高压和控速压汞相结合技术在致密砂岩储层研究中的应用

高压和控速压汞相结合技术在致密砂岩储层研究中的应用

随着常规油气储层的日益枯竭，致密油气储层正成为当前地质界日益关注的研究领域。近年来，随着微尺度孔喉表征方法以及水平钻井和水力压裂技术的进步，全球致密油气勘探开发取得了重大成就。本文将介绍一种新型的高压和控速压汞相结合技术在致密砂岩储层孔喉结构研究中的应用。

致密砂岩储层的定义与特征

与常规储层相比，致密砂岩储层普遍经历了复杂的埋藏演化，非均质性强，导致复杂孔隙结构中孔隙类型多样，喉道非常窄。致密砂岩储层被定义为孔隙度低于110%、空气渗透率低于1 mD或地层渗透率低于0.1 mD的储层。

近年来，由于微尺度孔喉表征方法以及水平钻井和水力压裂技术的进步，全球致密油气勘探开发取得了重大成就，如Alberta盆地的Cardium组、Fort Worth盆地的Barnett组和Williston盆地的Bakken组。中国的含油盆地也蕴藏着丰富的致密油气资源，如鄂尔多斯盆地延长组、塔里木盆地石炭系和白垩系、四川盆地须家河组等。

四川盆地东南部下志留统小河坝组发育一套典型的海相致密砂岩，夹在上覆汉家店组厚泥岩与下伏龙马溪组页岩之间，形成了良好的生储盖组合。在四川盆地的石油勘探实践中，在小河坝组发现了油气迹象。近年来，龙马溪组页岩储层勘探取得重大突破，建立了中国第一个页岩气储层。在此基础上，进一步研究了龙马溪组页岩气及其上覆小河坝组致密砂岩含气地层。

图1. 四川盆地地质图及研究区构造位置[1]

四川盆地东南部的构造位置为扬子板块中南部地区、黔中古隆起北缘、川中古隆起西部地区所包围，地质构造复杂，七月山断裂带贯穿该区 (图1)。小河坝组沉积于早志留世晚期。受加里东运动的影响，华南板块向西北方向挤压拼接扬子板块，造成扬子板块整体隆升。此外，沉积中心逐渐向西北移动，水体变浅，发育了典型的逆级配三角洲层序 (图2)。

图2. 四川盆地东南部双流坝地区下志留统小河坝组岩性剖面及沉积相[1]

高压和控速压汞相结合技术的优势

以往的研究结果表明，由于致密砂岩储层的孔喉尺寸范围较大，用单一方法表征致密储层的整体孔喉尺寸分布具有一定的挑战性。一般来说，当压力足够高时，HPMI可以有效表征非常窄的孔喉，但不能测量相对较大的孔喉(大于50 mm)。RCMI可以表征宽孔喉，也可以定量分析宽孔喉的结构参数，如孔半径、孔喉半径、孔喉半径比等的分布特征。但在有限的实验条件下，无法识别小于0.12 mm的孔喉。结合HPMI和RCMI测试有助于获得致密砂岩储层的整个孔喉尺寸分布。

本研究的主要目的是：

1. 直观地描述致密砂岩储层的孔隙形态和类型
2. 采用改进的方法(HPMI和RCMI测试相结合)定量表征致密砂岩储层全尺寸孔径分布
3. 明确不同孔径的孔喉对储层物性参数的具体贡献

参考文献：
[1] Zhang W , Shi Z , Tian Y .An improved method to characterize the pore-throat structures in tight sandstone reservoirs: Combined high-pressure and rate-controlled mercury injection techniques[J].Energy Exploration & Exploitation, 2020(2):014459872092072.