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裂缝_孔隙型碳酸盐岩储层孔隙度下限的求解研究2008

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裂缝 孔隙 碳酸盐 岩储层 下限 求解 研究 2008
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第 35 卷   第 2 期       成 都 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )       35 22008 年 4 月 F F Y ( 2008  [文 章 编 号 ] 167129727 (2008) 0220127206裂 缝 2孔 隙 型 碳 酸 盐 岩 储 层孔 隙 度 下 限 的 求 解 研 究[收 稿 日 期 ] 2007203221[作 者 简 介 ] 赵 路 子 (1965 - ) ,男 ,高 级 工 程 师 ,主 要 从 事 沉 积 储 层 研 究 , 路 子 1   周   彦 2   谭 秀 成 2   夏 吉 文 3吴 昌 龙 3   李   凌 2   刘   宏 2( 理 工 大 学 沉 积 地 质 研 究 院 ,成 都 610059 ; 2. 西 南 石 油 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ,成 都 610500 ;3. 中 国 石 油 西 南 油 气 田 公 司 蜀 南 气 矿 ,四 川 泸 州 646001)[摘 要 ] 裂 缝 2孔 隙 型 碳 酸 盐 岩 储 层 具 有 复 杂 的 孔 隙 结 构 和 严 重 的 非 均 质 性 ,如 何 准 确 确 定 其物 性 下 限 值 是 目 前 储 层 研 究 的 难 题 之 一 。 作 者 以 蜀 南 地 区 下 三 叠 统 嘉 陵 江 组 裂 缝 2孔 隙 型 碳酸 盐 岩 储 层 为 例 ,选 取 与 储 层 的 储 集 能 力 和 产 能 密 切 相 关 的 喉 道 半 径 和 含 水 饱 和 度 两 个 参 数 ,利 用 压 汞 和 相 渗 透 率 资 料 ,采 用 相 关 公 式 法 求 得 了 其 孔 隙 度 下 限 值 ,并 进 行 了 验 证 。 结 果 表明 ,区 内 嘉 陵 江 组 裂 缝 2孔 隙 型 碳 酸 盐 岩 储 层 的 绝 对 下 限 为 1. 98 % ,产 出 下 限 为 2. 3 %。 这 个计 算 结 果 与 其 他 方 法 得 到 的 孔 隙 度 下 限 值 是 吻 合 的 。[关 键 词 ] 裂 缝 2孔 隙 型 储 层 ;毛 管 压 力 曲 线 ;孔 隙 度 下 限 ;嘉 陵 江 组 ;蜀 南 地 区[分 类 号 ] 23         [文 献 标 识 码 ] 的 物 性 下 限 的 确 定 是 影 响 储 量 计 算 结 果的 一 个 重 要 因 素 ,是 直 接 关 系 到 勘 探 、 开 发 决 策 的一 个 关 键 问 题 ,也 是 目 前 储 层 研 究 的 难 点 之 一 (戚厚 发 ,1989) [1 ] ,[2 ] 。 通 常 用 于 描 述 储 层 的 物 性 参数 有 孔 隙 度 、 渗 透 率 、 含 水 饱 和 度 、 喉 道 半 径 等 ,其中 孔 隙 度 具 有 直 观 和 易 于 确 定 的 优 点 ,因 此 ,一 般采 用 孔 隙 度 下 限 表 征 储 层 的 物 性 下 限 [3 ] 。 针 对 储层 的 孔 隙 度 下 限 的 求 解 研 究 ,前 人 做 了 大 量 的 研究 工 作 (蔡 正 旗 , 1993 ; 周 文 , 1996 , 1999 ;曾 伟 ,1997 ;万 玲 ,1999 ;肖 思 和 ,2004 ;魏 小 薇 ,2005) ,但多 是 采 用 单 一 因 素 与 孔 隙 度 之 间 的 回 归 分 析 或 产能 模 拟 实 验 法 、 测 试 法 等 分 析 资 料 [4 ]~ [10 ] 。 裂 缝 2孔 隙 型 碳 酸 盐 岩 储 层 具 有 非 均 质 性 极 强 、 孔 隙 类型 多 样 、 孔 隙 结 构 复 杂 等 特 点 [11 ]~ [14 ] ,关 于 其 孔 隙度 下 限 的 研 究 ,目 前 方 法 不 多 。 本 文 以 蜀 南 地 区下 三 叠 统 嘉 陵 江 组 碳 酸 盐 岩 储 层 为 例 ,选 取 与 储层 的 储 集 能 力 和 气 水 产 能 密 切 相 关 的 喉 道 半 径 和含 水 饱 和 度 两 个 参 数 ,采 用 相 关 公 式 法 求 取 裂 缝 2孔 隙 型 储 层 的 孔 隙 度 下 限 值 。 这 对 于 裂 缝 2孔 隙型 储 层 具 有 较 好 的 应 用 和 推 广 价 值 。1   原 理根 据 毛 管 压 力 原 理 ,在 水 润 湿 相 的 含 气 岩 石中 ,孔 隙 度 与 含 水 饱 和 度 呈 近 似 的 双 曲 线 关 系 ,这在 理 论 上 已 经 证 实 [15 ] ,[16 ] (N. C. 1967) ,图 1 给 出 根 据 毛 管 压 力 理 论 所 计 算 的 0 时 ,油 气 才 会 进 入 储 层 ,此 时 的 储 集 层 才 是 有 效 的 含 油 气 层 。 当 Δ F = 0图 4   孔 隙 度 与 含 气 饱 和 度 关 系 图4   临 界 状 态 ,此 时 , 即 :Δ ρ · g · Z = 2σ 1co L · ρ w · g · d 考 虑 水 动 力 条 件 和 孔 隙 的 大 小 ,上 式 可简 化 为 : 2σ · · g · 的 为 临 界 喉 道 半 径 ,或 称 为 最 小 含 气 喉道 半 径 ,这 里 用 rt(表 示 。 对 于 同 一 地 区 气 藏 ,·921·第 2 期 赵 路 子 等 :裂 缝 2孔 隙 型 碳 酸 盐 岩 储 层 孔 隙 度 下 限 的 求 解 研 究图 5   孔 隙 度 与 含 水 饱 和 度 及 喉 道 半 径 关 系 图5   张 力 σ 、 润 湿 角 θ 以 及 气 水 密 度 差 Δ ρ 可 近 似地 视 为 常 数 ,那 么 rt(与 Z 互 为 倒 数 ;即 气 柱 高度 越 大 ,天 然 气 所 能 进 入 的 临 界 喉 道 半 径 就 越 小 ,岩 石 的 含 气 饱 和 度 就 越 高 。 例 如 气 藏 顶 部 与 气 水界 面 附 近 相 比 ,前 者 的 气 柱 高 度 大 于 后 者 ,其 临 界喉 道 半 径 值 就 小 ,含 气 饱 和 度 就 高 。具 体 运 算 时 ,气 藏 高 度 可 采 用 构 造 的 闭 合 高度 。 表 面 张 力 σ 以 及 气 水 密 度 差 Δ ρ 应 转 化 为 地下 值 。 由 于 油 气 进 入 储 层 前 ,岩 石 长 期 受 地 层 水浸 泡 , 所 以 岩 石 是 强 亲 水 的 , 故 润 湿 角 θ 应 取0° [3 ] , [13 ] 。计 算 临 界 喉 道 半 径 rt(的 基 础 数 据 如 表 1所 示 。表 1   计 算 临 界 喉 道 半 径 rt(的 基 础 数 据 表   of 数 数 值 备   注润 湿 角 θ (° ) 0 经 验 估 计气 水 界 面 张 力σ 10 - 3 N · m - 1地 面 65 经 验 估 计地 层 25 理 论 转 换 [ 13 ]地 层 气 水 密 度 差Δ ρ / t · m - 1 0. 75 经 验 估 计最 大 含 气 高 度 Z/ m 300 麻 柳 场 、 鹿 - 李 、 同福 场 平 均 气 藏 高 度蜀 南 地 区 嘉 陵 江 组 碳 酸 盐 岩 储 层 最 小 含 气 喉道 半 径 为 :rt(= 2σ · · g · Z = 2 × 25 × 1300 × 0. 75 × 9. 8= 0. 0227 (μ m)2. 3   确 定 含 水 饱 和 度 的 临 界 值在 岩 样 的 气 2水 两 相 的 相 对 渗 透 率 曲 线 上 (图6) ,残 余 气 饱 和 度 其 对 应 的 含 水 饱 和 度 为以 及 气 的 相 渗 透 率 曲 线 的 拐 点 所 对 应 的 含 水饱 和 度 对 于 储 层 流 体 的 渗 透 具 有 重 要 意 义 。当 储 层 的 含 水 饱 和 度 小 于 的 相 对 渗 透 率才 不 会 为 零 ,储 层 才 可 能 产 出 天 然 气 ,故 为 确 定 孔 隙 度 绝 对 下 限 的 含 水 饱 和 度 的 临 界 值 。同 理 ,当 含 水 饱 和 度 小 于 气 的 相 对 渗 透 率剧 增 ,储 层 主 要 是 产 气 并 具 有 一 定 的 产 能 ,故 为 孔 隙 度 产 出 下 限 的 含 水 饱 和 度 的 临 界 值 。但 由 于 易 确 定 ,故 常 用 气 的 相 对 渗 透 率 曲线 的 相 对 渗 透 率 曲 线 点 所 对 应的 含 水 饱 和 度 [3 ] 。图 6   嘉 陵 江 组 储 层 相 渗 透 率 曲 线6   :2 079. 85 m ; 层 位 :嘉 二 2 ; 岩 性 :针 孔 灰 岩 ;孔 隙 度 :4. 63 % ; 渗 透 率 :1. 39 × 10 - 5μ 研 究 区 内 18 个 气 2水 两 相 的 相 对 渗 透 率资 料 ,分 别 求 出 各 样 品 的 再 计 算 它 们的 平 均 值 ,求 得 91. 35 % , 68. 44 % ,可分 别 作 为 嘉 陵 江 组 裂 缝 2孔 隙 型 储 层 含 水 饱 和 度的 绝 对 下 限 和 产 出 下 限 值 。2. 4   孔 隙 度 下 限 的 计 算将 上 述 参 数 (绝 对 下 限 : 产 出 下 限 : 分 别 代 入 前 面 的 < 2 r/ 归 关 系 式 ,即 可求 得 孔 隙 度 的 绝 对 下 限 和 产 出 下 限 。 经 计 算 ,蜀南 地 区 嘉 陵 江 组 裂 缝 2孔 隙 型 储 层 的 孔 隙 度 绝 对下 限 为 1. 96 % ,其 产 出 下 限 为 2. 3 %。3   验 证通 过 本 区 嘉 陵 江 组 近 20 口 井 的 120 块 铸 体薄 片 观 察 可 以 发 现 ,孔 隙 度 小 于 2. 3 %时 ,岩 性 多为 泥 (粉 )晶 云 岩 、 灰 (膏 )质 云 岩 等 ,储 集 空 间 以 粒内 孔 、 晶 间 孔 、 晶 间 微 孔 为 主 ,少 量 粒 (晶 ) 间 溶 孔和 裂 缝 、 微 裂 缝 也 被 方 解 石 或 石 膏 充 填 ,储 渗 意 义·031· 成 都 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )                       第 35 卷不 大 。 而 孔 隙 度 大 于 2. 3 %时 ,岩 性 以 鲕 粒 云 岩 、生 (砂 )屑 云 岩 、 角 砾 云 岩 为 主 ,粒 (晶 )间 溶 孔 大 量出 现 ,同 时 还 伴 有 一 些 铸 模 孔 、 生 物 体 腔 孔 以 及 沿裂 缝 边 缘 分 布 的 溶 蚀 成 因 的 孔 洞 [ 17 ] (谭 秀 成 、 陈景 山 ,2003) 。 这 说 明 ,在 孔 隙 度 等 于 2. 3 %左 右 ,岩 石 的 储 集 空 间 类 型 、 孔 隙 结 构 均 发 生 了 质 的 变化 ,因 此 ,以 2. 3 %作 为 本 区 裂 缝 2孔 隙 型 储 层 的孔 隙 度 下 限 值 是 符 合 实 际 情 况 的 。另 一 方 面 ,近 年 来 蜀 南 地 区 对 麻 柳 场 、 宜 宾 、同 福 场 及 鹿 角 场 - 李 子 坝 四 个 典 型 气 藏 进 行 了 探明 或 控 制 储 量 的 研 究 ,各 个 气 藏 嘉 陵 江 组 的 孔 隙度 下 限 研 究 结 果 如 表 2 所 示 [18 ] ,[19 ] 。 本 文 计 算 的孔 隙 度 下 限 值 与 上 述 四 个 气 藏 的 研 究 结 果 基 本 吻合 ,表 明 了 该 计 算 方 法 切 实 可 行 。表 2   蜀 南 地 区 典 型 气 藏 孔 隙 度 下 限 计 算 结 果 表   of in 麻 柳 场 同 福 场 鹿 角 场 2李 子 坝 宜 宾孔 隙 度 下 限 值 2. 1 % 2. 4 % 2. 5 % 2. 8 %4   结 论a. 临 界 喉 道 半 径 反 映 了 储 层 的 含 气 性 ,亦 较大 程 度 上 影 响 着 岩 石 的 渗 透 性 ;而 临 界 含 水 饱 和度 则 是 反 映 储 层 是 否 具 有 产 能 的 标 志 。 本 文 的 方法 将 二 者 有 机 地 结 合 起 来 ,作 为 计 算 孔 隙 度 下 限的 重 要 参 数 ,计 算 出 本 区 嘉 陵 江 组 裂 缝 - 孔 隙 型碳 酸 盐 岩 储 层 的 孔 隙 度 下 限 为 2. 3 %。 计 算 所 采用 的 参 数 均 来 自 于 样 品 的 分 析 化 验 ,能 够 较 为 全面 、 客 观 地 反 映 了 地 下 的 真 实 情 况 。b. 方 法 计 算 简 单 ,可 操 作 性 强 ,可 同 时 得 到储 层 的 绝 对 下 限 (1. 96 %)和 产 出 下 限 (2. 3 %) ,基本 上 能 满 足 探 明 储 量 和 控 制 储 量 的 计 算 要 求 。 由于 裂 缝 在 碳 酸 盐 岩 储 层 中 往 往 起 到 连 通 喉 道 的 作用 ,该 方 法 充 分 考 虑 了 喉 道 半 径 对 孔 隙 度 下 限 的影 响 ,因 此 可 以 用 于 裂 缝 2孔 隙 型 储 层 的 下 限 计算 。c. 由 于 该 方 法 计 算 参 数 不 易 获 取 (成 本 较高 ) ,可 能 因 为 参 数 过 少 造 成 曲 线 拟 合 的 效 果 欠佳 。 并 且 由 于 不 同 气 藏 的 天 然 气 性 质 、 产 能 状 况 、储 层 基 本 特 征 有 差 异 ,因 此 ,最 好 是 在 不 同 气 藏 中分 别 使 用 该 方 法 计 算 其 下 限 。[ 参 考 文 献 ][1 ] 杨 通 佑 . 石 油 及 天 然 气 储 量 计 算 方 法 (第 二 版 ) [ M ] :石 油 工 业 出 版 社 ,1998.[2 ] 戚 厚 发 . 天 然 气 储 层 物 性 下 限 及 深 层 气 勘 探 问 题 的 探讨 [J ]. 天 然 气 工 业 ,1989 ,9 (5) :26 - 30.[3 ] 何 更 生 . 油 层 物 理 [ M ]. 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1994.[4 ] 蔡 正 旗 ,郑 永 坚 ,刘 云 鹤 ,等 . 确 定 碳 酸 盐 岩 油 气 层 有效 孔 隙 度 下 限 的 新 方 法 [J ]. 西 南 石 油 学 院 学 报 ,1993 ,15 (1) :10 - 15.[5 ] 曾 伟 ,强 平 ,黄 继 祥 ,等 . 川 东 嘉 二 段 孔 隙 层 下 限 及 分类 与 评 价 [J ]. 矿 物 岩 石 ,1997 ,17 (2) :42 - 48.[6 ] 周 文 ,庄 阿 龙 ,费 怀 义 . 四 川 盆 地 川 东 地 区 石 炭 系 储 产层 下 限 标 准 的 确 定 方 法 [J ]. 矿 物 岩 石 ,1999 ,19 (2) :31 - 36.[7 ] 万 玲 ,孙 岩 ,魏 国 齐 . 确 定 储 集 层 物 性 下 限 的 一 种 新 方法 及 其 应 用 [J ]. 沉 积 学 报 ,1999 ,17 (3) :454 - 457.[8 ] 段 新 国 ,王 洪 辉 ,胡 永 章 ,等 . 储 层 参 数 下 限 的 确 定 方法 [J ]. 成 都 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) , 2003 , 30(2) :169 - 173.[9 ] 肖 思 和 ,周 文 ,王 允 诚 ,等 . 天 然 气 有 效 储 层 下 限 确 定方 法 [J ]. 成 都 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) ,2004 ,31(6) :672 - 674.[10 ] 魏 小 薇 ,谢 继 荣 ,唐 大 海 ,等 . 低 孔 渗 砂 岩 储 层 基 质 物性 下 限 确 定 方 法 研 究 [J ]. 天 然 气 工 业 ,2005 ,25 (增刊 A) :28 - 31.[11 ] 罗 泽 潭 ,王 允 诚 . 油 气 储 集 层 的 孔 隙 结 构 [ M ]. 北 京 :科 学 出 版 社 ,1986.[12 ] 多 孔 介 质 — — — 流 体 渗 流 与 孔 隙 结 构[ M ] :石 油 工 业 出 版 社 ,1994.[13 ] 沈 平 平 . 油 水 在 多 孔 介 质 中 的 运 动 理 论 和 实 践 [ M ] :石 油 工 业 出 版 社 ,2000.[14 ] H J W. 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S il f om N L 46001 , f is by t he To it s is of t by By to t on t he p of in st f of t in t he h s to it s is t t he of t . 98 % ,it s ut . 3 % , is h f 届 全 国 油 气 储 层 学 术 研 讨 会一   号   通   知“ 油 气 储 层 学 术 研 讨 会 ” 是 由 中 国 沉 积 地 质 专 业 委 员会 、 沉 积 学 专 业 委 员 会 主 办 的 、 每 两 年 一 次 的 全 国 性 学 术盛 会 。 根 据 专 业 委 员 会 决 定 ,第 五 届 全 国 油 气 储 层 学 术 研讨 会 将 于 2008 年 8 月 在 成 都 召 开 。 会 议 旨 在 总 结 交 流 我国 近 年 来 在 油 气 储 层 及 相 关 地 质 、 地 球 化 学 及 地 球 物 理 等研 究 领 域 的 最 新 研 究 成 果 ,讨 论 油 气 储 层 研 究 的 现 状 、 问题 与 发 展 趋 势 ,促 进 中 国 储 层 地 质 学 与 国 际 研 究 的 全 面 接轨 ,并 在 国 家 经 济 建 设 中 发 挥 更 大 作 用 。 会 议 将 围 绕 “ 海相 沉 积 与 储 层 ” 这 一 主 题 ,重 点 讨 论 海 相 沉 积 体 系 、 岩 相 古地 理 、 层 序 地 层 、 储 层 特 征 与 分 布 规 律 、 储 层 形 成 与 发 育 机理 等 科 学 问 题 。 现 将 有 关 事 项 通 知 如 下 :一 、 主 办 单 位中 国 地 质 学 会 沉 积 地 质 专 业 委 员 会中 国 矿 物 岩 石 地 球 化 学 学 会 沉 积 学 专 业 委 员 会成 都 理 工 大 学中 石 化 2成 都 理 工 大 学 “ 海 相 沉 积 与 储 层 ” 联 合 实 验 室“ 油 气 藏 地 质 及 开 发 工 程 ” 国 家 重 点 实 验 室二 、 承 办 单 位成 都 理 工 大 学中 国 石 化 西 南 油 气 分 公 司中 国 石 油 西 南 油 气 田 分 公 司中 国 石 化 勘 探 南 方 分 公 司三 、 大 会 指 导 委 员 会主 任 委 员 :牟 书 令副 主 任 委 员 :曾 允 孚 、 蔡 希 源 、 金 之 钧委 员 (以 姓 氏 笔 划 为 序 ) :方 少 仙 、 冉 隆 辉 、 冯 增 昭 、 关德 范 、 朱 国 华 、 李 干 生 、 李 育 慈 、 孟 祥 化 、 范 嘉 松 、 侯 方 浩 、 郭正 吾 、 高 振 中 、 黄 志 诚 、 曾 允 孚 、 裘 亦 楠 、 薛 叔 浩四 、 大 会 学 术 委 员 会主 任 :孙 枢副 主 任 :刘 宝 - 、 贾 承 造 、 马 永 生 、 顾 家 裕委 员 (以 姓 氏 笔 画 为 序 ) :马 永 生 、 王 剑 、 王 多 云 、 关 平 、刘 宝 - 、 刘 家 铎 、 孙 枢 、 朱 筱 敏 、 许 效 松 、 寿 建 峰 、 张 昌 民 、 李阳 、 李 忠 、 李 思 田 、 陈 洪 德 、 陈 景 山 、 林 畅 松 、 罗 平 、 郑 和 荣 、姜 在 兴 、 柳 益 群 、 顾 家 裕秘 书 长 :李 忠 (兼 )(下 转 第 157 页 )·231· 成 都 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )                       第 35 卷
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