CN107228934A - 致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，属于石油天然气勘探与开发领域，可快速、准确的确定实际地层条件下致密砂岩原油充注的孔喉半径下限。该致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法包括：对选取的典型致密砂岩储层样品进行定量颗粒荧光分析，测试各样品的定量颗粒荧光指数，确定研究区的定量颗粒荧光指数的基线值，区分发生过原油充注与未发生过原油充注的样品；对上述发生过原油充注与未发生过原油充注的样品进行高压压汞分析，获得各样品的孔喉大小及分布的特征参数；根据各样品的孔喉大小及分布的特征参数确定实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限。

Description

致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探与开发领域，尤其涉及一种致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法。
背景技术
致密砂岩油气作为非常规油气资源的主要类型之一，近几年勘探开发取得了突破性进展，成为油气增储上产“重点领域”与“亮点类型”，已在鄂尔多斯、准噶尔、松辽等盆地发现了5-10×108t级储量规模区，在渤海湾、四川盆地也获重要发现。但是，致密砂岩往往经历了复杂的成岩改造过程，导致储层物性极差，储集空间复杂，孔喉尺寸小，微纳米级孔喉系统发育，连通性差，空间非均质性强。一般情况下，致密砂岩油气为非浮力聚集，水动力效应不明显，储层束缚水饱和度高，油气充注过程中毛管阻力大。当充注动力一定时，储层中某个半径值以下的孔喉中将很难发生油气充注。因此，对于任一致密砂岩储层，应该存在一个能够使油气注入储层的孔喉半径下限。
实际地层条件下，致密砂岩油气充注孔喉半径下限的准确确定对于该类油气储量计算、有利勘探区预测、开发目标优选等均具有极其重要的意义。近年来，随着致密砂岩油气勘探开发的日益重要，很多学者对此开展了大量的有益性探讨。总结起来，目前对于致密砂岩储层原油充注下限的研究主要集中于理论计算，实验模拟和经验统计三个方面，从原油分子充注尺度到宏观储层开发尺度的讨论均有涉及。理论计算主要是建立较为理想的模型，计算原油分子能够发生充注的最小孔喉半径，以此作为致密砂岩油充注的孔喉下限；实验模拟主要是采用岩心驱替实验，模拟不同温压条件下，原油能够注入储层的孔喉半径；经验统计主要是收集勘探与生产过程资料，统计对比确定油气充注下限。上述三种方法中，理论计算与实验模拟条件均较为理想，考虑因素比较简化，不能真实有效地反映实际地层温度与充注动力下的油气充注过程；计算和模拟结果能够丰富致密砂岩油气的理论研究，但是对于实际勘探开发过程的指导作用有限。经验统计的方法一般不确定性因素多，精度较低，对勘探开发没有明确的指向性，导致具体应用过程难度较大。
随着致密砂岩油气勘探开发程度的不断提高，对有利勘探区预测与开发目标优选的精度要求越来越高，利用现有的计算方法，已经不能满足需求，需要形成一种简单实用的方法进行实际地层条件下致密砂岩油气充注孔喉半径下限确定方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，可快速、准确的确定实际地层条件下致密砂岩原油充注的孔喉半径下限，从而为致密砂岩油储量计算、有利勘探区预测、开发目标优选等提供重要的理论依据与技术支持。
本发明提供了一种致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，包括如下步骤：
(1)选取研究区的典型致密砂岩储层样品；
(2)对上述典型致密砂岩储层样品进行定量颗粒荧光分析，测试各样品的定量颗粒荧光指数，确定研究区的定量颗粒荧光指数的基线值；
(3)根据各样品的定量颗粒荧光指数结合研究区的定量颗粒荧光指数的基线值，区分发生过原油充注与未发生过原油充注的样品；
(4)对上述发生过原油充注与未发生过原油充注的样品进行高压压汞分析，获得各样品的孔喉大小及分布的特征参数；
(5)根据各样品的孔喉大小及分布的特征参数确定实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限；
(6)检验实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限。
作为优选技术方案，所述步骤(1)的具体操作为，在研究区石油地质条件精细研究的基础上，选取研究区的岩石矿物组分、烃源岩质量、源储配制关系及其他地质条件相同或相近的典型致密砂岩储层样品。
作为优选技术方案，所述步骤(3)区分发生过原油充注与未发生过原油充注的样品的标准为:定量颗粒荧光指数大于基线值时，表示样品发生过原油充注；定量颗粒荧光指数小于或等于基线值时，表示样品未能发生原油充注。
作为优选技术方案，所述步骤(5)的确定方法为：
①根据高压压汞分析结果，分别绘制各样品的累积进汞饱和度、累积渗透率贡献、进汞饱和度分量及渗透率贡献比例随孔喉半径的分布曲线；
②分别将代表发生过原油充注与未能发生原油充注的典型样品的上述曲线绘制于同一坐标系中；
③针对各坐标系中发生过原油充注与未发生过原油充注样品的上述曲线分布特征对比，确定二者的分界孔喉半径值，即为实际地层条件下致密砂岩油气充注孔喉半径下限值。
作为优选技术方案，所述步骤(6)的检验方法为：
①利用场发射扫描电镜和环境扫描电镜观察发生过原油充注的样品，分析各孔喉中的原油赋存特征，并结合能谱分析，进一步确定不同尺寸孔喉中原油赋存情况；
②利用扫描电镜中图像分析软件的测量工具，对含有原油的孔喉和不含原油的孔喉进行系统测量，确定含油孔喉的大小，验证上述致密砂岩油气充注孔喉半径下限值。
与现有技术相比，本发明的积极和有益效果在于：
(1)现有的定量颗粒荧光分析只能区分含油性，高压压汞分析只能测试孔喉大小,上述方法使用的过程中各自的应用局限性制约很大,本发明在查明致密砂岩储层岩石矿物组分、烃源岩质量、源储配制关系及其他地质条件的基础上，首次引入定量颗粒荧光分析技术，确定实际地层条件下致密砂岩储层含油性特征，结合对含油样品与未能发生原油充注的样品的高压压汞分析，二者配合后，采用定量对比的手段，能够准确、高效、简便的确定实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限，结合场发射扫描电镜和环境扫描电镜定性观察，进一步验证了所确定孔喉半径下限的正确性；
(2)本发明的上述确定方法简单易行、成本低、可操作性强、可重复性实验，并且能够较好的反应实际地层条件信息，具有很好的实用性，能够为致密砂岩油气高效勘探开发提供良好的技术支持。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的致密砂岩储层定量颗粒荧光指数的纵向分布特征及基线值确定图；
图2为本发明实施例所提供的实际地层条件下油气充注的孔喉半径下限确定图；
图3为本发明实施例所提供的实际地层条件下油气充注的孔喉半径下限检验图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，包括如下步骤：
S1：选取研究区的典型致密砂岩储层样品。
本步骤中，典型的致密砂岩储层样品是研究区的岩石矿物组分、烃源岩质量、源储配制关系及其他地质条件相同或相近的致密砂岩储层样品，典型致密砂岩储层样品的选取需要在研究区石油地质条件精细研究的基础上进行。
S2：对上述典型致密砂岩储层样品进行定量颗粒荧光分析，测试各样品的定量颗粒荧光指数，确定研究区的定量颗粒荧光指数的基线值。
本步骤应用定量颗粒荧光分析的方法对上述的典型致密砂岩储层样品进行分析，能够快速、准确的得出样品的定量颗粒荧光指数，同时确定一个基线值作为原油是否充注的判断基准。
S3：根据各样品的定量颗粒荧光指数结合研究区的定量颗粒荧光指数的基线值，区分发生过原油充注与未发生过原油充注的样品。
本步骤中，定量颗粒荧光分析所反应的是实际地层条件下的油气充注情况，对于某一致密砂岩储层，定量颗粒荧光指数一般存在一个基线值，当定量颗粒荧光指数大于该基线值时，认为致密砂岩储层中发生了油气充注。因此，结合步骤S2的各项数值，定量颗粒荧光指数大于基线值时，表示样品发生过原油充注；定量颗粒荧光指数小于或等于基线值时，表示样品未能发生原油充注。
S4：对上述发生过原油充注与未发生过原油充注的样品进行高压压汞分析，获得各样品的孔喉大小及分布的特征参数。
本步骤中，利用高压压汞可以分析致密砂岩储层中孔喉半径大小，反映样品中不同尺度孔喉的分布情况。
S5：根据各样品的孔喉大小及分布的特征参数确定实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限。
本步骤中，首先根据高压压汞分析结果，分别绘制各样品的累积进汞饱和度、累积渗透率贡献、进汞饱和度分量及渗透率贡献比例随孔喉半径的分布曲线。其中，累积进汞饱和度表示各个孔喉半径区间进汞量的总和；累积渗透率贡献表示各个孔喉半径区间渗透率贡献值的总和；进汞饱和度分量表示某一孔喉半径区间进汞量的总和；渗透率贡献比例表示各个孔喉半径区间的渗透率贡献值所占的比例。
其次，分别将代表发生过原油充注与未能发生原油充注的典型样品的上述曲线绘制于同一坐标系中。
再者，针对各坐标系中发生过原油充注与未发生过原油充注样品的上述曲线分布特征对比，确定二者的分界孔喉半径值，即为实际地层条件下致密砂岩油气充注孔喉半径下限值。
S6：检验实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限。
本步骤可以检验步骤S5确定的致密砂岩原油充注孔喉半径的下限值，具体的检验方法是利用场发射扫描电镜和环境扫描电镜观察发生过原油充注的样品，分析各孔喉中的原油赋存特征，并结合能谱分析，进一步确定不同尺寸孔喉中原油赋存情况；利用扫描电镜中图像分析软件的测量工具，对含有原油的孔喉和不含原油的孔喉进行系统测量，确定含油孔喉的大小，验证上述致密砂岩油气充注孔喉半径下限值。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，以下将结合具体实施例进行说明。
以吉林油田某地区白垩系泉头组四段致密砂岩油气储层为例，致密砂岩油充注孔喉半径下限的确定和检验如下所述。
S1：在研究区石油地质条件精细研究的基础上，选取R59井中岩石矿物组分、烃源岩质量、源储配制关系及其他地质条件相同或相近的典型致密砂岩储层样品。
S2：对上述典型致密砂岩储层样品进行定量颗粒荧光分析，测试各样品的定量颗粒荧光指数(QGF指数)，确定研究区的定量颗粒荧光指数的基线值。
由图1可以看出，研究区的定量颗粒荧光指数基线值为4。
S3：根据各样品的定量颗粒荧光指数结合研究区的定量颗粒荧光指数的基线值，区分发生过原油充注与未发生过原油充注的样品。
参见图1，具体来说，定量颗粒荧光指数大于4时，表示样品发生过原油充注，而定量颗粒荧光指数小于或等于4时，表示样品未能发生原油充注。
S4：对上述发生过原油充注与未发生过原油充注的样品进行高压压汞分析，获得各样品的孔喉大小及分布的特征参数。
参见图2，针对不同定量颗粒荧光指数的5块典型致密砂岩样品，其中R59-1与R59-2定量颗粒荧光指数为4，R59-3、R59-4、R59-5的定量颗粒荧光指数分别为5.2，7.2，5.8；分别开展高压压汞分析实验，获得各样品的孔喉大小及分布等特征。
S5：根据各样品的孔喉大小及分布的特征参数确定实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限。
具体步骤如下：
首先，根据高压压汞分析结果，分别绘制各样品的累积进汞饱和度、渗透率累积贡献、进汞饱和度分量及渗透率贡献比例等随孔喉半径的分布曲线，具体参见曲线参见图2。
其次，分别将代表发生过原油充注的R59-3、R59-4、R59-5与未能发生原油充注的R59-1与R59-2样品的上述曲线绘制于同一坐标系中，参见图2；
再次，针对各坐标系中R59-3，R59-4，R59-5与R59-1、R59-2样品的上述曲线分布特征对比，确定二者的分界孔喉半径值，即可作为实际地层条件下致密砂岩原油充注的孔喉半径下限值。
图2的对比表明，研究区实际地层条件下，原油充注的孔喉半径下限约为0.25μm。
S6：检验实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限。
首先，利用场发射扫描电镜和环境扫描电镜观察发生过原油充注的样品，分析各孔喉中的原油赋存特征，并结合能谱分析，进一步确定不同尺寸孔喉中油膜分布情况，参见图3，其中箭头指示方向为油膜；
其次，利用扫描电镜中图像分析软件的测量工具，对含有原油的孔喉和不含原油的孔喉进行系统测量，确定含油孔喉的大小，图3的结果表明直径约为0.5μm-0.6μm的孔隙中以及宽度约为0.5μm-0.8μm的孔喉中均发现了油膜的存在，能谱分析显示出了明显碳峰，并且油膜厚度向孔喉半径增大的方向增加；而直径小于约0.5μm的喉道空间中无油膜的存在。通过上述检验充分说明了本发明的致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法准确、高效、简单易行、成本低、可操作性强、可重复性实验，并且能够较好的反应实际地层条件信息，具有很好的实用性。因此，本发明的致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法能够为致密砂岩油储量计算、有利勘探区预测、开发目标优选等提供重要的理论依据与技术支持。

Claims (5)

1.致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)选取研究区的典型致密砂岩储层样品；
(2)对上述典型致密砂岩储层样品进行定量颗粒荧光分析，测试各样品的定量颗粒荧光指数，确定研究区的定量颗粒荧光指数的基线值；
(3)根据各样品的定量颗粒荧光指数结合研究区的定量颗粒荧光指数的基线值，区分发生过原油充注与未发生过原油充注的样品；
(4)对上述发生过原油充注与未发生过原油充注的样品进行高压压汞分析，获得各样品的孔喉大小及分布的特征参数；
(5)根据各样品的孔喉大小及分布的特征参数确定实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限；
(6)检验实际地层条件下的致密砂岩油气充注孔喉半径下限。
2.根据权利要求1所述的致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体操作为，在研究区石油地质条件精细研究的基础上，选取研究区的岩石矿物组分、烃源岩质量、源储配制关系及其他地质条件相同或相近的典型致密砂岩储层样品。
3.根据权利要求1或2所述的致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，其特征在于，所述步骤(3)区分发生过原油充注与未发生过原油充注的样品的标准为:定量颗粒荧光指数大于基线值时，表示样品发生过原油充注；定量颗粒荧光指数小于或等于基线值时，表示样品未能发生原油充注。
4.根据权利要求3所述的致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，其特征在于，所述步骤(5)的确定方法为：
①根据高压压汞分析结果，分别绘制各样品的累积进汞饱和度、累积渗透率贡献、进汞饱和度分量及渗透率贡献比例随孔喉半径的分布曲线；
②分别将代表发生过原油充注与未能发生原油充注的典型样品的上述曲线绘制于同一坐标系中；
③针对各坐标系中发生过原油充注与未发生过原油充注样品的上述曲线分布特征对比，确定二者的分界孔喉半径值，即为实际地层条件下致密砂岩油气充注孔喉半径下限值。
5.根据权利要求3所述的致密砂岩油气充注孔喉半径下限的确定方法，其特征在于，所述步骤(6)的检验方法为：
①利用场发射扫描电镜和环境扫描电镜观察发生过原油充注的样品，分析各孔喉中的原油赋存特征，并结合能谱分析，进一步确定不同尺寸孔喉中原油赋存情况；
②利用扫描电镜中图像分析软件的测量工具，对含有原油的孔喉和不含原油的孔喉进行系统测量，确定含油孔喉的大小，验证上述致密砂岩油气充注孔喉半径下限值。
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