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坑任
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1 第 2 卷第 2 期 2015 年 4 月非常规油气 UNCONVENTONAL OIL & GAS Vol. 2 No. 2 Apr 致密油评价新方法及其应用以鄂尔多斯盆地延长组长 7 段致密油为例王明磊, 张福东, 关辉, 李君, 杨慎, 佘源琦, 邵丽艳 ( 中国石油勘探开发研究院廊坊分院, 河北廊坊 ) 摘要 : 利用高分辨率场发射扫描电子显微镜微米及纳米级 CT 扫描恒速压汞及核磁共振等先进技术方法, 对鄂尔多斯盆地延长组长 7 段致密油储层微观孔喉结构特征及致密油赋存状态进行定量深入研究首先对致密油赋存的微观孔隙结构进行分析, 认为孔隙大小决定致密油储层的储集能力, 喉道大小是储层物性主要制约因素长 7 段致密油储层孔隙平均半径为 10 ~ 15μm, 喉道半径主要分布范围为 0. 3 ~ 0. 9μm; 其中半径为 0. 1 ~ 0. 5μm 的喉道控制了储层中 60% 的可动流体 ; 并建立了孔隙喉道及孔喉配置结构三维立体模型定量评价致密油微观赋存状态, 将其分为乳状簇状喉道状颗粒状薄膜状及孤立状 6 种赋存状态, 定量测得储层中致密油以乳状和薄膜状为主要赋存状态, 占致密油总量的 70% 以上致密油赋存状态的定量研究, 为科学开展致密油储层评价及实现致密油有效动用提供可靠依据关键词 : 致密油 ; 孔喉结构 ; 赋存状态 ; 定量研究 ; 鄂尔多斯盆地中图分类号 : TE135 文献标识码 : A New Tight Oil Evaluation Technology and Its Application A Case Study of Chang7 Tight Oil Reservoir in Yanchang Formation, Ordos Basin Wang Minglei, Zhang Fudong, Guan Hui, Li Jun, Yang Shen, She Yuanqi, Shao Liyan ( Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Langfang Branch, Langfang, Hebei , China) Abstract: Using the technology of leading field emission scanning electron microscope, micro- nano grade CT scanning technology, the technology of constant pressure mercury, the nuclear magnetic resonance technology, and other advanced technology, quantitative research was done about the reservoir pore-throat and tight oil occurrence state of Yanchang tight oil reservoir of Yanchang Formation in Ordos Basin. First of all, the micro-pore structure of tight oil in the reservoir was analyzed. It was believed that pore size determined tight oil reservoir capacity, and the size of pore throat was a main factor restricting reservoir property. The radius of porosity was around 10μm to 15μm, throats distribute between 0. 3μm and 0. 5μm, and the throats of the range 0. 1μm and 0. 5μm controlled 60% of movable fluid of reservoir. And 3D models of pore, throat and pore-throat structure were established. On the basis of quantitative evaluation of micro occurrence state, tight oil was divided into six types, i. e. thin film form, cluster form, throat form, emulsion form, particle form and isolated form. Emulsion form and thin film form were main types, and the content of emulsion form and thin film form accounted for about 70% of total. Quantitative research on micro occurrence state provided a reliable basis for evaluating tight oil reservoir and making effective use of tight oil. Key words: tight oil; pore-throat structure; occurrence state; quantitative research; Ordos Basin 第一作者简介 : 王明磊 (1981 年生 ), 男, 博士, 工程师, 2009 年毕业于西南石油大学, 从事于石油天然气综合研究工作邮箱 : wml69@ petrochina. com. cn

纳米级 CT 扫描恒速压汞及核磁共振等先进技术方法, 对鄂尔多斯盆地延长组长 7 段致密油储层微观孔喉结构特征及致密油赋存状态进行定量深入研究首先对致密油赋存的微观孔隙结构进行分析, 认为孔隙大小决定致密油储层的储

2 2015 年 4 月王明磊等 : 致密油评价新方法及其应用以鄂尔多斯盆地延长组长 7 段致密油为例 11 致密油是继页岩气之后全球非常规油气勘探开发的又一新热点 [1-4], 被石油工业界誉为黑金 [5] 近年来我国加大对致密油储层成藏等方面研究力度, 已经掌握了致密油储层的岩性物性等基本特征, 但在致密油储层微观孔喉结构表征方面仍存在诸多难题, 更未对致密油微观赋存状态进行定量评价目前对致密油储层研究主要是采用一些常规的研究方法 [6-10], 不能满足致密油储层微米纳米级孔喉研究需要 [11,12], 也不能直观反映孔喉内部致密油的分布, 在一定程度上影响了对致密油的深入研究因此, 采用国际先进的微观研究技术手段, 开展致密油储层微观孔喉结构及致密油赋存状态定量分析, 对深入认识致密油具有重要意义 1 实验方法鄂尔多斯盆地三叠系延长组长 7 段为主要的致密油储层发育段, 采用目前世界上最先进的高分辨率场发射扫描电子显微镜 ( 简称场发射扫描电镜 ) 结合能谱微米纳米级 CT 扫描 ( 简称微纳米 CT) 恒速压汞及核磁共振等实验方法, 综合分析长 7 段致密油储层孔隙喉道结构及致密油赋存状态, 得到定量分析结果 1. 1 微纳米 CT 扫描采用 Phoenix nanotom m CT 系统对致密储层岩心样品进行孔隙喉道识别和提取, 定量分析孔喉参数, 并建立孔喉三维立体结构通过高精度 [13-16] 的微米纳米级 CT 扫描技术可以实现储层样品内部孔喉结构三维成像, 确定致密储层微米纳米孔喉分布大小连通性等, 也可以表征石油在微米纳米级孔喉系统中的赋存状态在复杂非常规油气田储层研究中应用微米纳米级 CT 扫描系统, 使岩石内部结构可视化定量研究成为可能, 更有助于非常规油气资源有效开发 1. 2 场发射扫描电镜采用 FEI QUANTA 450FEG 场发射扫描电镜对岩心样品的微观形貌进行扫描并进行定量研究场发射扫描电镜的最大特点是具备超高分辨率, 精度可达 0. 5nm 是微米纳米级孔喉结构测试和形貌观察的最有效仪器场发射扫描电镜近年来广泛应用于致密储层和页岩的超微孔隙结构研究 1. 3 恒速压汞采用 ASPE730 型恒速压汞仪对致密储层岩心样品进行孔喉大小的定量分析与常规压汞不同, 恒速压汞是以极低的恒定速度 ( 通常为 mL / min) 向岩样孔喉内进汞, 实现对喉道数量的测量, 克服了常规压汞的缺陷利用恒速压汞技术可以将孔隙与喉道区分并分别测量, 并定量分析孔喉结构, 所得到的信息能较好地反映流体渗流过程中动态的孔隙喉道特征 [17] 1. 4 核磁共振利用核磁共振技术, 不仅可以测定不同状态下的含油量不同孔径孔隙内剩余油的分布情况, 而且还可以对油相采出程度进行精确计算, 最新研发的核磁共振结合离心法, 还可以测量不同喉道大小区间内油相分布情况 2 实验结果与分析 2. 1 孔隙喉道定量研究使用场发射扫描电镜微纳米 CT 扫描恒速压汞实验分别识别超微孔隙并统计分析得到孔喉结构定量数据, 各种技术测得数据精度见表 1 表 1 孔喉结构定量分析数据表 Table 1 Quantitative analysis of pore-throat structure 单位 : μm 实验技术场发射扫描电镜微纳米 CT 扫描可识别孔喉级别孔隙半径喉道半径范围平均值范围平均值纳米 ~ ~ ~ 纳米微米 0. 1~ ~ ~ 恒速压汞微米 80 ~ ~ ~

能满足致密油储层微米纳米级孔喉研究需要 [11,12], 也不能直观反映孔喉内部致密油的分布, 在一定程度上影响了对致密油的深入研究因此, 采用国际先进的微观研究技术手段, 开展致密油储层微观孔喉结构及致密油赋存状态定量

3 12 非常规油气油气勘探上述多种技术结合对长 7 段致密油储层孔喉特征进行定量评价研究, 确定致密油储层主体孔隙半径为 0. 5 ~ 20μm, 孔隙平均半径为 10 ~ 15μm; Apr. 2 No. 2 主体喉道半径为 0. 3 ~ 0. 9μm ( 图 1 图 2) 长 7 段致密油储层孔隙和喉道都是微纳米级别, 微米纳米级孔喉组合为有效储集空间图 1 长 7 段致密油储层孔隙和喉道半径分布图 Fig. 1 Pore radius and throat radius distribution in Chang7 tight oil reservoir 图 2 长 7 段致密油储层孔隙和喉道大小场发射扫描电镜识别图 Fig. 2 Pore radius and throat radius identified by SEM in Chang7 tight oil reservoir 2. 2 孔喉配置定量评价使用微纳米 CT 扫描系统对长 7 段致密油储层建立孔喉结构三维立体模型 ( 图 3), 并选择物性较好的储层样品 ( Y1 井) 和物性较差的储层样品 ( Y2 井) 进行对比通过对比发现, 物性较好储层 ( 渗透率>0. 1mD) 存在 20% ~ 30% 连通性较好的大喉道, 喉道半径大于 5μm; 而物性较差储层 ( 渗透率<0. 1mD) 喉道细小, 半径小于 0. 1μm 的喉道约占喉道总量的 60%, 且连通性差说明在致密储层中喉道是制约储层物性的关键因素图 3 不同渗透率储层样品孔喉结构三维立体模型对比图 ( 微纳米 CT 测得) Fig. 3 3D model contrast of pore-throat structure of different permeability ( measured by micro-nano CT) 红色圆球为孔隙的缩略模型; 两个红球之间的部分即为喉道模型

2 Pore radius and throat radius identified by SEM in Chang7 tight oil reservoir 2.

4 2015 年 4 月王明磊等 : 致密油评价新方法及其应用以鄂尔多斯盆地延长组长 7 段致密油为例 13 使用恒速压汞技术对 5 口井的致密油储层样品孔喉大小进行定量分析, 并计算孔喉半径比 ( 表 2) 由表 2 可知, 渗透率低的样品 ( Y2 井 Z143 井和 N52 井 ) 有效孔喉半径比加权平均值大, 这说明储层中小喉道制约了大孔隙中流体的流动, 大孔隙被小喉道控制, 大大降低了储层物性表 2 致密油储层孔喉定量评价综合对比表 Table 2 Comprehensive comparison of quantitative pore-throatevaluation about tight oil reservoir 井号 Y1 X233 Y2 Z143 N52 气测渗透率 (md) 有效喉道半径加权平均值 (μm) 有效孔隙半径加权平均值 (μm) 有效孔喉半径比加权平均值致密油赋存状态定量评价通过微纳米 CT 扫描, 获取了鄂尔多斯盆地延长组长 7 段 HC2 样品的 3000 余张具有致密油储层微观特征的二维切片 ; 再通过数字合成技术对这 3000 余张二维切片进行处理, 得到了致密油储层孔隙喉道油水赋存状态等三维立体图像及致密油含油饱和度含水饱和度等信息 ; 进而对油水分布及赋存状态进行分析在孔喉结构配置研究的基础上, 最终利用核磁共振结合离心法, 确定鄂尔多斯盆地长 7 段致密油储层中 0. 1 ~ 0. 5μm 喉道控制了储层中 60% 的可动流体 ( 图 4), 再次证实了喉道对储层输导能力的制约作用通过微纳米 CT 扫描获得的致密油储层含油饱和度为 46. 1% 对 CT 扫描数据进一步处理, 将储层中致密油归纳为 6 种赋存状态, 即乳状簇状喉道状颗粒状薄膜状和孤立状 ( 图 5) 按赋存位置, 乳状簇状喉道状为粒间赋存 ; 颗粒状薄膜状为粒表赋存 ; 孤立状为粒内赋存 Fig. 4 图 4 长 7 致密油储层喉道区间内可动流体分布图 Distribution of movable fluid in different throat sections in Chang7 tight oil reservoir

quantitative pore-throatevaluation about tight oil reservoir 井号 Y1 X233 Y2 Z143 N52 气测渗透率 (md) 0. 38 0. 12 0. 09 0. 07 0. 03 有效喉道半径加权平均值 (μm) 0. 42 0. 38 0. 29 0. 28 0.

5 14 非常规油气油气勘探 Apr. 2 No. 2 图 5 致密油赋存状态分类图 Fig. 5 Classification of tight oil occurrence state 乳状赋存, 即致密油呈油水混合状, 主要赋存位置为粒间孔和较大的溶蚀孔隙; 簇状致密油表现为团簇状, 赋存位置也主要为粒间孔和较大的溶蚀孔隙; 喉道状致密油呈长条状及扁平状, 赋存位置主要为孔隙间的喉道; 颗粒状致密油呈颗粒状吸附在矿物颗粒表面, 赋存位置主要为黏土等矿物颗粒表面, 与簇状致密油相比, 其体积较小; 薄膜状致密油主要以薄膜状吸附在矿物颗粒表面; 孤立状致密油呈斑点状孤岛状附着在微孔内, 赋存位置主要为溶蚀微孔及晶间孔等纳米级孔隙, 连通性差统计分析每种赋存状态的致密油原始含油量及其所占比例 ( 图 6) 发现, 乳状致密油含量最高, 为 16. 5%, 所占比例 35. 9%; 其次为薄膜状致密油, 含量为 16. 1%, 所占比例 35. 1%; 簇状图 6 各微观赋存状态致密油原始含油量及占比直方图 Fig. 6 Original oil content and proportion histogram of tight oil of all micro occurrence 致密油含量为 6. 1%, 所占比例 13. 2%; 颗粒状致 3 结束语油含量为 1. 2%, 所占比例 2. 6%; 喉道状致密油米级别, 孔隙平均半径为 10 ~ 15μm, 喉道平均半密油含量为 3. 9%, 所占比例 8. 4%; 孤立状致密含量最少, 含量为 1. 1%, 所占比例 2. 3% (1) 致密油储层, 孔隙和喉道都是微米纳径为 0. 3 ~ 0. 5μm, 微米级孔隙及纳米级孔隙组合

赋存位置主要为黏土等矿物颗粒表面, 与簇状致密油相比, 其体积较小; 薄膜状致密油主要以薄膜状吸附在矿物颗粒表面; 孤立状致密油呈斑点状孤岛状附着在微孔内, 赋存位置主要为溶蚀微孔及晶间孔等纳米级孔隙, 连通性差统计分析每种赋存状态的致密油原始含油量及其所占比例 ( 图 6) 发现, 乳状致密油含量最高, 为 16. 5%, 所占比例 35.

6 2015 年 4 月王明磊等 : 致密油评价新方法及其应用以鄂尔多斯盆地延长组长 7 段致密油为例 15 为有效储集空间 (2) 物性较好储层, 连通性较好的大喉道较多, 孔隙喉道比小 ; 物性较差储层, 连通性差的小喉道较多孔隙喉道比大在致密油储层中, 喉道是制约储层输导能力的关键因素, 大孔隙被小喉道控制, 大大降低了储层的输导能力 ; 0. 1 ~ 0. 5μm 喉道控制了储层中 60% 的可动流体 (3) 致密油储层中, 乳状薄膜状致密油含量最高, 占含油总量的 70% 以上, 孤立状喉道状致密油所占比例较小, 分别仅占 2. 6% 和 2. 3% 通过利用场发射扫描电镜微米纳米 CT 扫描恒速压汞及核磁共振等国际先进技术手段, 对延长组长 7 段致密油储层微观孔隙结构及其赋存状态进行定量深入研究, 实现了对致密油储层研究从定性到定量的转变, 为致密油开发方式的选择提供了可靠依据, 可大大提高致密油采收率参考文献 [1] 孙赞东, 贾承造, 李相方, 等. 非常规油气勘探与开发 ( 上册 ) [M]. 北京 : 石油工业出版社, 2011: [2] 邹才能, 陶士振, 侯连华, 等. 非常规油气地质 [M]. 北京 : 地质出版社, 2011: [3] 邹才能, 张光亚, 陶士振, 等. 全球油气勘探领域地质特征重大发现及非常规石油地质 [J]. 石油勘探与开发, 2010, 37 (2): [4] 邹才能, 朱如凯, 吴松涛, 等. 常规与非常规油气聚集类型特征机理及展望以中国致密油和致密气为例 [J]. 石油学报, 2012, 33 (2): [5] 王永辉, 卢拥军, 李永平, 等. 非常规储层压裂改造技术进展及应用 [ J ]. 石油学报, 2012, 33 (S1): [ 6] Sondergeld C H, Ambrose R J, Rai C C, et al. Microstructural studies of gas shales. SPE Unconventional Gas Conference. Pittsburgh, Pennsylvania, USA: Society of Petroleum Engineers, [7] Passey Q R, Bohacs K M, Esch W L, et al. From oilprone sourcerock to gas - producing shale reservoir - geologic and petro-physical characterization of unconventional shale gas reservoirs. CPS / SPE International Oil & Gas Conference and Exhibi-tion in China, [8] 钟太贤. 中国南方海相页岩孔隙结构特征 [J]. 天然气工业, 2012, 32 (9): 1-4. [9] 黄振凯, 陈建平, 薛海涛, 等. 松辽盆地白垩系青山口组泥页岩孔隙结构特征 [ J]. 石油勘探与开发, 2013, 40 (1): [10] 田华, 张水昌, 柳少波, 等. 压汞法和气体吸附法研究富有机质页岩孔隙特征 [J]. 石油学报, 2012, 33 (3): [11] 邹才能, 朱如凯, 白斌, 等. 中国油气储层中纳米孔首次发现及其科学价值 [ J]. 岩石学报, 2011, 27 ( 6) : [12] 廖群山, 胡华, 林建平, 等. 四川盆地川中侏罗系致密储层石油勘探前景 [ J]. 石油与天然气地质, 2011, 32 ( 6) : [13] 尤源, 牛小兵, 辛红刚, 等. 国外致密油储层微观孔隙结构研究 [ J]. 石油科技论坛, 2013 ( 1): [14] Guillaume D, Janos L U, Peter A K, et al. High- resolution 3D fabric and porosity model in a tight gas sandstone reservoir: A new approach to investigate microstructures from mm- to nm-scale combining argon beam cross-sectioning and SEM imaging [ J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2011, 78: [15] Riepe L, Suhaimi M, Kumar M, et al. Application of high resolution micro - CT imaging and pore network modelling for the petrophysical characterization of tight gas reservoirs A case history from a Deep Clastic tight gas reservoir in Oman [ J]. Society of Petroleum Engineers Paper, 2011, : [16] 郝乐伟, 王琪, 唐俊. 储层岩石微观孔隙结构研究方法与理论综述 [J]. 岩性油气藏, 2013, 25 (5): [17] 何涛, 王芳, 汪伶俐. 致密砂岩储层微观孔隙结构特征以鄂尔多斯盆地延长组长 7 储层为例 [J]. 岩性油气藏, 2013, 25 (4):

5μm 喉道控制了储层中 60% 的可动流体 (3) 致密油储层中, 乳状薄膜状致密油含量最高, 占含油总量的 70% 以上, 孤立状喉道状致密油所占比例较小, 分别仅占 2. 6% 和 2.

何秋琳张立春视觉学习研究进展视觉注意视觉感知

何秋琳张立春视觉学习研究进展视觉注意视觉感知第卷第期年月开放教育研究何秋琳张立春华南师范大学未来教育研究中心广东广州随着图像化技术和电子媒体的发展视觉学习也逐步发展为学习科学的一个研究分支得到研究人员和教育工作者的广泛关注基于此作者试图对视觉学习