南京大学学报(自然科学版) ›› 2020, Vol. 56 ›› Issue (3): 338–353.doi: 10.13232/j.cnki.jnju.2020.03.004

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致密砂岩储层孔⁃喉连通性研究

秦洋1,姚素平1(),萧汉敏2   

  1. 1.南京大学地球科学与工程学院，南京，210023
    2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，廊坊，065007
  • 收稿日期:2020-03-03 出版日期:2020-05-30 发布日期:2020-06-03
  • 通讯作者: 姚素平 E-mail:spyao@nju.edu.cn
  • 基金资助:
    中国石油天然气集团公司基础超前储备技术(2018A?0908)

An investigation into pore⁃throat connectivity in tight sandstone reservoir: A case of the Chang 7 Reservoir in Ordos Basin

Yang Qin1,Suping Yao1(),Hanmin Xiao2   

  1. 1.School of Earth Sciences and Engineering，Nanjing University，Nanjing，210023，China
    2.Langfang Branch of PetroChina Exploration and Development Research Institute, Langfang, 065007，China
  • Received:2020-03-03 Online:2020-05-30 Published:2020-06-03
  • Contact: Suping Yao E-mail:spyao@nju.edu.cn

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702

摘要：

储层的孔?喉连通性是致密砂岩储层评价过程中所用到的一个重要参数，而孔?喉连通性的研究受到致密砂岩储层复杂的纳米喉道影响，其量化手段单一、表征参数不明，是当下该研究领域中的难点.为进一步完善储层连通性的表征手段，利用纳米CT技术、核磁共振冻融技术以及三离子束刻蚀结合场发射扫描电镜?PCAS（Pores and Cracks Analysis System）技术，从定性和定量两个角度对于鄂尔多斯盆地延长组7段典型（粉砂、细砂、泥质粉砂）致密砂岩样品的连通性进行不同尺度的表征分析.实验结果表明，致密砂岩孔隙的孔径大小与其所沟通的喉道数目呈正相关；致密砂岩中连通孔隙的体积对于连通性的贡献远高于连通孔隙的数目；油浸的细砂岩样品其连通性高于油斑的粉砂岩样品.实验分析认为，多方法联用的表征方法是致密砂岩储层连通性刻画的重要手段.

关键词: 核磁共振冻融, 纳米CT, 三离子束刻蚀, 场发射扫描电镜, 致密砂岩储层, 连通性

Abstract:

The pore?throat connectivity of Reservoir is an important parameter used in the evaluation of tight sandstone reservoirs. However，the study of pore?throat connectivity is affected by the complex nanometer?scale throat of tight sandstone reservoirs. Its single quantification method and unknown characterization parameters are difficult points in this field. In order to improve the characterization of reservoir connectivity， micro?nanoCT，nuclear magnetic resonance cryoporometry and triple ion beam etching combined with field emission scanning electron microscopy?PCAS（Pores and Cracks Analysis System) were used to characterize and analyze the connectivity of typical (siltstone，fine sandstone，and muddy siltstone) sandstone samples in the 7th member of the Yanchang Formation in the Ordos Basin. Experimental results show that the pore size of tight sandstone pores is positively related to the number of throats they connect. The volume of connected pores in tight sandstone contributes much more to the connectivity than the number of connected pores. Oil immersed fine sandstone samples have higher connectivity than oil stained siltstone sample. Experimental analysis shows that the characterization method of multi method combination is an important method to characterize the connectivity of tight sandstone reservoir.

Key words: nuclear magnetic resonance cryopormetry, nano?CT, triple ion beam etching, field emission scanning electron microscopy, tight sandstone reservoirs, connectivity

中图分类号: 

  • P59

图1

鄂尔多斯盆地概况图鄂尔多斯盆地是我国重要的含油气盆地之一，其致密油预测资源量达到3×109吨[22]，延长组7段是典型的致密砂岩储层(图1b)[23]，具有重要的油气勘探意义和能源地位[24].盆地本部面积为25×104 km2 [25],可以划分为伊盟隆起、天环坳陷、晋西挠褶带、渭北隆起、陕北斜坡、西缘冲断带六个一级构造单元.其中位于伊盟隆起南部、渭北隆起北部的伊陕斜坡占鄂尔多斯盆地的面积较大，其形成于白垩纪早期，构造上表现为向西倾斜的平缓单斜构造，内部发育有鼻状构造[26]，是本次研究的重点区域(图1a).（a）研究区在鄂尔多斯盆地中的位置；（b）长7段取样分布图"

图2

75个致密砂岩样品孔渗关系图"

表1

样品基本信息"

样品名层位岩性孔隙度（%）渗透率（mD）含油性测试方法
Z?1长71细砂岩8.1340.011油迹核磁共振冻融法
Z?9长72细砂岩9.2810.014油浸核磁共振冻融法、PCAS、纳米CT
Z?6长71细砂岩13.6250.021油浸核磁共振冻融法
Z?2长71细砂岩9.0380.008油浸核磁共振冻融法
Z?10长72泥质粉砂岩7.9920.003荧光核磁共振冻融法、PCAS
Z124?7长72粉砂岩10.2710.008油斑核磁共振冻融法、PCAS、纳米CT

图3

不同致密砂岩样品孔径分布曲线（a）细砂岩，油迹；（b）泥质粉砂岩，荧光；（c）（d）（e）细砂岩，油浸；（f）粉砂岩，油斑"

表2

不同样品的核磁共振冻融法测试结果"

样品名100~300 nm体积占比（%）10~30 nm体积占比（%）核磁孔隙度（%）
Z?154.628.695.0488
Z?957.686.897.7154
Z?645.017.917.6586
Z?260.497.735.6853
Z?1043.774.915.1189
Z124?750.166.239.2646

图4

三块典型样品的大视域电镜照片（a）（b）泥质粉砂岩样品；（c）（d）油浸细砂岩样品；（e）（f）油斑粉砂岩样品"

表3

致密砂岩FESEM图像PCAS提取结果"

样品编号Z?9Z?10Z124?7
图像区域168038415641651571328
区域总面积1346582987591437
区域数量165650350
区域百分比8.01%1.91%5.82%
最大区域面积2445923509900
平均区域面积81.32283.94261.25
平均周长31.4185.7875
平均形状因子0.56210.40280.4858
最大长度724.7985.9201.32
平均长度11.0326.1624.87
最大宽度7553.86125.07
平均宽度5.7514.3713.11
概率熵0.98450.86710.9831

图5

不同类型样品FESEM图像的二维提取（a）（c）（e）三个样品的背散射图像；（b）（d）（f）PCAS提取的二值化图像"

图6

细砂岩样品的Nano?CT成像与三维网络重建（a）Z轴二维成像；（b）X轴二维成像；（c）重建的三维结构；（d）孔隙的三维提取图像"

图7

球棍模型示意图"

图8

不同网络空间内的致密砂岩孔隙?喉道模型（a）600 μm3的细砂岩提取；（b）700 μm3的细砂岩提取；（c）800 μm3的细砂岩提取；（d）600 μm3的粉砂岩提取；（e）700 μm3的粉砂岩提取；（f）800 μm3的粉砂岩提取."

图9

细砂岩不同网络空间内的孔?喉组合模式分布"

图10

粉砂岩不同网络空间内的孔-喉组合模式分布"

表4

不同样品的连通性参数"

样品编号Z?9Z124?7
网络连通熵1.551.81
连通稳定熵0.810.77
体积1000 μm31000 μm3

图11

致密砂岩孔径与配位数的耦合关系图示（a）细砂岩，1000 μm3；（b）粉砂岩，1000 μm3"

图12

球棍连通率和体积连通率的分布（a）细砂岩，1000 μm 3；（b）粉砂岩，1000 μm 3"

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