Combining SEM and Mercury Intrusion Capillary Pressure in the characterization of pore-throat distribution in tight sandstone and its modification by diagenesis: A case study in the Yanchang Formation, Ordos Basin, China

Abstract

Determining the characteristics of pore-throat structures, including the space types present and the pore size distribution, is essential for the evaluation of reservoir quality in tight sandstones. In this study, the results of various testing methods, including scanning electron microscopy (SEM), pressure-controlled porosimetry (PCP) and rate-controlled porosimetry (RCP), were compared and integrated to characterize the pore size distribution and the effects of diagenesis upon it in tight sandstones from the Ordos Basin, China. The results showed that reservoir spaces in tight sandstones can be classified into those with three types of origins (compaction, dissolution, and clay-related) and that the sizes and shapes of pore space differ depending on origin. Considering the data obtained by mercury injection porosimetry and the overestimation of pore radii by pressure-controlled porosimetry, the full-range pore size distribution of tight sandstones can be determined by combining data from PCP with corrected RCP data. The pore-throat radii in tight sandstone vary from 36 nm to 200 μm, and the distribution curve is characterized by three peaks. The right peak remains similar across the sample set and corresponds to residual intergranular pores and dissolution pores. The middle and left peaks show variation between samples due to the heterogeneity and complexity of nano-scale throat bodies.The average micro-scale pore content is 33.49%, and nano-scale throats make up 66.54%. The nano-scale throat spaces thus dominate the reservoir space of the tight sandstones. Compaction, dissolution, carbonate cementation, and clay cementation have various effects on pore-throats. Compaction and carbonate cementation decrease pore body content. Pore-bridging clay cementation decreases throat space content. As pore-lining clay cementation preserves pore space.

Alternate abstract:

Para evaluar la calidad de yacimiento en areniscas compactas es importante determinar las características de las gargantas de poros, entre ellas las clases de espacio presentes y la distribución de los tamaños de poros. En este trabajo se comparan e integran los resultados de varios métodos de prueba, entre ellos el microscopio electrónico de barrido (SEM), porosimetría de presión controlada (PCP), y porosimetría de velocidad controlada (RCP), para caracterizar la distribución de los tamaños de poros y los efectos de la diagénesis en las areniscas compactas de la cuenca Ordos, en China. Los resultados muestran que los espacios de yacimiento en areniscas compactas se pueden clasificar de acuerdo con tres tipos de origen (compactación, disolución y arcilloso) y que los tamaños y formas del espacio de poros difiere de acuerdo con el origen. De acuerdo con la información obtenida por la porosimetría con inyección de mercurio y la sobreestimación de los radios de poros por la porosimetría de presión controlada, se puede determinar el rango completo de la distribución del tamaño de poros en areniscas compactas al combinar la información del método PCP con la información corregida del método RCP. El radio de la garganta de poro en areniscas compactas varía de 36 nm a 200 μm; la curva de distribución se caracteriza por tres picos. El pico de la derecha permanece similar a lo largo de todas las muestras y corresponde a los poros intergranulares residuales y a los poros de disolución. El pico central y el de la izquierda muestran la variación entre las muestras debido a la heterogeneidad y la complejidad de los cuerpos de garganta a nano-escala. El promedio del contenido poroso a micro-escala es de 33.49 %, y las gargantas a nano-escala ascienden al 66.54 %. Esto significa que los espacios de gargantas a nano-escala dominan el espacio del yacimiento en areniscas compactas. La compactación, disolución, cementacion de carbonato y cementación arcillosa tienen varios efectos en las gargantas de poros. La compactación y la cementación de carbonato decrecen el contenido del cuerpo del poro. El puente arcilloso de poros reduce el contenido del espacio de las gargantas. Mientras que la cementación arcillosa de revestimiento de poros preserva el espacio entre los poros.