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[收稿日期]2009-01-18 [作者简介]宋周成(1966-),男,1989年大学毕业,高级工程师,博士生,现主要从事油气田开发方面的研究工作。
低渗透储层的微观孔隙结构分类及其储层改造技术的探讨 宋周成 (西南石油大学石油工程学院,四川成都610500;塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000)[摘要]讨论了低渗透油层的空隙、喉道结构,几何形态、孔隙系统、孔隙喉道组合;低渗储层自然产能高低不一,一般需要压裂改造才能获得有效产能,其储层微孔隙发育,存在储层伤害因素,在此类油气藏的勘探开发过程中,需要进行配套的大型油层改造措施攻关,要注意油层改造过程中的油层保护工作,以提高油气井产能。
具体工艺措施如下:钻井、固井、射孔、油层改造、采油等技术处理。
[关键词]低渗透储层;孔隙类型;压裂改造;油层保护;工艺技术[中图分类号]TE384[文献标识码]A [文章编号]1000-9752(2009)01-0334-03我国低渗透储层在油气勘探中占有十分重要的地位,约有214×109t 以上的低渗透油藏,占总探明储量比例高达47%。
因此,研究低孔隙度、低渗透率储层的形成原因及其优质储层的形成与分布规律,可以提高低渗透率储层的勘探效率。
但是低渗透油层由于孔喉细小,结构复杂,渗流阻力大,固液表面分子作用强烈,贾敏效应显著,使其渗流特性与中高渗透油层有很大的不同,具有启动压力梯度,加上配套工艺的适应性差,造成这些单井产能很低,开发动用难度大。
随着对低渗透油藏渗流规律认识的不断进步以及开采工艺技术的提高,低渗透油藏逐渐成为油田实现稳产目标的主力军。
和其他油藏一样,低渗透油藏的开发也存在递减阶段,过去大家偏重于对递减规律的研究[1],而忽略了对递减影响因素的分析。
低渗透油藏渗流特征研究是开发低渗透油气田所需要解决的重要问题,也是现在渗流力学的前沿研究方向之一。
笔者就此讨论了低渗透油层的空隙、喉道结构,几何形态、孔隙系统、孔隙喉道组合,及其储层改造技术。
苏里格气田东部盒8储层微观孔隙结构及可动流体饱和度影响因素惠威;贾昱昕;程凡;刘斐雯;任大忠【摘要】鄂尔多斯盆地苏里格气田东部盒8储层微观孔隙结构复杂、渗流规律研究相对薄弱,利用常规方法难以对储层品质进行合理评价.为此,综合利用铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞、核磁共振及真实砂岩微观水驱油模型对苏里格气田东部盒8储层微观孔隙结构与可动流体饱和度的影响因素进行研究.结果表明,研究区孔隙组合类型以残余粒间孔-晶间孔型、晶间孔-岩屑溶孔型和微裂缝-微孔型为主,其发育程度及储层物性依次变差,储层渗流能力、驱油效率、矿场采收率及可动流体饱和度依次降低,相应的驱替类型由网状-均匀驱替转变为指状驱替.核磁共振数据表明,研究区盒8储层可动流体饱和度平均为39.16％,以Ⅱ类、Ⅲ类及Ⅳ类储层为主.可动流体饱和度与孔隙度、渗透率、残余粒间孔面孔率、喉道半径平均值、有效孔隙体积和喉道体积呈正相关,而与孔喉半径比呈负相关.【期刊名称】《油气地质与采收率》【年(卷),期】2018(025)005【总页数】7页(P10-16)【关键词】孔隙结构;可动流体核磁共振;恒速压汞;苏里格气田【作者】惠威;贾昱昕;程凡;刘斐雯;任大忠【作者单位】西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安710049;中国石油长庆油田分公司第十一采油厂,陕西西安710201;西北大学大陆动力学国家重点实验室,陕西西安710069;中国石油长庆油田分公司第十一采油厂,陕西西安710201;中国石油长庆油田分公司第十一采油厂,陕西西安710201;中国石油长庆油田分公司第十一采油厂,陕西西安710201;西北大学大陆动力学国家重点实验室,陕西西安710069【正文语种】中文【中图分类】TE122.2+3致密砂岩储层中复杂的微观孔隙结构是影响可动流体在多孔介质中赋存及流动效率的重要因素之一［1-4］。
综合利用铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞、核磁共振及真实砂岩微观水驱油模型等手段，筛选出苏里格气田东部盒8储层具有代表性的8块样品，分析其微观孔隙结构及可动流体饱和度影响因素，研究其微观孔隙特征参数与可动流体饱和度之间的关系，以期为气藏下步高效开发提供依据。
第四章储层孔隙结构储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。
孔隙结构属于油气储层的微观研究范畴，而油气储层的孔隙度、渗透率和流体饱和度则属于宏观统计的范畴。
研究孔隙结构，深入揭示油气储层的内部结构，对油气田勘探和开发有着重要的意义。
第一节储集岩的孔隙和喉道类型储集岩的基本储集空间可划分为孔隙(广义的孔隙，包括孔隙、裂缝和溶洞)和喉道。
一般地，可以将岩石颗粒包围着的较大空间称为孔隙，而仅仅在二个颗粒间连通的狭窄部分称为喉道，或者说，两个较大孔隙空间之间的连通部分称为喉道。
孔隙是流体赋存于岩石中的基本储集空间，而喉道则是控制流体在岩石中渗流的重要的通道。
流体在自然界复杂的孔隙系统中流动时，都要经历一系列交替着的孔隙和喉道。
无论是油气在二次运移过程中油气驱替孔隙介质所充满的水时，还是在开采过程中油气从孔隙介质中被驱替出来时，都受流动通道中最小的断面(即喉道直径)所控制。
显然，喉道的大小和分布以及它们的几何形状是影响储集岩渗流特征的主要因素。
一、碎屑岩的孔隙和喉道类型1.碎屑岩的孔隙类型关于孔隙类型的划分，前人从不同角度曾提出了许多方案。
归纳起来，大体有以下三种：按孔隙成因的分类：将孔隙分为原生、次生及混合成因三大类。
每一类型又进一步细分为若干次一级类型。
这是目前国内外比较流行的一种分类方案，如V.Schmidt(1979)的分类。
按孔隙大小的分类：将孔隙分为超毛细管孔隙(孔隙直径大于500μm，裂缝宽度大于250μm)、毛细管孔隙(孔隙直径500～0.2μm，裂缝宽度250～0.1μm)和微毛细管孔隙(孔隙直径小于0.2μm，裂缝宽度小于0.1μm)。
这种分类着重强调孔隙大小对渗流作用的物理意义。
按孔隙成因和孔隙几何形状的分类：将孔隙分为粒间孔隙、溶蚀孔隙、微孔隙及裂缝孔隙四种类型(Pittman,1979)。
显然，其中微孔隙是按孔隙大小来划分的(Pittman定义的微孔隙直径小于0.5μm)，其他则是从成因的角度。
论低渗透储层的研究方法所谓低渗透油藏，不仅指其渗透率低，而且指其是有独特的微观孔隙结构，最主要的原因是其孔喉结构较常规储层要密集。
目前，大部分油田开发开采已进入中后期，多以低渗透和特低渗透储层为主，开发难度大，开采方式有别于常规储层。
微观孔隙结构特征直接制约着宏观地质现象，宏观地质现象的形成由微观孔隙结构组成决定。
所以从微观孔隙结构特征入手进行研究，来认识储层宏观地质特征并指导开发是一种非常重要的手段。
因此，我们通过研究储层的微观孔隙结构特征及分类研究来，加快研究区储层开采及提高采收率最重要的研究方向。
标签：低渗透储层;孔隙结构;数字岩心1引言我国大多数油田经历数十年的勘探与开发，常规储层资源的产能日益枯竭，从目前石油资源剩余储量及勘探规划来看，现存可开采的石油资源主要分布在低渗透和特低渗透储层。
今后石油地质开采很可能以低渗透储层为主，低渗透储层具有巨大的开发空间和开发潜力，同时也具有较大的开发难度，因此低渗透储层成为学术研究和油田生产中勘探开发的重点，若要实现低渗透储层的大力开采，提升油气采出率，就要深入研究了解低渗透储层特点并作出符合实际开采的合理评价。
2 低渗透储层的研究方法常规储层孔隙结构特征的研究方法主要包括岩石物理实验和数值模拟方法两种，常用的岩石物理实验包括物理模型法、铸体薄片、扫描电镜、常规压汞实验、恒速压汞实验和核磁共振等，目前国内外研究微观孔隙结构特征中应用最广泛、对孔隙结构描述精度最高的方法是CT 扫描方法。
数值模拟方法是针对无法进行的实验，通过计算机模拟和数据处理，比较抽象，然而可以快速得到结果，耗时短，可以弥补实验工作的不足。
低渗透储层的研究正不断深入，关键在于对其具有的微观孔隙结构进行研究。
通过实验和观察发现低或特低渗透性的油气层与多数正常类型油气层本质上的不同在于微观孔隙结构的不同，所以描述低渗透储层的特征就是描述其微观孔隙结构特征。
研究微观孔隙结构的方法经过不断改进，最初的物性分析到常规方法，再到现阶段应用高端仪器的实验测量法。
储层岩石微观孔隙结构的实验和理论研究张雁(大庆石油学院地球科学学院黑龙江大庆163318)【摘要】储层岩石的微观孔隙结构直接影响着储层的储集渗流能力,并最终决定油气藏产能分布的差异。
因此,对其详细地研究,探寻各种储层岩石的微观孔隙结构的特点及其分布规律,从而为油气藏的勘探、开发及准确确定注水开发油田不同开发阶段剩余油分布提供科学的依据,具有重要的研究意义。
本文介绍了实验上和理论上研究储层岩石微观孔隙结构的方法及进展,并且对其研究的发展趋势和用纳米科技关键仪器-扫描探针显微镜表征储层岩石微观孔隙结构进行了展望。
【关键词】储层岩石;微观孔隙结构;扫描探针显微术大量的勘探开发实践表明,储层岩石的微观孔隙结构直接影响着储层的储集渗流能力,并最终决定着油气藏产能的差异分布。
不同类型的储层具有不同的微观孔隙结构特征,储层岩石孔隙结构参数、含油气性是储层评价的重要指标,如何客观地确定这些参数,是很多石油学家一直努力解决的问题。
储层岩石的微观孔隙结构不仅对油气储量,而且对油气井的产能和最终采收率都有影响。
详细研究储层的微观孔隙结构特征,有利于对储层进行合理的分类评价,有助于查明储层的分布规律,从而为油气藏的勘探开发提供科学的理论依据。
在油气田开发后期,储层的渗流能力的强弱直接受微观孔隙结构特征及其分布规律的影响,因此,确定储层内部微观孔隙结构的特征及分布对了解剩余油形成机理,查明剩余油分布规律具有极为重要的意义。
1.岩石孔隙结构特征的描述方法孔隙结构是岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系的总和。
孔隙反映了岩石对流体的储集能力,而喉道的形状、大小、孔喉比则控制了孔隙对流体的储集和渗透能力。
由于不同沉积相的水动力条件不同,导致砂体的粒度、分选、组成以及发育程度的差异性,加之后期成岩作用对沉积物原始孔隙改造强烈,因此,微观孔隙结构具有复杂多样性。
尤其对于孔渗性差、非均质性强的储层而言,详细研究微观孔隙结构特征一方面有利于经济有效地开发低渗透油气资源,另一方面在开发后期的油气挖潜工作中,有助于查明剩余油分布规律,设计提高采收率方案。
礁灰岩储层微观孔隙结构特征及对生产动态影响李其正;王峻峰;唐海;吕栋梁;郭越;朱旭【摘要】通过采用岩心扫描电镜、铸体薄片、高压压汞以及核磁共振等测试分析方法,深入研究X油田礁灰岩储层的微观孔隙结构特征.研究结果表明:X油田礁灰岩储层微观孔隙结构复杂,主要孔隙类型为粒间孔、粒内溶孔和溶洞,主要喉道类型为孔隙缩小型、缩颈型和弯片状喉道,主要孔洞缝组合类型为致密裂缝型、孔隙裂缝型、孔隙孔洞型.根据孔隙结构特征参数可将毛管压力曲线分为四类,各类储集空间对应不同的油井生产动态特征.利用聚类分析原理,可将研究区油井生产动态划分为三类,各类油井生产动态与所建立的孔隙结构分类具有一定的相关性,研究认为储渗空间、物性特征及孔隙结构特征是影响油井生产动态的重要因素.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2017(007)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】礁灰岩油藏;微观孔隙结构;油井生产动态【作者】李其正;王峻峰;唐海;吕栋梁;郭越;朱旭【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300000;中国石化西南油气分公司川西采气厂,四川德阳 618000;西南石油大学石油与天然气工程学院,四川成都 610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,四川成都 610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,四川成都 610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,四川成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TE348储集岩的微观孔隙结构特征是影响储集层渗流能力的主要因素，并最终决定着油井生产动态特征的差异。
研究储层微观渗流空间形态，搞清储层微观孔隙结构特征，对分析油井生产动态特征及制定高含水期合理开发调整方案具有重要的指导意义[1-6]。
礁灰岩储层不同于常规砂岩储层，其孔隙结构复杂、非均质性强，目前学者对该类储层的微观孔隙结构特征及对油井开发动态影响的研究还较少[7-11]。
利用核磁共振技术、扫描电镜技术、铸体薄片技术及高压压汞技术，对X油田礁灰岩储层的微观孔隙结构特征进行研究，以期从微观角度描述礁灰岩储层的储渗空间类型，探讨了微观孔隙结构与油井生产动态之间的关系，为油田后期的高效开发和筛选有利区块提供科学依据。
储层微观孔隙结构研究进展
1.储层微观孔隙结构的影响因素和成因分析
储层微观孔隙结构受多因素影响，成因分析是储层孔隙结构研究的最基本的内容，它能帮助研究者从深层次准确把握储层孔隙结构的特征，受到研究者的高度重视。
1.1地质作用对储层微观孔隙结构的影响
储层物性受沉积作用、成岩作用、构造作用的共同控制。
沉积作用对碎屑岩结构、分选、磨圆、杂基含量等起到明显的控制作用，不同的沉积环境对碳酸盐岩的结构组分影响很大。
从沉积物脱离水环境之后，随着埋藏深度的不断加深，一系列的成岩作用使得储层物性进一步复杂化。
一般而言，压实作用、压溶作用、胶结作用对储层物性起破坏性作用；交代作用、重结晶作用、溶蚀作用对储层物性起到建设性作用。
而构造作用产生的裂缝等对物性的改造有较为显著地影响，使储层的非均质性更加明显，而这一点在碳酸盐岩储层中尤为突出。
1.2油气田开发对储层微观孔隙结构的影响
储层孔隙结构影响着储层的注采开发，同时，随着注水、压裂等一系列油气田开发增产措施的实施，储层孔隙结构也相应发生了变化。
王美娜等研究了注水开发对胜坨油田坨断块沙二段储层性质的影响，发现注水开发一定程度上改善了储层孔隙结构。
唐洪明等以辽河高升油田莲花油层为例，研究了蒸汽驱对储层孔隙结构和矿物组成的影响。
结果表明，蒸汽驱导致储层孔隙度、孔隙直径增大，喉道半径、渗透率减小，增强了孔喉分布的非均质性。
2．储层微孔隙结构研究方法
2.1成岩作用方法
该方法通过对各种成岩作用在储层孔隙结构演化中的作用进行梳理，从而了解储层孔隙结构对应发生的变化。
该方法的优点是对孔隙结构的成因可以有比较深入的认识，缺点是偏向于定性分析，难以有效的定量化表征。
刘林玉等对白马南地区长砂岩成岩作用进行了分析，认为压实作用和胶结作用强烈地破坏了砂岩的原生孔隙结构，溶蚀作用和破裂作用则有效地改善了砂岩的孔隙结构。
2.2铸体薄片观察法
该方法是将带色的有机玻璃或环氧树脂注入岩石的储集空间中，待树脂凝固
后，再将岩心切片放在显微镜下观察，用以研究岩心薄片中的面孔率、孔喉类型、连通性、孔喉配位数以及碎屑组分等。
该方法的优点是成本低廉铸体，薄片资料简单直观，对于砂岩和碳酸盐岩等资料容易获取；缺点是研究对象受限制，薄片的有限研究尺度不能满足砾岩的研究需要，对于泥岩和裂缝发育的脆性较高的岩石难以制成薄片，具有一定的局限性。
2.3毛管压力曲线法
实验室测定毛管压力的方法主要有半渗透隔板法、压汞法和离心机法等，其中压汞法由于其快速、准确，可以定性、半定量地研究储层的孔隙结构，从毛管曲线上获取能够反映孔喉大小、连通性和渗流能力的参数，因而是目前测定岩石毛管压力的主要手段。
但随着一些复杂油气田的开发，常规压汞技术已不能满足生产的需要，而恒速压汞技术在实验进程上实现了对喉道数量的测量，从而克服了常规压汞方法的不足。
河顺利等通过对比试验，认为恒速压汞逼近于准静态的进汞过程，接触角θ更接近于静态接触角，测试得到的喉道半径与真实的喉道半径比较接近，也可以将孔隙与喉区别开来；恒速压汞模型假设的孔隙结构特征更符合低渗特低渗油藏小孔细喉或细孔微喉的结构特征。
2.4扫描电子显微镜技术
扫描电镜（SEM）的原理是利用一束精细聚焦的电子束聚焦在样品表面，由于高能电子束与样品物质的交互作用，得到二次电子、背散射电子、吸收电子、Ｘ射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等结果不同类型信号随测量样品表面形态不同而发生变化的信息。
电子束系统中的电子枪类型有两类：一类是普通扫描电镜，即利用热效应产生电子的钨和六硼化镧作为电子枪；另一类是场发射扫描电镜，即利用场致发射效应产生电子的电子枪。
场发射扫描电镜（FSEM）能做各种固态样品表面形貌的二次电子像、反射电子像观察及图像处理。
配备高性能Ｘ射线能谱仪，能同时进行样品表层的微区点线面元素的定性、半定量及定量分析，具有形貌、化学组分的综合分析能力，是微米－纳米级孔隙结构测试和形貌观察的最有效仪器之一。
环境扫描电镜（ESEM）的原理和扫描电镜一样，它们的差别主要在样品室，环境扫描电镜的样品室在工作中有高真空、低真空和环境３种方式。
除了具有常规扫描电镜的分析能力外，还能观察分析含水的、含油的、已污染的、不导电的
样品。
对岩样原始状态下的孔隙结构及油气赋存状态进行观察，结合能谱分析，可以验证赋存流体的性质，能对致密储层接近原始状态的孔隙结构进行研究。
2.5 CT扫描法
CT成像的物理学基础是物体对Ｘ射线的吸收存在差异。
岩心CT 扫描能够提供岩石孔喉分布、连通性以及物性参数等。
CT 扫描法的优点是在对岩心无损伤的条件下，能够快速观测整块岩心内部的结构状况，但其缺点是测量方法复杂，且费用较高。
微纳CT 成像系统大致由 5 个主要子系统组成，分别是射线源子系统、探测器子系统、扫描控制子系统、数据采集传输子系统和计算机辅助子系统（图5）。
微纳米CT扫描可实现岩石原始状态无损三维成像，确定致密砂岩、页岩等致密储层纳米孔喉的分布、大小和连通性等，并对任意断层虚拟成像展示。
利用该技术对岩心进行显微CT扫描试验可获得微米级别CT切片图像，并重构3D微观孔隙结构，统计微观孔隙结构的相关性质。
2.6测井分析方法
测井分析方法是储层孔隙结构的有力工具，特别是在孔隙结构的定量评价方面优势明显。
实验室储层孔隙结构测量方法价格昂贵，测量周期长，且岩石孔隙结构研究往往容易受到样品尺寸的限制，很难与储层宏观参数建立关系，并开展区域储层预测，而测井资料具有“纵向上”和“面上”的优势，这为研究区域储层岩石孔隙结构开辟了新的途径。
研究储层岩石孔隙结构特征的测井资料主要包括核磁共振测井、电阻率测井和声波测井等资料。
2.7三维孔隙结构模拟
目前建立三维孔隙结构模型的方法有 3 类：切片组合法、X 射线成像法和基于薄片分析的图像重建法。
切片组合法需要花费很长时间来制备大量的岩心切片，且很难获得具有代表性的非均质岩石的体积图像，因而极少被采用。
基于薄片分析的图像重建法只需要极少量岩石切片的扫描图像，其获取较为方便且比较经济。
该方法首先是对选取的岩石切片进行扫描并获得扫描图像，再利用不同的数学方法对岩石三维孔隙网络进行模拟，达到观察岩石立体孔隙结构的目的。
X射线成像法需借助X 射线微观成像仪Micro-CT，受设备和技术条件所限，我国在这一基础性研究领域还处于起步阶段，国内只有少数学者能够获取真实岩心的三维CT 图像。
3.储层微观孔隙结构评价
对于低渗透储层，因其渗透率低，流体流动过程中存在非线性和启动压力梯度，并受到液-固界面的影响，所以，用常规的渗透率、孔隙度、中值半径及产能等难以对其进行有效评价。
杨正明等以产能、储层有效厚度、喉道半径、可动流体比率、启动压力梯度和有效驱动因子等6个参数作为低渗透油田储量综合评价指标。
4.结论
（1）储层微观孔隙结构研究的方法较为丰富，包括成岩作用法、铸体薄片观察法、毛管压力曲线法、扫描电子显微镜技术、CT扫描法、测井分析法、三维孔隙结构模拟等。
上述各种方法均有其优缺点，在实践中应该选择综合使用，优势互补，更好的为储层微观孔隙结构研究服务。
（2）目前存在的问题主要表现在研究中定性和定量研究结合不够紧密。
受设备和技术条件所限，我国在三维孔隙结构模型重构技术这一基础性研究领域还处于起步阶段，国内仍以毛管压力曲线法、铸体薄片观察及扫描电镜法为主要的研究手段。
（3）对特低渗透储层开发过程中，微观孔隙结构（包括微裂缝）特征及油水微观渗流机理的研究还缺少系统认识，需要进一步深入探讨。
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