、大庆和四川等油区的致密岩芯。其中,长庆致密砂岩岩芯为30块,主要来自鄂尔多斯盆地三叠系延长组的长
各油区岩样的基本参数如表 2所示。
首先利用低温氮气吸附方法和高压压汞仪分别测得岩芯孔喉分布曲线,然后将岩芯孔喉分布曲线分别绘制成累积分布曲线,并进行曲线数据对比分析。如在进行纳米级孔喉数据对比时出现两条曲线不一致时,取低温氮吸附方法所测试的纳米级孔喉数据;而在亚微米和微米级数据取自高压压汞测试数据。最后利用核磁共振与离心结合的物理模拟实验方法所得到的数据来对上述数据进行检验矫正,得到较为准确的包含微米、亚微米和纳米级数据的全尺度孔喉分布曲线。
1.1 高压压汞和低温氮吸附方法测试的纳米级孔喉半径数据对比与常规压汞测试技术相比,高压压汞的最大进汞压力为413.8 MPa,能够将汞压入致密油岩芯中极其微小的孔隙,提高了测试精度和测试范围,孔喉半径测试范围可以达到1.8 nm
以3块渗透率为0.270 mD的大庆致密岩芯(平行样品)为例,利用高压压汞和低温氮吸附方法分别测试两块平行岩样的纳米级孔喉半径分布。由于上述两种方法测试的原理不同,因而所得到的数据也不同。为了进行对比,首先,将低温氮吸附方法测试的纳米级孔喉半径分布曲线绘制成累积分布曲线;然后,根据高压压汞的坐标点,绘制成低温氮吸附的纳米级孔喉半径分布曲线;最后,将绘制好的吸附曲线与高压压汞曲线进行对比。结果如图 1所示。可以看出,当孔喉半径小于22.00 nm时,低温氮吸附方法测试的纳米级孔喉半径分布曲线是在高压压汞方法测试的纳米级孔喉半径分布曲线之上。这就表明,当孔喉微小时,气体容易进入极小孔喉,而汞则较难,用低温氮吸附方法测试的纳米级孔喉半径分布曲线更能反映微米级孔喉分布特征;孔喉半径22.00
由上面分析可知,对大庆外围渗透率为0.270 mD的岩芯,当孔喉半径小于22.00 nm时,采用低温氮吸附方法测试的纳米级孔喉半径分布数据;当孔喉半径大于29.00 nm时,采用高压压汞方法测试的孔喉半径分布数据;在22.00
从图 2和表 3可以看出,利用全尺度方法测试的累积孔喉体积百分比为88.9%,比高压压汞测试的累积孔喉体积百分比高7.6%,其中,纳米级孔喉控制的流体百分数多8.7%,亚微米级孔喉控制的流体百分数少0.9%。这表明高压压汞测试方法在测试亚微米级以上孔喉分布时相对准确,在测试纳米级孔喉分布时,特别在22.00 nm以下时,误差较大。即岩芯越致密,误差越大。因此,本文建立的全尺度孔喉测试方法与常规单一微观孔喉结构测试方法相比,较准确地测得了致密岩芯中包含微米、亚微米和纳米级全尺度的孔喉分布。
2 不同油区不同渗透率的致密岩芯微观孔喉结构对比利用上述方法对长庆、大庆和四川3个油区13块有代表性的致密岩芯进行微观孔喉结构测试,并选择1块大庆中高渗透岩芯进行对比,说明致密储层的微观孔喉结构特征。岩芯基础数据见表 4。
为了说明相同油区不同渗透率致密岩样全尺度孔喉分特征,选择了大庆外围、长庆7块不同渗透率的致密岩芯和1块渗透率为74.300 mD的中高渗透岩芯。利用上述建立的全尺度孔喉测试方法,绘制了不同渗透率岩芯的全尺度孔喉分布曲线,对比结果如图 3和表 5所示。
分析图 3和表 5,可以得出:(1)在同一油区,随着渗透率的增大,岩样全尺度孔喉分布曲线向右偏移,大喉道变多。(2)与中高渗岩芯相比,致密油藏岩芯微米级孔喉控制的流体百分数较少;而亚微米和纳米级孔喉控制的流体百分数较多。以大庆油区渗透率为0.339 mD岩样为例,其微米级孔喉控制的流体百分数为0.7%,比渗透率为74.300 mD岩样的微米级孔喉控制的流体百分数少了58.9%;其岩样亚微米和纳米级孔喉控制的流体百分数为98.6%,比渗透率为74.300 mD的岩样亚微米和纳米级孔喉控制的流体百分数多了58.2%。(3)随着渗透率的增加,岩样全尺度曲线测试的累积孔喉体积百分比增多,纳米级孔喉控制的流体百分数急剧减少,微米级孔喉控制的流体百分数增加,而亚微米级孔喉控制的流体百分数呈抛物线型变化。
由于致密油岩芯中微米级孔喉所占比例较少,而纳米级孔喉流体渗流阻力较大,因此在致密油田开发时,更要关注亚微米级孔喉对开发的影响。
2.1.2 不同岩性的致密岩样全尺度孔喉分布曲线对比选择了四川6块不同渗透率的致密砂岩和致密灰岩的岩芯,绘制了岩样全尺度孔喉分布曲线,对比结果如图 4所示。
从图 4可以看出,与致密砂岩相比,致密灰岩孔喉分布的跨度较大,峰值偏左,这与其岩性特征相关。
2.2 不同油区相同渗透率的致密岩样全尺度孔喉分布曲线对比以4块大庆外围和长庆致密岩芯为例,全尺度孔喉分布曲线的对比结果如图 5所示。
从图 5可以看出,在相同渗透率条件下,与大庆致密岩芯相比,长庆致密岩芯的亚微米级孔喉要更多,纳米级孔喉要少。在渗透率为0.200 mD时,长庆致密岩芯的亚微米级孔喉所占比例为58.7%,大庆致密岩芯的亚微米级孔喉所占比例为31.6%,长庆比大庆致密岩芯的亚微米级孔喉要多27.1%;长庆比大庆致密岩芯的纳米级孔喉要少26.8%。从微观孔喉分布上也说明了长庆致密油藏的开发效果应好于大庆致密油藏的开发效果。
3 结论(1) 利用高压压汞、低温氮吸附及核磁共振与离心相结合等物理模拟实验方法,通过“两次插值,一次连接,一次检验”,建立了致密油藏岩芯全尺度孔喉测试方法。该方法与常规单一微观孔喉结构测试方法相比,较准确地测得了致密岩芯中包含微米、亚微米和纳米级全尺度的孔喉分布。当岩芯越致密,与全尺度测试方法相比,高压压汞测试的纳米级喉道分布误差越大。
(2) 与中高渗透岩芯相比,致密油藏岩芯微米级孔喉控制的流体百分数较少,而亚微米和纳米级孔喉控制的流体百分数较多。与致密砂岩相比,致密灰岩孔喉分布的跨度较大,峰值偏左。在相同油区条件下,随渗透率的增大,全尺度孔喉分布曲线向右偏移,累积孔喉体积百分比增多,大喉道也变多;纳米级孔喉控制的流体百分数急剧减少,微米级孔喉控制的流体百分数增加,而亚微米级孔喉控制的流体百分数呈抛物线型变化。
(3) 在相同渗透率条件下,长庆比大庆致密岩芯的亚微米级孔喉要多,纳米级孔喉要少,从微观孔喉分布上说明了长庆致密油藏的开发效果应好于大庆致密油藏的开发效果。
[1] |
邹才能, 朱如凯, 白斌, 等. 致密油与页岩油内涵、特征、潜力及挑战[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2015, 34(1): 3-17. ZOU Caineng, ZHU Rukai, BAI Bin, et al. Significance, geologic characteristics, resource potential and future challenges of tight oil and shale oil[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 2015, 34(1): 3-17. doi: 10.3969/j.issn.1007-2802.2015.01.001 |
[2] |
邹才能, 张国生, 杨智, 等. 非常规油气概念、特征、潜力及技术[J]. 石油勘探与开发, 2013, 40(4): 385-399, 454. ZOU Caineng, ZHANG Guosheng, YANG Zhi, et al. Geological concepts, characteristics, resource potential and key techniques of unconventional hydrocarbon:On unconventional petroleum geology[J]. Petroleum Exploration and Development, 2013, 40(4): 385-399, 454. doi: 10.11698/PED.2013.04.01 |
[3] |
贾承造, 邹才能, 李建忠, 等. 中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景[J]. 石油学报, 2012, 33(3): 343-350. JIA Chengzao, ZOU Caineng, LI Jianzhong, et al. Assessment criteria, main types, basic features and resource prospects of the tight oil in China[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(3): 333-350. doi: 10.7623/syxb201203001 |
[4] |
康玉柱. 中国致密岩油气资源潜力及勘探方向[J]. 天然气工业, 2016, 36(10): 10-18. KANG Yuzhu. Resource potential of tight sand oil & gas and exploration orientation in China[J]. Natural Gas Industry, 2016, 36(10): 10-18. doi: 10.3787/j.issn.1000-976.2016.10.002 |
[5] |
杨华, 李士祥, 刘显阳, 等. 鄂尔多斯盆地致密油、页岩油特征及资源潜力[J]. 石油学报, 2013, 34(1): 1-11. YANG Hua, LI Shixiang, LIU Xianyang, et al. Characteristics and resource prospects of tight oil and shale oil in Ordos Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2013, 34(1): 1-11. doi: 10.7623/syxb201301001 |
[6] |
赵政璋, 杜金虎, 邹才能, 等. 致密油气[M]. 北京: 石油工业出版社, 2012. ZHAO Zhengzhang, DU Jinhu, ZOU Caineng, et al. Tight oil & gas[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2012. |
[7] |
吴奇, 胥云, 王晓泉, 等. 非常规油气藏体积改造技术:内涵、优化设计与实现[J]. 石油勘探与开发, 2012, 39(3): 352-358. WU Qi, XU Yun, WANG Xiao quan, et al. Volume fracturing technology Of unconventional reservoirs:Connotation, optimization design and implementation[J]. Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(3): 352-358. |
[8] |
孙赞东, 贾承造, 李相方, 等. 非常规油气勘探与开发:上册[M]. 北京: 石油工业出版社, 2011. SUN Zandong, JIA Chengzao, LI Xiangfang, et al. Uncoventional oil & gas exploration and development:Upper[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2011. |
[9] |
杨正明, 刘学伟, 张仲宏, 等. 致密油藏分段压裂水平井注CO2吞吐物理模拟[J]. 石油学报, 2015, 36(6): 724-729. YANG Zhengming, LIU Xuewei, ZHANG Zhonghong, et al. Physical simulation of staged-fracturing horizontal wells using CO2 huff and puff in tight oil reservoirs[J]. Acta Petrolei Sinica, 2015, 36(6): 724-729. doi: 10.7623/syxb201506009 |
[10] |
杨正明, 张仲宏, 刘学伟, 等. 低渗/致密油藏分段压裂水平井渗流特征的物理模拟及数值模拟[J]. 石油学报, 2014, 35(1): 85-92. YANG Zhengming, ZHANG Zhonghong, LIU Xuewei, et al. Physical and numerical simulation of porous flow pattern in multi-stage fractured horizontal wells in low permeability/tight oil reservoirs[J]. Acta Petrolei Sinica, 2014, 35(1): 85-92. doi: 10.7623/syxb201401009 |
[11] |
黄延章. 低渗透油层渗流机理[M]. 北京: 石油工业出版社, 1998. HUANG Yanzhang. mechanism of porous flow in low permeability reservoir[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1998. |
[12] |
孙军昌. 特低渗储层物性参数测试方法及应用研究[D]. 北京: 中国科学院大学, 2013. SUN Junchang. Study on physical simulation method and its application of ultra-low permeability petroleum reservoir[D]. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences, 2013. |
[13] |
杨正明, 郭和坤, 刘学伟, 等. 特低-超低渗透油气藏特色实验技术[M]. 石油工业出版社, 2012: 135-155 YANG Zhengming, GUO Hekun, LIU Xuewei, et al. Characteristic experimental technology of an extra-ultra low permeability reservoir[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2012: 135-155. |
[14] |
杨正明, 刘先贵, 张仲宏, 等. 特低-超低渗透油藏储层分级评价和井网优化数值模拟技术[M]. 北京: 石油工业出版社, 2012. YANG Zhengming, LIU Xiangui, ZHANG Zhonghong, et al. Grading evaluation and numerical simulation technology of well pattern optimization in ultra-lLow Permeability Reservoir[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2012. |
[15] |
司马立强, 王超, 王亮, 等. 致密砂岩储层孔隙结构对渗流特征的影响—以四川盆地川西地区上侏罗统蓬莱镇组储层为例[J]. 天然气工业, 2016, 36(12): 18-25. SIMA Liqiang, WANG Chao, WANG Liang, et al. Effect of pore structure on the seepage characteristics of tight sandstone reservoirs:A case study of Upper Jurassic Penglaizhen Fm reservoirs in the western Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2016, 36(12): 18-25. doi: 10.3787/j.issn.1000-0976.2016.12.003 |
[16] |
蒋裕强, 陈林, 蒋婵, 等. 致密储层孔隙结构表征技术及发展趋势[J]. 地质科技情报, 2014, 33(3): 63-70. JIANG Yuqiang, CHEN Lin, JIANG Chan, et al. Characterization techniques and trends of the pore structure of tight reservoirs[J]. Geological Science and Technology Information, 2014, 33(3): 63-70. |
[17] |
NELSON P H. Pore-throat sizes in sandstones, tight sandstones, and shales[J]. AAPG Bulletin, 2009, 93(3): 329-340. doi: 10.1306/10240808059 |
[18] |
田华, 张水昌, 柳少波, 等. 压汞法和气体吸附法研究富有机质页岩孔隙特征[J]. 石油学报, 2012, 33(3): 419-427. TIAN Hua, ZHANG Shuichang, LIU Shaobo, et al. Determination of origanic-rich shale pore features by mercury injection and gas adsorption methods[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(3): 419-427. doi: 10.7623/syxb201203011 |
[19] |
黄振凯, 陈建平, 王义军, 等. 松辽盆地白垩系青山口组泥岩微观孔隙特征[J]. 石油学报, 2013, 34(1): 30-36. HUANG Zhenkai, CHEN Jianping, WANG Yijun, et al. Characteristics of micropores in mudstones of the Cretaceous Qingshankou Formation, Songliao Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2013, 34(1): 30-36. doi: 10.7623/syxb201301004 |
[20] |
杨峰, 宁正福, 孔德涛, 等. 高压压汞法和氮气吸附法分析页岩孔隙结构[J]. 天然气地球科学, 2013, 24(3): 450-455. YANG Feng, NING Zhengfu, KONG Detao. Pore structure of shales from high pressure mercury injection and nitrogen adsorption method[J]. Natural Gas Geoscience, 2013, 24(3): 450-455. |
[21] |
LOUCKS R L, REED R M, RUPPEL S, et al. Morphology, genesis, and distribution of nanometer-scale pores in siliceous mudstones of the mississippian barnett shale[J]. Journal of Sedimentary Research, 2009, 79(12): 848-861. doi: 10.2110/jsr.2009.092 |
[22] |
CURTIS M E, AMBROSE R J, SONDERGELD C H. Structural characterization of gas shales on the micro-and nano-scales[C]. SPE 137693-MS, 2010. doi: 10.2118/137693-MS
|