低孔隙度低渗透率岩石孔隙度与渗透率关系研究

低孔隙度低渗透率岩石孔隙度与渗透率关系研究

邵维志1，解经宇2，迟秀荣1，李俊国3，吴淑琴3，肖斐1

【摘 要】摘要：孔隙度越高渗透性越好的观点一直指导中－高孔隙度渗透率储层生产作业，但在低孔隙度低渗透率储层中常出现与该观点相违背的现象，孔隙度基本一致的储层产能差异非常大。通过256块岩样实验发现，低孔隙度低渗透率岩石的渗透率受总孔隙度控制作用不明显，传统的孔隙度—渗透率计算方法已经不再适用；低孔隙度低渗透率岩石渗透率主要受控于孔隙结构，不同孔径尺寸孔隙对渗透率贡献不同，渗透率大小受孔径尺寸大小及其相对应孔隙的比例高低共同控制。提出利用核磁共振测井刻画孔径尺寸区间，根据岩石压汞实验中的孔隙分布直方图数据，参考实验室毛细管压力测量孔隙半径（R）分级方法，将孔隙分为4个区间，分别建立4个区间孔隙与岩样渗透率交会图。利用区间孔隙度计算渗透率的方法不仅提高了低孔隙度低渗透率储层渗透率计算精度，同时也是对传统公式的改进和完善，对低孔隙度低渗透率储层产能评价有很好的指导作用。 【期刊名称】测井技术 【年(卷),期】2013(037)002 【总页数】5

【关键词】核磁共振测井；低孔隙度；低渗透率；孔径尺寸；区间

0 引 言

渗透率是储层评价的重要参数之一。长期以来测井专家提出了许多利用测井资料计算渗透率的方法和模型，但是还没有一种测井方法可以直接计算渗透率，所有的方法只能采用一些统计性关系式，都存在其使用局限性［1］。实际生产

中使用最多的就是Timur公式，测井行业一直利用该公式估算储层渗透率，并据此得到储层孔隙度越高渗透性越好的观点，进而应用该观点评价储层储集性能的好坏。然而，在低孔隙度低渗透率储层中常出现与该观点相违背的现象，孔隙度基本一致的储层产能差异非常大。通过对渤海湾歧口凹陷8个区块沙河街组256块岩样实验室孔隙度和渗透率关系统计发现，在均质高孔隙度高渗透率储层，孔隙度与渗透率相关性很好，符合Timur公式关系。随着孔隙度的降低，孔－渗关系越来越复杂；当储层为低孔隙度低渗透率时，相近孔隙度下其渗透率相差达到近4个数量级；相近渗透率下，孔隙度相差10%以上。显然，Timur公式已不再适应于低孔隙度低渗透率储层中渗透率的评价。

核磁共振测井技术的出现使通过测井计算渗透率的方法有了很大的改善。目前普遍应用的是Coates束缚水－渗透率模型和SDR弛豫时间－渗透率模型［2－3］。分析这些模型不难发现，要利用核磁共振测井资料准确计算储层渗透率必须准确确定储层孔隙度和束缚水饱和度，而束缚水饱和度的确定主要依赖于核磁共振测井T2截止值的求取，实验室确定T2截止值的方法相对比较准确，但受到数量的限制无法推广，实际生产中只能采用经验值。一般砂岩选取33ms，这一数值与储层真实情况并不符合，从而造成计算误差，尤其对于低孔隙度低渗透率储层，误差更大。

本文通过对实验室常规孔隙度渗透率及压汞数据分析发现，低孔隙度低渗透率岩石的渗透率与孔隙结构关系密切，孔径大小不同的孔隙与渗透率的关系不同；除了总孔隙度以外，渗透率主要受孔径大小及其相对应的孔隙比例高低共同控制。在此基础上，提出了利用核磁共振测井刻画孔径尺寸区间，利用区间孔隙度计算渗透率的方法。该方法不仅提高了低孔隙度低渗透率储层渗透率计算精

度，同时也是对传统公式的改进和完善，对今后低孔隙度低渗透率储层产能评价有很好的指导作用。

1 低孔隙度低渗透率岩石孔－渗关系研究

为了研究低孔隙度低渗透率岩石孔－渗关系，根据岩石压汞实验中的孔隙分布直方图数据，参考实验室毛细管压力测量孔隙半径（R）分级方法，将孔隙分为4个区间，分别为R＜0.1μm、0.1μm≤R≤1μm、1μm＜R≤10μm和R＞10μm（见图1）。对同一岩样分别计算它在4个区间下的孔隙含量，定义该孔隙含量为区间孔隙，分别建立4个区间孔隙与岩样渗透率交会图（见图2），其中图2（a）为孔隙半径大于10μm所对应的区间孔隙与渗透率关系，图2（b）为孔隙半径介于1～10μm之间所对应的区间孔隙与渗透率关系图，图2（c）为孔隙半径介于0.1～1μm之间所对应的区间孔隙与渗透率关系，图2（d）为孔隙半径小于0.1μm所对应的区间孔隙与渗透率关系。图2中所用数据点其孔隙度低于15%，渗透率低于50mD＊ 非法定计量单位，1mD＝9.87×10－4μm2，下同。分析图2（a）数据和图2（b）红线以下数据可知，当岩石中存在大孔径孔隙时，其渗透率会迅速增大。但是，由于其孔隙含量或者说它在总孔隙空间中所占比例太小（图2中可以看到点基本都落在0附近），以至于它的存在还不足以引起渗透率的变化，所以认为该部分对渗透率基本上没有贡献。分析图2（b）红线以上数据可以看出，随着孔隙半径1～10μm区间孔隙含量的增加，岩石渗透率增大，二者呈现正相关关系；从图2（c）中可以得到，随着孔隙半径0.1～1μm区间孔隙含量的增加，渗透率也是增大的，二者呈现正相关关系；但是，孔隙半径1～10μm区间孔隙主要对大于1mD的渗透率有贡献，而孔隙半径0.1～1μm区间孔隙主要对0.01～1mD之间渗透率有贡献；