页岩储层微观结构及气体渗流特征_马东旭

页岩储层微观结构及气体渗流特征*
马东旭1†，朱维耀1，张燎原2
(1.北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083；
2.中国石化胜利油田采油工艺研究院，山东 东营 257000）
摘要：页岩气是地球上一种十分丰富的天然气资源，也是世界上潜力最大的剩余天然气资源之一。

我国含油气盆地富有机质页岩在许多方面与美国具有一定的可比性，表明我国页岩气同样具有很大的勘探开发潜力。

储层岩石的微观孔喉结构直接影响着储层的储集渗流能力, 并最终决定油气藏产能分布的差异[1-3]。

因此,研究特低渗页岩储层的微观孔喉结构特征和微观分布及其对渗流特征的影响。

对合理制定特低渗油藏开发政策具有重要的意义。

1 储层微观结构分析
1.1研究方法简介
孔隙结构的研究方法大体分为两种：一种是实验统计方法，主要通过显微镜、铸体薄片、常规压汞、恒速压汞等实验，利用数理统计的方法对孔隙结构进行研究；另一种方法是建立模型的方法，包括物理模型方法和分形模型的方法。

本次研究选用常规压汞方法对岩心的孔隙结构进行实验研究。

常规压汞法是在一定的压力下记录进汞量测定岩石的孔隙结构的方法，进汞过程可以看成是从一个静止的状态到另外一个静止的状态过程，在两个压力差的作用下，就会有一定量体积汞被注入进被检测的岩石孔隙中，根据压力的涨落变化和相对应进入岩石汞体积的涨落变化情况，就可以测得岩石的孔隙大小和分布曲线，绘制出岩石的进入退出毛管压力曲线，经过进一步计算就可以得出该样品的其它孔隙结构特征参数。

1.2微观结构特征分析
应用常规压汞法测得岩心的微观孔隙特征。

根据要求，将研究区全直径岩心样钻成长度约为2.5cm左右，直径为2.5cm的岩心柱。

储层孔隙度分布众数值在0.236% ~2.959%之间，平均为1.377%。

渗透率分布众数值在0.00004mD~0.018169mD之间, 平均为0.000458 mD，根据目前的划分标准，为低孔特低渗透页岩储层，且孔隙度和渗透率总体相关性较差，无明显的线性关系。

毛细管压力曲线可以有单一的台阶的形态,也可以有多台阶或不规则的形状。

毛细管压力曲线主要分3类A类：好的储层类型，为低门槛压力，较粗喉道型。

曲线偏向图的左上方，门槛压力相对较低，中值半径较大，中间过渡段较平缓，对应的压力值相对较低。

B类：物性相对较好，为较高门槛压力，较粗喉道型。

中间过渡段较平缓，对应的压力值相对较高，门槛压力相对较高、中值半径较大，介于A类、C类之间。

C类：差的储层类型，为较高门槛压力，较细喉道型。

曲线偏向图的右上方，中间过渡段较陡，对应的压力值较高，门槛压力高、中值半径较大，分选性相对较差，孔喉体积比相对较小[7]。

总体上研究区储层属于C类。

从图2可知，曲线的门槛压力较高，喉道半径中值较小，曲
* 基金项目：国家科技重大专项“胜利油田页岩油储层压裂改造技术研究”.
† 报告人简介：马东旭，1980.1‐，流体力学，博士研究生：madongbo2011@.
线中间过渡段相对较平缓，具有特低渗透储层的特征。

随着渗透率的降低，曲线表现出如下特征：门槛压力增加和中值压力增加。

进汞压力曲线平缓，反映特低渗透页岩储层高渗透段部分选系数较小，孔道分布集中。

对于该岩心页岩油层毛管半径分布较低的区间内，主要集中在0.0177-0.0037um，分布频率在13%-19%。

曲线为单峰的状态，表明孔道分布范围较小，比较单一。

四块页岩岩样毛管半径分布都集中在0.0177-0.0037um，该范围的空隙虽然分布频率较高 ，但是对渗透率的贡献率不大，其中优势毛管半径主要集中在0.0712-0.0237um区间，分布频率较高的孔道不参与渗流。

2 渗流规律特征
该区块岩心流体流动具有非达西渗流特征，渗流曲线为明显的非线性特征。

直线段的延伸与压力梯度轴的交点不经过坐标原点，具有拟启动压力梯度。

随着压力增加，渗流流量增加，且渗透率越高，渗流流量增加的幅度也越大。

拟启动压力梯度大小与渗透率大小负相关明显。

压力梯度的变化所导致的油水渗流规律的变化，其宏观表现为生产能力及采收率的变化。

提高压力梯度能够改善开发效果。

但压力梯度不能一味提高，要合理经济的选择注入压力梯度。

因此确定合适的低渗透油层的压力梯度对指导油田开发是十分必要的。

鉴于储层的压力梯度较高，因此必须采取水平井多级压裂的办法，改善储层的物性，以提高采收率。

结论
（1） 页岩的孔渗相关性关系不大，孔隙度的大小对页岩渗透率的影响不大，由于页岩的特殊微观孔隙结构决定。

（2） 压汞曲线主要表现为单峰，表明储层孔道分布单一，比较集中。

该范围的空隙虽然分布频率较高 ，但是对渗透率的贡献率不大。

（3） 研究区页岩油层毛管半径分布较低的区间内，狭小的孔道导致储层存在明显非线性渗流特征。

（4） 考虑到气体的滑脱效应，一般的低渗透砂岩岩心的气体渗流规律不存在非线性。

但是对于特低渗岩心，通过研究发现存在明显的非线性渗流规律。

（5） 存在启动压力梯度，在压力梯度低于该启动压力梯度时，流体不发生流动；拟启动压力梯度随着渗透率的增加而迅速减小。

当岩心的渗透率小于一定程度时，拟
启动压力梯度迅速增大。

参 考 文 献
[1] Federal Energy Regulatory Commission. Natural gas policy act of 1978[S].Michigan:
American Enterprise Institute Policy Research， 1980：340-346.
[2] 石油地质勘探专业标准化委员会．SY/T6832-2011致密砂岩气地质评价方法[S]．北京：中国标
准出版社，2011：1-10.
[3] 李道品.低渗透砂岩油田开发[M]. 北京: 石油工业出版社, 1997.
[4] 蔡忠,储集层孔隙结构与驱油效率关系研究[ J] . 石油勘探与开发,2000,27( 6):45- 49.。