报告0510 02(打印版)

江苏油田分公司地质科学研究院 密级：商密 ▲ 科研项目成果报告 合同编号：G071610ZS0074

沙7断块低渗透油藏孔隙结构特征及

化学驱先导实验研究

江苏油田分公司地质科学研究院

西北大学地质学系 2011年5月

项目名称：沙7断块低渗透油藏孔隙结构特征及化学驱先导实验

研究

委托单位：江苏油田分公司地质科学研究院 承担单位：西北大学地质学系 单位行政负责人： 单位技术负责人： 项目负责人：孙 卫

报告编写人：孙 卫、张 奉、王 越

主要研究人员：孙 卫、张 奉、王 越、魏 虎、吴彦君、琚惠姣、

高 洁、周 丹、康力伟、师调调、任大中、石鲁豫、马永平、马二平、尹红佳、

研究起止时间：2010年4月-2011年5月

江苏油田分公司地质科学研究院

西北大学地质学系 2011年5月

摘 要

本课题通过多种实验方法和技术沙7断块E1f31储层的孔隙结构和渗流特征进行了研究，并结合储层的沉积、成岩作用等对孔隙结构和渗流特征的影响因素进行了综合分析，同时利用真实砂岩微观模型水驱油实验对微球+表活剂驱的驱替特征进行了现象观察和定量分析，为油田下一步开发方案的制定提供了理论依据。

通过研究，取得以下4项研究成果：

1. 通过铸体薄片及扫描电镜观察研究发现，沙7断块E1f31储层主要孔隙类型是粒间孔（包括原生粒间孔和溶蚀粒间孔）及骨架颗粒溶孔，有少量晶间孔，偶见颗粒裂隙；喉道类型以点状喉道（可变断面收缩部分）为主，次为片状或弯片状喉道；孔隙组合类型主要为溶孔-粒间孔型。

2. 根据常规压汞和恒速压汞实验结果得出，E1f31储层4号小层孔喉组合为中孔-中细喉型，孔喉分选相对较好，岩心样品的主流喉道半径为1.83μm；6号小层孔喉组合为大孔-粗喉型，孔喉分选相对较差，两块岩心样品的主流喉道半径分别为7.27μm和6.78μm。

3. 根据核磁共振可动流体饱和度分析，4号小层岩心样品的可动流体饱和度为30.95%，6号小层两块岩心样品的可动流体饱和度分别为53.03%和61.85%；若单以可动流体饱和度高低为标准，4号小层属于Ⅳ类（较差）储层，6号小层属于Ⅱ类（较好）储层。可动流体饱和度随渗透率的增大而增大，而对于物性相差不大的岩心样品，不同的粘土矿物含量及类型是导致可动流体饱和度差异的主要因素。

4. 通过真实砂岩微观模型实验发现，微球+表活剂驱能不同程度地提高驱油效率：4号小层孔喉分选相对较好，孔隙结构非均质性弱，驱油效率提高幅度不大；6号小层孔喉分选相对较差，孔隙结构非均质性强，微球调剖作用发挥明显，驱油效率提高幅度较大。

关键词：孔隙结构 主流喉道半径 渗流特征 可动流体饱和度 微球+表活剂驱

目 录

0 前言 ........................................................................................................................................ 1 0.1 研究目的及意义 ............................................................................................................. 1 0.2 研究内容、研究思路及技术路线 ................................................................................. 1 0.3 主要工作量统计 ............................................................................................................. 2 0.4 主要研究成果 ................................................................................................................. 2 1 储层成岩作用研究 ................................................................................................................ 6 1.1 储层岩石学特征 ............................................................................................................. 6 1.2 成岩作用类型 ................................................................................................................. 7 1.2.1 压实作用 .................................................................................................................. 7 1.2.2 胶结作用 .................................................................................................................. 8 1.2.3 溶蚀作用 ................................................................................................................ 12 小结 ...................................................................................................................................... 14 2 储层孔隙结构研究 .............................................................................................................. 15 2.1 孔喉类型 ....................................................................................................................... 15 2.1.1 孔隙类型 ................................................................................................................ 15 2.1.2 孔隙组合类型 ........................................................................................................ 17 2.1.3 喉道类型 ................................................................................................................ 18 2.1.4 图像孔隙特征 ........................................................................................................ 18 2.2 常规压汞的孔隙结构研究 ........................................................................................... 20 2.2.1 毛管压力曲线特征 ................................................................................................ 21 2.2.2 孔隙结构特征参数 ................................................................................................ 24 2.3 恒速压汞的孔隙结构研究 ........................................................................................... 25 2.3.1 恒速压汞实验原理 ................................................................................................ 26 2.3.2 实验结果及分析 .................................................................................................... 26 小结 ...................................................................................................................................... 31 3 储层渗流特征研究 .............................................................................................................. 33 3.1 油水相渗特征 ............................................................................................................... 33 3.1.1 相渗曲线特征参数 ................................................................................................ 34 3.1.2 相渗曲线形态特征 ................................................................................................ 38 3.2 核磁共振可动流体实验研究 ....................................................................................... 39 3.2.1 实验原理简介 ........................................................................................................ 39 3.2.2 核磁共振实验结果 ................................................................................................ 39 3.2.3 可动流体饱和度影响因素分析 ............................................................................ 41

小结 ...................................................................................................................................... 44 4 化学驱实验研究 .................................................................................................................. 46 4.1 常规水驱油实验研究 ................................................................................................... 46 4.1.1 模型制作和实验装置 ............................................................................................ 46 4.1.2 实验岩心和流体 .................................................................................................... 47 4.1.3 实验步骤及实验现象观察 .................................................................................... 47 4.2 微球+表活剂驱研究 ..................................................................................................... 52 4.2.1 实验方法及步骤 .................................................................................................... 52 4.2.2 实验现象观察及结果分析 .................................................................................... 53 小结 ...................................................................................................................................... 57 5 实验综合对比分析及开发建议 .......................................................................................... 58 6 结论及建议 .......................................................................................................................... 61 6.1 结论 ............................................................................................................................... 61 6.2 建议 ............................................................................................................................... 62 参考文献 .................................................................................................................................. 63 致谢 .......................................................................................................................................... 67

0 前言

0.1 研究目的及意义

本课题的研究对象为沙7断块E1f31储层，其物性总体较差，孔隙度平均值为22.1%，渗透率平均值为47.7×10-3μm2，为中孔、中低渗储层。本课题通过多种实验方法和技术对研究区目的储层的孔隙结构和渗流特征进行研究，并结合储层的沉积、成岩作用等对孔隙结构和渗流特征的影响因素进行综合分析，同时利用真实砂岩微观模型水驱油实验对微球+表活剂驱的驱替特征进行现象观察和定量分析，在此基础上，结合储层宏观特征及开发动态资料对油田下一步开发方案的制定提出建议。

储层的孔隙结构是影响储层物性及流体（油、气、水）渗流的主要因素，清楚地认识储层的孔隙结构对油气藏评价及开发都具有非常重要的意义；岩石的渗流特征是储集层最重要的性质，是制约和影响油藏形成和油气田开发效果的重要因素。加强对低渗储层孔隙结构和渗流特征的研究，对低渗油田的合理、高效开发有着极为重要的意义。

0.2 研究内容、研究思路及技术路线

本次研究通过多种实验方法和手段，对沙7断块E1f31储层的孔隙结构和渗流特征进行了研究，并对其影响因素及与物性之间的关系进行了分析；利用真实砂岩微观模型水驱油实验对微球+表活剂驱的驱替特征进行了观察，对实验结果进行了探讨分析；在此基础上，对油田下一步开发方案的制定提出建议。主要研究内容如下：

（1）储层成岩作用研究：通过铸体薄片、扫描电镜、图像粒度分析、X-衍射粘土矿物分析等实验方法对储层的岩石学特征和成岩作用进行研究，并从沉积和成岩作用角度对储层物性的影响因素进行了分析。

（2）储层孔隙结构综合评价：通过铸体薄片、扫描电镜、图像孔隙、常规压汞、恒速压汞等实验方法和技术对储层的孔喉类型、孔喉大小、孔隙结构非均质性等孔隙结构特征进行研究，并分析了孔隙结构对储层物性及储渗能力的影响。

（3）储层渗流特征及其影响因素研究：通过油水相渗实验、真实砂岩微观模型水驱油实验、核磁共振可动流体技术对研究区储层的渗流特征进行研究，并结合图像粒度、X-衍射粘土矿物分析等技术探讨束缚水饱和度、可动流体饱和度的影响因素，与孔隙结构特征相结合分析物性及孔隙结构对油水运动特征的影响。

（4）化学驱实验研究及综合分析：利用真实砂岩微观模型水驱油实验对微球+表活剂驱进行研究，对其驱替特征进行现象观察；并与储层孔隙结构研究成果相结合，与常规水驱油实验相对比，对其实验结果进行分析。

技术路线见图0-1。

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图0-1 技术路线图

0.3 主要工作量统计

（1）对岩心样品进行了铸体薄片、扫描电镜、图像孔隙、粒度分析、X-衍射粘土矿物分析、高压压汞、常规物性分析、油水相渗、恒速压汞、核磁共振等相关分析化验，获得了138张铸体薄片照片，105张扫描电镜照片，18份图像孔隙资料，6份粒度分析资料，9份X-衍射粘土矿物分析资料，5块有效常规压汞实验样品数据，4块有效油水相渗实验样品数据，3块核磁共振及恒速压汞实验样品数据。样品分析测试项目分布见表0-1。

（2）制备17块真实砂岩微观模型，进行了真实砂岩微观模型水驱油实验及微球+表活剂驱实验研究，获得了10块样品的完整有效资料（包括录像、照片及最终实验数据）。

0.4 主要研究成果

（1）沙7断块E1f31储层砂岩石英含量41.5%～55.7%，平均49.03%；长石含量27.3%～46.5%，平均37.79%；岩屑9.4%～17.6%，平均12.12%；主要岩石类型为长石砂岩、岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩，成分成熟度中等偏低。碎屑颗粒粒级分布为细砂、极细砂和粗粉砂，颗粒分选程度中等到好；磨圆程度以次棱状为主，次圆-次棱状次之；岩石胶结类型以孔隙式胶结为主，接触-孔隙式次之，还可见少量接触式胶结和基底-孔隙式胶结；主要胶结物有高岭石、伊利石、伊/蒙混层、绿泥石、硅质、铁方解石、铁白云石等，偶见黄铁矿等。

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压实作用的强度主要取决于沉积物的埋深，随着埋藏深度增加，压实程度增强，储集层的孔隙度和渗透率都不断下降。另外还与沉积物本身的性质有关，包括粒度、分选、塑性、杂基含量等。在埋深相同的情况下，沉积物越细、分选越差、塑性越高、杂基含量越高，压实作用强度越大。 1.2.2 胶结作用

胶结作用是自生矿物的沉淀堵塞粒间体积的过程，胶结作用总是导致粒间孔隙度降低，但有些情况下又为溶解作用提供物质基础。研究区储层在沉积后不久，伴随着压实作用的进行便发生了石英的早期加大和碳酸盐的早期胶结；随次生溶蚀作用产生了次生高岭石；次生溶蚀作用之后，伊利石和绿泥石普遍生成。

沙7断块E1f3储层胶结物含量5.5%~17.5%，平均9.00%，常见的胶结物有粘土矿物胶结物、硅质胶结物、碳酸盐胶结物等，各胶结物相对含量分布如图1-3所示。

7.1122.802.142.3532.043.1314.9015.53高岭石伊-蒙混层伊利石绿泥石硅质铁方解石铁白云石黄铁矿

图1-3 研究区胶结物类型及含量饼状图（铸体薄片）

1、粘土矿物胶结

沙7断块E1f31储层粘土矿物绝对含量为3.22%~5.57%，平均4.31%，主要包括高岭石、伊利石、伊-蒙混层和绿泥石，其相对含量见表1-2。

表1-2 粘土矿物相对含量统计表（X-衍射）

粘土矿物类型 最大值 最小值 平均值 K（%） 53.24 41.29 49.35 I/S（%） 30.69 17.57 23.57 I（%） 27.44 11.78 22.50 C（%） 12.43 1.59 4.58 （1）高岭石

本研究区岩浆活动强烈，基性岩浆的侵入使未成熟的高有机质丰度的烃源岩温度升高，产生有机酸，长石、石英等碎屑矿物可直接蚀变为高岭石，或长石受酸性水淋滤后在Al3+、Si2+富集到一定程度时,从水介质中直接析出高岭石[68]。因此高岭石在研究区普

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遍存在，是储层中含量最高的粘土矿物，相对含量为41.29%~53.24%，平均49.35%。扫描电镜下可见高岭石常呈完整的假六边形自形晶体，组成蠕虫状和书页状集合体以分散质点状充填于粒间孔隙和骨架颗粒溶孔，也可见到分布在颗粒周边呈环边状胶结的高岭石，其完全堵塞孔隙的情况较为少见，晶体间存在大量微孔隙（图1-4）。

沙7-34井，2143.0m

图1-4 研究区高岭石胶结物

沙11井，2177.8m

（2）绿泥石

随有机质热演化程度的提高，泥岩镜质体反射率升高，泥岩热演化过程中水介质的Ph值随之变高，水介质由酸性变为碱性，高岭石部分演化为绿泥石。绿泥石在研究区储层中的含量较少，占粘土矿物中的1.59%~12.43%，平均4.58%。扫描电镜下，多以叶片状或针叶状分布于粒间或附着在颗粒表面（图1-5）。

沙7-2井，2120.6m

图1-5 研究区绿泥石胶结物

沙11井，2178.9m

（3）伊∕蒙混层

伊∕蒙混层在粘土矿物中的相对含量为17.57%~30.69%，平均23.57%，多以孔隙充填和孔隙衬垫的形式出现（图1-6）。

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沙7-34井，2108.2m

沙7-34井，2123.4m

图1-6 研究区伊/蒙混层胶结物

（4）伊利石

伊利石在粘土矿物中的相对含量为11.78%~27.44%，平均22.50%，呈毛发状、丝状、片状或卷曲片状垂直或围绕碎屑颗粒分布，或呈从孔隙一端向另一端生长的搭桥状。

研究区储层不同产状的粘土矿物对储层物性的影响不同：分散质点式充填的高岭石，减小了砂岩的孔隙度，同时使原始粒间孔隙变成被许多松散的质点所分割的微细孔隙，但对渗透率的影响相对较小；薄膜式、衬垫式的绿泥石和大部分伊-蒙混层粘土的存在大大减小了孔隙的有效半径，从而降低了储层渗透率；搭桥式分布的伊利石使砂岩原来的粒间孔隙被肢解切割，变得迂回曲折，成为粘土矿物晶粒之间的微细孔隙，同时由于纤维状伊利石具有很大的比表面，极大的降低了渗透率。

2、硅质胶结

硅质胶结主要主要表现为石英、长石的次生加大以及以自生石英晶体形式产出在碎屑石英颗粒表面、粒间孔壁和粒内溶孔中（图1-7）。

石英次生加大在本区储层较为发育，含量为1%~3%，铸体薄片和阴极发光可见到石英颗粒连续或不连续的加大边，分无色和棕色两期加大，第一期较为发育，第二期较少见；扫描电镜下可见第一期自生加大是沿石英碎屑颗粒边缘生长的自生石英，第二期为充填孔隙的石英小晶体。长石的次生加大并不普遍，仅在个别井点发现。

石英自生加大使孔隙充填程度提高，孔隙度降低，并使储层喉道缩小，渗滤能力变差，有时可见加大边普遍存在而使石英颗粒呈紧密镶嵌接触，从而影响了储层的物性。

3、碳酸盐胶结物

本区储层的碳酸盐胶结物主要是铁方解石，还有少量铁白云石，其含量变化范围较大，从0~12%。显微镜下可见铸体薄片中铁白云石被染成蓝色，粉晶状充填孔隙；铁方解石被染成紫红色，多以粗晶状或连晶状充填孔隙，有时对长石和岩屑及粘土基质进行交代（图1-8）。当碳酸盐含量较高时，孔隙基本上被充填，或呈孤立分布，连通性很差。

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石英次生加大

（沙7-34井，2145.8m，单偏光，200×）

长石的钠长石加大边

（沙7-34井，2111.6m，单偏光，200×）

微晶石英

（沙7-2井，2116.2m）

微晶石英

（沙11井，2178.9m）

图1-7 研究区硅质胶结现象

铁方解石胶结

（沙7-34井，2143.0m，单偏光，100×）

铁白云石胶结

（沙7-1井，2126.0m，单偏光，200×）

图1-8 研究区碳酸盐胶结物

储层物性随碳酸盐胶结物含量增大而明显变差，但不同期次和不同含量的碳酸盐胶结物对储层物性的影响各不相同。早期的碳酸盐胶结作用可以有效的抑制压实作用，使压实作用对原生孔隙的破坏大为减少；而且适量的早期的碳酸盐胶结物还可以为晚期溶蚀提供物质基础，本区有机酸溶蚀作用及粘土矿物转化产生的酸性水的溶蚀作用使储层

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溶蚀孔隙较为发育；而过量的早期胶结则又往往完全封闭了原生粒间孔隙，使得晚期孔隙间流体无法进行有效流动，酸性水难以进入而影响溶蚀作用的进行；晚期碳酸盐胶结物充填使储层物性变差，破坏储层的储集性能。

此外，在本区储层个别井点样品中还可见到黄铁矿充填孔隙的现象，扫描电镜下其集合体呈球粒状（图1-9）。在所见样品中含量不高，不超过1%，其对储层物性不会造成明显影响。

沙11井，2178.9m

图1-9 球粒状黄铁矿

沙7-2井，2147.0m

4、胶结物总量与物性关系

研究发现，除碳酸盐胶结物含量与物性的关系较显著外，本区单一的胶结物含量与物性相关性并不是很好，但对胶结物总量与物性相关性的统计研究表明（图1-10），物性随胶结物总量增大而降低的趋势明显。

30251000渗透率（×10-3μm2）010203040100孔隙度（%）201510501010.1010203040胶结物含量（%）

胶结物含量（%）

图1-10 孔隙度、渗透率与胶结物含量关系

1.2.3 溶蚀作用

通过铸体薄片和扫描电镜观察，发现本区E1f31储层被溶蚀的骨架颗粒主要是长石和岩屑，少量石英颗粒的边缘也略具溶蚀呈港湾状，碳酸盐和粘土矿物胶结物等也具有一定程度的溶蚀。溶蚀作用对本区储层的改造作用很大，溶蚀作用的强烈发育可使颗粒

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1000进汞曲线100退汞曲线10压力（MPa）10.10.010.001100806040200饱和度（%）5040进汞饱和度渗透率贡献 频率（%）302010010010半径（μm）10.10.01 5号样品（沙7-34井，2143.2m） （Φ：11.6%；K：0.11×10-3μm2）

图2-9 毛管压力曲线、进汞量及渗透率贡献分布

Ⅲ类（图2-9中的5号样品）：毛管压力曲线相对地偏向图的右上方，表明其孔喉大小分布偏于细孔喉；样品曲线平台段明显，表明其孔喉分选性很好。进汞量分布显示，两块样品进汞集中的喉道半径分布范围为0.03μm~0.5μm，孔喉半径分布为单峰。测试数据显示，其排驱压力高，为1.479MPa；孔喉分选好，分选系数分别为0.142；渗透率为0.11×10-3μm2。

此外，从图2-9的进汞量和渗透率贡献的喉道半径分布特征可以看出，进汞量与渗透率贡献值并不匹配：进汞量分布的喉道范围比渗透率贡献分布的喉道范围更宽，对分选性不好的样品尤其如此；进汞量曲线的递增总是滞后于渗透率贡献曲线的递增，且其幅度低于渗透率贡献递增的幅度；渗透率贡献分布比进汞量分布更偏向粗喉道一端。这说明，较为粗大的孔喉尽管占据着较小体积，但对渗透率贡献较大；而占据着较多体积的较为细小的喉道对多孔介质的渗透率贡献较小，甚至没有贡献。以3号样品（沙7-2井，2120.6m）为例，大于3.75μm的喉道所控制的孔隙体积进汞量仅占总进汞量的28.55%，却贡献了81.82%的渗透率；小于1.5μm的喉道所控制的孔隙体积进汞量占总进汞量的42.43%，仅贡献了1.16%的渗透率。由此可见，大喉道对储层渗流能力的贡献更大，而中、小喉道则对储集能力的贡献更大一些。

将三类进汞毛管压力曲线绘制在一张图中，进行直观对比，如图2-10所示。

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10010Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类压力（MPa）10.10.010.0011009080706050403020100汞饱和度（%）

图2-10 研究区毛管压力曲线分类图

2.2.2 孔隙结构特征参数

表征孔隙结构的参数可以分为三大类：反映孔喉大小的参数、反映孔喉分选程度的参数、反映孔喉连通性和控制流体运动特征的参数。本次研究结合样品特征对这三类参数进行了甄选，选取了9个参数对研究区储层的孔喉特征进行了表征，分述如下：

反映孔喉大小的参数主要有最大连通喉道半径、中值喉道半径、平均喉道半径。最大连通喉道半径（Rmax）是水银进入孔隙网络时最先突入的喉道大小，是与排驱压力（Pd）相对应的喉道半径；中值喉道半径（R50）是实验中与饱和度中值压力（P50）对应的喉道半径，其代表分布处于最中间的孔喉半径，该值越大，储层孔隙结构越好；平均喉道半径（R）为各进汞区间所对应的喉道半径对进汞量的加权平均值（公式2-1）。

Ri?Si?R? （2-1） ?S?i反映孔喉分选程度的参数主要有分选系数、均值、相对分选系数、歪度系数、峰态和均质系数。本次研究中选取了分选系数和均质系数来反映孔喉的分选程度。分选系数（SP）是反映孔喉大小分布集中程度的参数（公式2-2），当具有某一等级的孔隙喉道在总孔隙中占绝对优势时，其分选系数愈接近0，表明其孔喉分选程度好，毛管压力曲线就会出现一个平台，反之孔喉分选性差，毛管压力曲线倾斜；均质系数（?）是假设孔隙介质是由许多大小不一的孔喉组成，每个喉道半径（Ri）相对于最大喉道半径（Rmax）

R的偏离程度为i，每个Ri的偏离程度对饱和度Si的加权为总的偏离程度，用均质系

Rmax数?来表征（公式2-3），?的变化范围为0

?n?SP???fi(x?xi)2/100??i?1?1/2 （2-2）

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??Ri?Si?i?1Rmaxn??Si?1n （2-3）

i反映孔喉连通性和控制流体运动特征的参数有排驱压力、汞饱和度中值压力、最大进汞饱和度、最小非饱和的孔隙体积、退汞效率、平均孔喉体积比、结构系数、特征结构参数。本次研究中所选取的参数有排驱压力、汞饱和度中值压力、最大进汞饱和度和退汞效率。排驱压力（Pd）为非润湿性的前沿曲面突破孔隙喉道而连续地进入岩样时的压力，一般来说渗透率越高，其排驱压力越低；汞饱和度中值压力（P50）是当汞饱和度为50%时所对应的毛管压力值，它是毛管压力分布趋势的亮度，在实际生产中可作为油气产出能力的标志，其值越小，表明岩石对油的渗流能力越好，具有高的生产能力；最大进汞饱和度（Smax）指达到最大注入压力时的最终进汞饱和度，反映了储层的储集能力和渗流能力；退汞效率（We）指在限定压力范围内，从最大注入压力降到最小压力时，从岩样中退出的水银体积占降压前所注入水银总体积的百分数，它反映了非润湿相毛细管效应采收率。。

对研究区压汞样品的孔喉特征参数进行了统计（表2-2），发现与毛管压力曲线的分类相对应，孔喉特征参数也相应地分为差别明显的三类，随渗透率降低，孔喉半径基本呈随之减小的趋势，排驱压力与中值压力也基本呈现随之增大的趋势。

表2-2 研究区压汞样品孔喉特征参数统计表 样品 序号 1 2 3 4 5 Φ(%) 22.2 23.1 14.5 20.6 11.6 K -32(×10μm) 348.1 879.2 18.99 40.14 0.11 Rmax (μm) 150 350 7.00 50 0.51 R50 (μm) 15 75 1.76 1.97 0.22 R(μm) 3.55 3.55 2.10 3.60 0.24 SP 4.05 3.47 2.83 3.09 0.14 ? 0.23 0.24 0.27 0.25 0.37 Pd (MPa) 0.005 0.002 0.107 0.009 1.479 P50 (MPa) 0.05 0.01 0.43 0.38 3.49 Smax (%) 88.92 88.91 90.95 92.54 80.92 We (%) 46.90 37.25 40.94 41.42 22.78 从上表中还可发现：（1）进汞饱和度最大的是Ⅱ类曲线对应的3号、4号样品，这两块样品孔喉较大，孔喉分选中等；（2）Ⅰ类曲线对应的1号、2号样品孔喉最大，孔喉分选性最差，其进汞饱和度较高；（3）Ⅲ类曲线对应的5号样品孔喉非常小，因此尽管其孔喉分选性较好，但进汞饱和度和退汞效率均为最低，铸体薄片镜下观察显示，5号样品由于铁方解石呈连晶状充填孔隙，使其孔隙结构变差。由此可见，储层的储集及渗流能力既与孔喉大小相关，也与孔喉分选性相关，单一方面的优势并不是其成为优质储层的充分条件。

2.3 恒速压汞的孔隙结构研究

流体沿孔隙系统流动时，将要经历一系列交替的孔隙和喉道，所有的孔隙都受与其连通的喉道所控制，因此喉道的大小和分布是影响储集层的储渗能力的主要因素，确定

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喉道的大小分布是储层孔隙结构研究的重要问题。

常规压汞实验采用的是恒压法，给出的是某一级别的喉道所控制的孔隙体积，无法提供关于喉道大小和数量的信息；而恒速压汞技术可以对多孔介质的孔隙和喉道的大小和数量进行直接测量，同时给出孔隙中孔隙和喉道的信息。 2.3.1 恒速压汞实验原理

恒速压汞是以极低的恒定速度向多孔介质中注入汞，通过监测进汞时的压力涨落来获取孔隙空间结构的详细信息。其基本的理论假设是在进汞过程中接触角和界面张力保持不变，汞液前缘经历的每个孔隙形状的变化，都会引起毛细管压力的改变，汞进入岩石孔隙的过程受喉道控制，依次由一个喉道进入下一个喉道。因进汞速度低，可近似保持准静态进汞过程，在这样的过程中，当汞突破喉道的限制进入孔隙时，汞在孔隙空间内以极快的速度发生重新分布，从而产生一个压力降落，之后压力回升至把整个孔隙填满，再进入下一个喉道。具体过程见图2-11。

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图2-11 恒速压汞孔隙结构及实验原理示意图

该图展示的是压汞过程中汞通过孔隙和喉道的特征及压汞过程中压力的涨落和相应的进汞量的关系。当汞进入喉道1时，压力逐渐上升到一定值，汞突破该喉道进入孔隙1，压力降低，见右图中的第一个压力降落O（1）。汞逐渐将孔隙1充满，压力回升，汞进入下一个次级喉道，汞突破喉道2进入孔隙2，压力再次降低，产生第二个次级压力降落O（2）。依此类推，主喉道控制的所有孔隙将逐渐被填满，直到压力上升到主喉道处的压力，为一个完整的孔隙喉道单元。可通过突破点的压力来确定主喉道半径，由进汞体积来确定孔隙大小。喉道大小及数量在进汞压力曲线上可得到明确的反映。 2.3.2 实验结果及分析

对研究区储层的3块岩心样品进行了恒速压汞实验，样品资料如表2-3所示。1号样品的孔隙度为18.2%，渗透率为3.03×10-3μm2，远小于2、3号样品，其样品密度为2.21 g/cm3，比2、3号样品密度大。2、3号样品的孔隙度分别为26.3%和27.1%，渗透率分别为132.00×10-3μm2和165.00×10-3μm2，样品密度分别为1.98 g/cm3和1.96 g/cm3。

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实验结果显示（表2-4），1号样品渗透率小，其排驱压力大，反映出来的喉道半径小，最终进汞饱和度也低；2、3号样品渗透率大，其排驱压力小，喉道半径大，最终进汞饱和度高。

表2-3 恒速压汞实验样品资料

样品序号 1 2 3 沙7-2 沙11 沙7-34 2121.0 2178.6 2145.8 4 6 4-3 6-1+2 18.2 26.3 27.1 3.03 132.00 165.00 2.21 1.98 1.96 2.10 1.66 1.84 0.38 0.44 0.50 井号 深度 （m） 小层号 油砂体 孔隙渗透率样品密度样品体孔隙体度（%） （×10-3μm2） （g/cm3） 积（cm3） 积（cm3） 表2-4 恒速压汞实验结果数据表 样品序号 1 2 3 排驱压力(MPa) 0.297 0.060 0.058 最大连通喉道半径（μm） 2.48 12.25 12.67 主流喉道半径（μm） 1.83 7.27 6.78 最终进汞饱和度（%） 57.42 70.86 71.28 孔隙进汞饱和度（%） 32.02 40.93 37.72 喉道进汞饱和度（%） 25.37 29.90 33.53 通过恒速压汞实验获得了3块样品的微观孔隙结构信息（图2-12），所得的孔喉特征参数如表2-5所示。对其从喉道、孔隙以及孔喉关系三个方面进行逐项分析。

表2-5 恒速压汞孔喉特征参数 样品有效孔隙体有效喉道体孔隙个数 （个/cm3） 3468 5246 5067 10喉道个数 （个/cm3） 3355 5251 5038 孔隙半径加喉道半径加序号 积（mL/cm3） 积（mL/cm3） 1 2 3 10权平均（μm） 权平均（μm） 153.42 161.55 162.15 1.25 5.78 4.72 0.058 0.108 0.103 0.046 0.079 0.091 1毛管压力Pc (MPa)1总体 总体 0.010.01喉道 孔隙 喉道 孔隙 0.00110090807060504030201000.0011009080706050403020100汞饱和度SHg (%PV) 汞饱和度SHg (%PV)毛管压力Pc (MPa)0.10.1 1号样品（沙7-2井，2121.0m） 2号样品（沙11井，2178.6m）

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110总体 0.01喉道 孔隙 0.0011009080706050403020100汞饱和度SHg (%PV)毛管压力Pc (MPa)0.1

3号样品（沙7-34井，2145.8m） 图2-12 恒速压汞毛管压力曲线

1、喉道特征分析

3个样品的喉道半径分布频率如图2-13所示。由恒速压汞实验得出的喉道特征可以从三个方面进行分析：有效喉道半径及其分布、有效喉道个数和有效喉道体积。

（1）有效喉道半径与渗透率的关系

1号样品的孔隙度为18.2%，渗透率为3.03×10-3μm2，其喉道分布范围在在0.2μm～2.5μm之间，主要喉道分布范围（数量大于300个）的在0.3μm～1.7μm之间，喉道半径对分布频率的加权平均值为1.25μm；2号样品的孔隙度为26.3%，渗透率为132.00×10-3μm2，其喉道分布范围在在1μm～17μm之间，主要喉道分布范围（数量大于500个）的在1μm～10μm之间，喉道半径对分布频率的加权平均值为5.78μm；3号样品的孔隙度为27.1%，渗透率为165.00×10-3μm2，其喉道分布范围在在1μm～19μm之间，主要喉道分布范围（数量大于500个）的在1μm～8μm之间，喉道半径对分布频率的加权平均值为4.72μm。

1号样品与2、3号样品渗透率级别不同，由图2-13可明显看出，其喉道半径分布也相差巨大；2号样品与3号样品二者渗透率级别相同，其喉道半径分布差别不大。

24002100180015002400210018001500频率0246810121416182022频率12009006003000120090060030000246810121416182022喉道半径(μm)

1号样品（沙7-2井，2121.0m）

喉道半径(μm)

2号样品（沙11井，2178.6m）

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2400210018001500频率120090060030000246810121416182022喉道半径(μm)

3号样品（沙7-34井，2145.8m） 图2-13 恒速压汞喉道半径分布图

（2）有效喉道个数与渗透率的关系

1号样品单位体积的有效喉道个数为3355个/cm3，2、3号样品单位体积的有效喉道个数分别为5251个/cm3，5038个/cm3。可见，对渗透率相差巨大的储层岩石来说，其喉道数量也有明显差别。

（3）有效喉道体积与孔隙度、渗透率的关系

喉道体积是喉道半径大小和喉道个数的综合反映。三块样品单位体积的有效喉道体积分别为0.046mL/cm3，0.079mL/cm3，0.091mL/cm3。1号样品喉道体积明显偏小，对于2、3号孔隙度相近、渗透率略有差别的的样品（二者孔隙度分别为26.3%、27.1%，渗透率分别为132.00×10-3μm2、165.00×10-3μm2），可以看出有效喉道体积对渗透率有较明显的影响，有效喉道体积较大的样品渗透率较高。有效喉道体积对孔隙度的影响与后面的孔隙特征相分析相结合结合进行综合论述。

综上所述，岩样的喉道半径越大、喉道个数越多、喉道体积越大，代表喉道发育程度越高，流体在岩样内越容易流动。

2、孔隙特征分析

恒速压汞实验的孔隙发育特征分析可以从有效孔隙半径的大小及其分布、有效孔隙个数、有效孔隙体积等方面来进行。

3个样品的孔隙半径分布均具有接近正态分布的特征（图2-14），可以看出其有效孔隙半径的分布范围和峰值都极为接近。三块样品的主要孔隙半径分布范围分别为90μm～290μm、90μm～300μm、90μm～300μm，孔隙半径加权平均值分别为153.42μm、161.55μm、162.15μm，单位体积岩样内的孔隙个数分别为3469、5246、5067，有效孔隙体积分别为0.057 mL/cm3、0.108 mL/cm3、0.103 mL/cm3。

1号样品的孔隙度（18.2%）明显小于2、3号样品的孔隙度（分别为26.3%和27.1%），由恒速压汞实验可以看出其孔隙半径与2、3号样品相差不大，单位体积岩样的孔隙个数和有效孔隙体积均明显小于2、3号样品；由于孔隙体积是孔隙大小和孔隙数量的函数，因此可见对孔隙度差别较大的样品来说，单位体积内的孔隙数量是影响孔隙度大小

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的主要因素。此外，结合单位体积内的有效喉道体积还可发现，1号样品的有效喉道体积也明显小于另外两个样品。

18001600140012001800160014001200频率频率1000800600400200005010015020025030035040010008006004002000050100150200250300350400孔隙半径(μm)孔隙半径(λm) 1号样品（沙7-2井，2121.0m）

1800160014001200 2号样品（沙11井，2178.6m）

频率10008006004002000050100150200250300350400孔隙半径(μm)

3号样品（沙7-34井，2145.8m） 图2-14 恒速压汞孔隙半径分布图

2号样品的孔隙度（26.3%）较3号样品的孔隙度略小（27.1%），二者的孔隙半径大小、单位体积岩样内的孔隙个数、有效孔隙体积均无可占优势的差异，而观察两块样品的有效喉道体积可发现，2号样品单位体积内的有效喉道体积（0.79 mL/cm3）较3号样品要小（0.91mL/cm3）。由此可见，对孔隙特征差别不大的样品来说，有效喉道体积是引起孔隙度差别的因素。这是因为测试的孔隙度是岩样的孔隙体积与喉道体积之和占整个样品体积的比例，它是孔隙体积与喉道体积的综合反映。

综上所述，可见储层岩石的孔隙度主要受孔隙发育特征的影响，同时也受喉道发育的影响；而对渗透率起控制作用的则只是多孔介质的喉道，与孔隙无关。

3、孔喉关系分析

恒速压汞实验不但能得出有效孔隙半径和有效喉道半径的分布，还能得出岩样的孔喉比的分布情况，图29显示了3个样品的孔喉比分布特征。其峰值分别分布在120、40、50，孔喉比对相应区间上频率的加权平均值分别为223.8、114.6、130.4。

孔隙度最小、渗透率最低的1号样品其孔喉比比2、3号样品明显偏大。当孔喉比较大时，大孔隙被小喉道所控制，油（气）难以通过小喉道，因为此时贾敏效应较强，油（气）要通过小喉道需要克服较大的毛细管阻力。这也是1号样品排驱压力明显大于

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另外两块样品、进汞饱和度明显小于另外两块样品的原因。

40003500300025004000350030002500频率20001500100050000100200300400500600700800900频率20001500100050000100200300400500600700800900孔隙半径/喉道半径孔隙半径/喉道半径

1号样品（沙7-2井，2121.0m）

4000350030002500

2号样品（沙11井，2178.6m）

频率20001500100050000100200300400500600700800900孔隙半径/喉道半径 3号样品（沙7-34井，2145.8m） 图2-15 恒速压汞孔喉半径比分布图

结合前述分析可以发现，1号样品的孔隙半径并不小，而是孔隙数量较少，这是其有效孔隙体积小于其他两块样品的原因，也导致其孔隙度较小；而其喉道半径则明显偏小，喉道数量也较少，这是导致其渗透率较低的原因，也使其孔喉半径比较另外两块样品明显偏大。

小结

（1）沙7断块E1f31储层以次生孔隙发育为特点，岩石平均面孔率为15.1%，主要孔隙类型是粒间孔（占75.8%，包括原生粒间孔和溶蚀粒间孔，因溶蚀作用强烈而无法区分）及骨架颗粒溶孔（占22.2%，包括长石溶孔和岩屑溶孔），有少量晶间孔，偶见颗粒裂隙。孔隙组合类型主要为溶孔-粒间孔型。喉道类型以点状喉道（可变断面收缩部分）为主，次为片状或弯片状喉道。图像孔隙特征显示，研究区储层孔隙属中-大孔隙，均质性一般。

（2）研究区储层的孔隙结构特征根据毛管压力曲线可以分为三类：Ⅰ类排驱压力很低，孔喉半径分布范围较宽且特征复杂，孔喉分布为双峰或多峰，孔喉分选差，渗透率很高，其对应的孔喉半径最大，但分选性最差，其进汞饱和度较高，但退汞效率有所差异，以6号小层的两块样品为典型代表；Ⅱ类排驱压力较低，进汞主要集中在

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1.5μm~7.5μm的喉道所控制的孔隙体积内，孔喉分布为单峰或多峰，孔喉分选中等到差，渗透率较高，其对应的孔喉半径较大，分选中等，进汞饱和度最大，退汞效率高，以4号小层的两块样品为典型代表；Ⅲ类排驱压力很高，进汞主要集中在0.004μm~0.5μm的喉道所控制的孔隙体积内，孔喉分布为单峰，孔喉分选中等到好，渗透率很低，其对应的孔喉半径小，分选好，进汞饱和度和退汞效率均为最低，铸体薄片镜下观察显示铁方解石连晶状充填使其孔隙连通性变差，可能为非储层砂岩。

（3）恒速压汞研究显示：储层岩石的孔隙半径差别不大，喉道半径差异较大，此外，孔隙和喉道数量也有所差别；储层岩石的孔隙度主要受孔隙发育特征的影响，同时也受喉道发育的影响，而对渗透率起控制作用的则只是多孔介质的喉道，与孔隙关系不大。

（4）4号小层的岩心样品（1号样品）渗透率为3.03×10-3μm2，主流喉道半径为1.83μm，属于细喉道范围，孔喉半径比平均223.8；6号小层的两块岩心样品（2、3号样品）渗透率分别为132.00×10-3μm2和165.00×10-3μm2，主流喉道半径分别为7.27μm和6.78μm，属于粗喉道范围，孔喉半径比平均值分别为114.6和130.4。孔喉比大意味着大孔隙被小喉道所控制，油（气）要通过小喉道需要克服较大的毛细管阻力，这也是1号样品排驱压力大、进汞饱和度低的原因。

（5）综合看来，6号小层岩心的孔喉组合为大孔-粗喉型，孔喉分选相对较差；4号小层岩心的孔喉组合为中孔-中细喉型，孔喉分选相对较好。储层的储集及渗流能力既与孔喉大小相关，也与孔喉分选性相关，粗大喉道的存在对渗透率贡献较大但它同时也意味着孔喉分选性变差，对储层储渗能力的影响较为复杂。

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