特低渗透储层可动原油饱和度确定方法及影响因素分析

2019年第6期

西部探矿工程*收稿日期：2018-10-18

作者简介：武晓鹏（1986-），男（汉族），河北邢台人，助理工程师，现从事岩石流体饱和度分析工作。

特低渗透储层可动原油饱和度确定方法及影响因素分析

武晓鹏*

（大庆油田勘探开发研究院中心化验室，黑龙江大庆163000）

摘

要：近年来，大庆油田新增油气储量中特低渗透储量不断上升，如何高效动用这部分特低渗透储

量对油田可持续发展意义重大。研究表明，特低渗透油藏具有孔隙度和渗透率低、孔喉细小、粘土矿物含量高、构造裂缝发育等特征，有效动用难度大。可动油饱和度是评价特低渗透储层的重要参数，利用核磁共振技术可以求取可动油饱和度，结合宏观上和微观上对可动油分布特征研究，可以为特低渗透储量有效动用提供指导。

关键词：特低渗透储层；特征；可动油饱和度；求取方法

中图分类号：TE348文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2019)06-0062-03我国特低渗透油藏油气资源丰富，随着持续的勘探，特低渗透储量在石油储量中占比不断上升[1]。大庆油田东部扶余油层石油地质储量丰富，属于特低渗透储层，地层有效孔隙度在12%左右，渗透率在1.5×10-3μm 2左右，且裂缝较发育。在特低渗透扶余油层开发过程中，存在储层动用程度低、注水开发效率低、产量递减快等问题，制约了扶余油层勘探开发进程[2-3]。为此，深入研究特低渗透储层特征，准确求取可动油饱和度，提高特低渗透储层开发效率具有重要意义。1

特低渗透油藏的地质特征

我国每年新增油气储量中，低渗透、特低渗透油藏储量不断上升。特低渗透油藏是一个相对的概念，区别于常规的储层，具有以下特征：

（1）特低渗透油藏孔隙度、渗透率低。特低渗透储层最显著的特征是低孔、低渗。特低渗透油藏中组成岩石的颗粒分选差，粒径分布范围广，且粘土矿物、碳酸盐岩胶结物多，导致储层中岩石孔隙度和渗透率均较低[4]。研究表明，低渗透油藏孔隙度多分布在1.2%~30.2%之间，平均孔隙度为18.6%，渗透率在（10~1）×10-3μm 2，且储层非均质性严重。

（2）粘土矿物含量高。特低渗透油藏中含有大量粘土矿物，造成储层孔隙度低，不同粘土矿物水敏性不同。蒙脱石、伊利石是典型的水敏矿物，极易吸水，遇水膨胀后体积增大几十倍，使得储层岩石中孔隙吼道变窄，储层流通性变差。高岭石是速敏矿物，由于分子

结构不紧密，遇水极易发生脱落，随水流运移堵塞孔隙。绿泥石属于酸敏矿物，与酸反应可以生成沉淀，堵塞孔隙通道，使得储层渗透率降低。

（3）特低渗透储层岩石中孔隙孔喉细小，且溶蚀孔较发育。特低渗透储层岩石孔隙多为粒间孔，同时发育溶蚀孔隙。此外还发育有晶间孔、裂缝孔及微孔隙。孔隙直径以中、小孔为主，孔隙吼道呈片状或管状，据统计，特低渗透储层岩石中孔隙半径中值通常小于1μm ，且非有效孔隙在孔隙体积中占比较大，导致储层渗透性较差。

（4）特低渗透储层发育构造裂缝，裂缝通常分布比较规律，深度较大，产状以高角缝为主，裂缝分布受到构造、岩性等影响，通常在背斜构造、褶皱转折处或断层处较为发育，且岩石越致密、硬度越大裂缝越发育。裂缝在特低渗透储层中具有重要地位，能够沟通基质孔隙，提升储层孔隙连通性，有利于储层流体渗流。2特低渗透油藏可动油饱和度测定方法及影响因素分析

2.1

核磁共振原理

核磁共振基本原理是原子核和磁场之间相互作用。原子核由质子和中子组成，其中质子带电，中子不带电，原子核质量取决于质子和中子的数量之和，而电荷取决于质子的数量。原子核分为有自旋的原子核和无自旋的原子核，研究发现，核子为奇数或核子个数为偶数但原子序数为奇数的原子核都具有自旋特性，例62

2019年第6期西部探矿工程

如1H 、13C 、19F 、23

Na 等原子核都能自旋，当施加外部磁

场时，能够向陀螺一样旋转，这种特性为核磁共振研究创造了条件。对于石油勘探来说，由于油和水中含有大量的氢核1H ，是较为理想的研究对象。

岩石样品饱和石油和水后，由于氢核具有核磁距，在外加磁场作用下能够发生能级分裂，核磁距会发生吸收跃迁，由此产生核磁共振，核磁共振强度与被检测样品中氢核数量成正比，通过检测核磁共振强度，就可以反映样品岩石物性及流体性质。

核磁共振中一个重要的物理量是弛豫，它反映磁化矢量在受到射频场激发下发生核磁共振是偏离平衡态后恢复平衡的过程，根据作用机制不同，弛豫分为纵向弛豫（自旋—晶格弛豫）和横向弛豫（自旋—自旋弛豫），弛豫速度快慢用弛豫时间来定义，纵向弛豫时间为T 1弛豫时间，横向弛豫时间为T 2弛豫时间，T 1弛豫时间和T 2弛豫时间都能反映岩石物性和流体特征，但T 1弛豫时间测量时间较长，因此，T 2弛豫时间研究比较常见。2.2

T 2弛豫时间及T 2谱

岩石孔隙内流体的弛豫时间T 2的大小与岩石孔隙表明固体对流体分子的作用力大小，单个孔隙内弛豫视为单指数弛豫，由于岩石样品中有多个大小不同的孔隙，每个孔隙都有自身特定的弛豫时间T 2i ，岩石总的弛豫时间是这些单指数弛豫时间的叠加，计算公式如下式：

S (t )=∑A i exp(-t /T 2i )

式中：A i ——第i 组份所占的比例；

T 2i ——第i

组份对应的弛豫时间。

图1

核磁共振T 2谱

通过研究样品的弛豫时间可以得到弛豫时间谱，即T 2谱，如图1所示。T 2谱横坐标反映流体受到固体

表面作用力的大小，其作用力大小受以下3个因素影响：①岩石样品中孔隙大小；②岩石样品中孔隙固体表面性质；③岩石样品孔隙中流体类型和流体性质。因此，测定岩石样品弛豫时间后，就能够分析样品样品内部孔隙大小、固体表面性质和流体类型及性质。通常，T 2谱中曲线下包面积反映了岩石样品中油水总量。2.3

试验测定岩芯样品T 2谱及分析可动油饱和度利用核磁共振T 2弛豫时间谱测定可动油饱和度，先将饱和地层水的岩芯样品放置在核磁共振仪探头内，调节共振频谱和90˚脉冲宽度，回波时间为120μs ，采用多弛豫分离技术测得岩芯样品的核磁共振T 2弛豫时间谱，具体测定结果如图2所示，图中横坐标为T 2弛豫时间，其大小与岩芯样品中孔隙直径成正比，纵坐标对应不同T 2弛豫时间的组分含量。由于注水开发过程中，通常较大孔隙中的油能够被水驱替出来，较小孔隙中的油不能被驱替，因此，将岩芯样品在高速离心机上进行正向离心1h ，然后在反向离心1h ，岩芯中可动流体被离心除掉，剩余流体为不可动流体，此时利用核磁共振仪按照上述过程再次测定岩芯样品离心后的T 2弛豫时间谱，得到离心后的T 2弛豫时间谱，如图2

所示。

图2

岩芯样品离心前后T 2弛豫时间谱

从图2可以看出，离心前T 2弛豫时间谱呈双峰型，离心后T 2弛豫时间谱只有左边一个峰，右边峰消失

了。根据离心前后流体变化情况，可以得出，左边峰代表岩芯样品中小孔隙的不可动流体，右边峰代表了岩芯样品中大孔隙中的可动流体，不可动流体与可动流体的弛豫时间分界限在两峰中间的最低位置。由于T 2弛豫时间谱下包面积对应于流体量，因此，右峰面积在整个弛豫时间谱面积的占比即为可动流体百分比，即为可动油饱和度。

2.4影响因素分析

为了研究岩石孔隙类型对核磁共振的影响，对岩

芯样品进行了高分辨率X-CT 成像扫描，将成像扫描结果与核磁共振弛豫时间谱进行对比分析，X-CT 扫

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