低滲透砂巖油藏特征及其發展趨勢

胡延旭

（西北大學地質學系/大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069）

伴隨世界能源格局的不斷轉變及技術的不斷發展,非常規油氣逐漸成為世界研究的熱點。低孔滲油氣資源作為主要的非常規資源,已成為世界上油氣勘探開發和科學研究的熱點。勘探開發實踐表明,世界上低滲透油氣資源十分豐富,廣泛分布于美國落基山地區諸盆地[1]和加拿大阿爾伯達盆地[2],我國也廣泛發育低滲透非常規油氣藏,主要分布于四川盆地地[3]、松遼盆地[4]和鄂爾多斯盆地三疊系[5]等地區。隨著勘探開發階段的深入,非常規低滲透油氣資源在能源格局中將占有越來越重要的地位，加大非常規儲層的研究投入，創新相應的理論和技術是我們迫切需要解決的問題。

1 低滲透儲層的定義

低滲透油藏通常指的是基質滲透率較低的儲層，通常表現為孔隙度低、喉道小、流體滲透能力差，通常需要進行油藏改造才能維持正常生產。低滲透砂巖油藏按成因分為原生低滲透砂巖油藏和次生低滲透砂巖油藏。原生低滲透油氣藏主要是受沉積作用的影響，巖石的成分成熟度和結構成熟度均較低，泥質雜基含量高，埋深大多較淺，成巖作用改造較弱。次生低滲透油氣藏主要是原來的常規油氣藏經過強烈的成巖作用改造后，原生孔隙大量減少,形成致密層，我國現在發現的低滲透儲層主要是次生低滲透油氣藏[6]。

事實上，低滲透是一個相對的概念，目前尚未對其概念取得統一的看法，所以，針對其界限的劃定，因時間不同、油氣資源狀況不同、技術經濟條件不同和地域不同而存在一定的差異，國內外學者主要通過基質滲透率作為劃分低滲透儲層的主要標準,代表性的主要有:①前蘇聯學者根據地層產能、導水性、孔隙空間結構和經濟標準,將滲透率小于50×10-3μm2的儲層定為低滲透油藏；②美國石油地質學家萊復生則把低滲透儲層的上限劃為10×10-3μm2；③1986年，我國學者羅蟄潭和王允成將滲透率小于100×10-3μm2的儲層劃分為低滲透儲層[7]；④1992 年，國內外學者在西安召開的“國際低滲透油氣藏”會議上,對于低滲透儲層的定義取得了基本一致的看法:將基質滲透率小于50×10-3μm2，大于 0.1×10-3μm2的儲層定義為低滲透儲層[8]；⑤唐曾熊(1994)將低滲透儲層的上限定為100×10-3μm2,并把滲透率小于10×10-3μm2的儲層劃分為特低滲透儲層[9]；⑥1997 年，李道品等提出將小于50×10-3μm2的儲層定義為低滲透儲層，并提出了“超低滲透儲層”的概念[10]；⑦1997 年，將小于 50×10-3μm2的儲層定義為低滲透儲層[11]。另外，近年來，隨著頁巖氣和頁巖油等致密儲層的勘探開發成功，國內外學者相繼提出了致密油的概念，并將其滲透率上限設定為1×10-3μm2[12]，其相當于我國行業標準的超低滲儲層。

2 低滲透砂巖儲層的地質特征

2.1 源儲特征

非常規油氣的源儲關系多數為源儲共生，對于低滲透砂巖儲層，主要表現為源儲接觸型油氣聚集。相比于常規油氣藏的圈閉和油氣聚集區帶，低孔滲非常規油氣藏演變為油氣聚集層系，突破了油氣藏邊界的概念和作用，更強調大面積源儲共生層系納米級孔喉系統等儲集空間中的連續型油氣聚[13]。

2.2 儲層特征

相比于常規儲層的微米級孔吼直徑，低滲透砂巖油儲集層主要大規模發育納米級孔隙結構，以鄂爾多斯盆地延長組長6儲層為例，孔喉直徑主要為60～800nm，是導致儲層物性差和致密的根本原因。相對于常規儲層，低滲透的非常規儲層具備以下主要特征[14]：①成巖后生作用強烈,次生孔隙孔隙的大量形成，常能較好地改善儲層；②常發育層控作用明顯的裂縫（特別是微裂縫）;③非均質性嚴重，開發中水敏和酸敏明顯，導致儲層傷害較大，驅油效果差；④常發育特殊的巖性圈閉；⑤常表現為復雜的滲流特征，與達西定律不符，多表現為非達西流。

2.3 運聚特征

非常規油氣是廣覆式、大面積油氣聚集，圈閉和蓋層的界限不明顯。低滲透砂巖油藏的油氣運聚過程中，受水動力影響小，浮力與水柱壓力作用不明顯，以非達西滲流的擴散和超壓作用為主，油水分異不明顯，主要靠滲透擴散。烴源巖的排烴壓力為其提供運聚動力，阻力主要為較小的孔吼產生的毛管壓力，兩者相互耦合控制油氣邊界或范圍。

2.4 油藏特征

在我國，低滲透的砂巖油氣藏分布范圍較廣，以四川盆地中侏羅系致密砂巖和鄂爾多斯盆地三疊系延長組致密砂巖為主要代表，前人對于鄂爾多斯盆地隴東地區三疊系延長組的低孔滲砂巖油藏特征進行了深入的研究，總結出了以下幾個重要特征[15]：（1）含油飽和度低，與儲層物性關系復雜。（2）油水關系復雜，無明顯的油水界面。（3）距離源巖越遠，石油富集程度越差。

3 低滲透儲層勘探開發的發展趨勢

3.1 低滲透儲層勘探開發理論的發展

隨著油氣勘探與開發的重心由常規油藏向非常規油藏的轉變,石油地質學的理論也發生了巨大的轉變，經歷了不斷的理論創新，推動了石油工業的一次又一次的飛速發展。傳統的石油地質研究強調油氣運移（從烴源巖到圈閉），油氣勘探的核心是尋找有效的聚油圈閉;而非常規油氣系統和大面積連續型油氣聚集理論,淡化了圈閉成藏概念,強調原位滯留或短距離運移的頁巖系統源儲共生型油氣聚集,尋找有效儲集體成為油氣勘探的核心。

3.2 低滲透儲層的研究方法

勘探開發實踐表明，低滲透儲層中常存在一些相對高孔滲的部位，這些部位是富集油氣并有可能獲得高產的地帶，稱為“優質儲層”，即在生產實踐中經常提到的“甜點”。

優質儲層是一個相對的概念,并沒有絕對意義上的儲層物性指標,是指低孔滲背景下的相對高孔滲部位。在低滲透油氣田中，優質儲層中往往儲集了大部分的油氣，因此,搞清楚優質儲層形成條件及主控因素,能夠提高勘探低滲透油藏的效率,是解決低滲透油藏勘探成功率低的重要途徑。

沉積作用和成巖作用控制碎屑巖儲層的形成[17]，且成巖作用在低滲透油藏儲集體的形成中占有重要作用。因此，在具體的研究工作中,對埋藏深度大、受成巖作用影響明顯的儲層應側重于成巖作用對儲層貢獻的分析，并將成巖相作為判斷優質儲層的標準,在國內，成巖相分析是我們經常采用的方法[18]，即通過儲集巖次生成巖特征(包括膠結物特征、壓實作用強度、孔隙特征等)的區別定義劃分成巖相,進一步對碎屑巖儲層預測評價。但是這忽略了沉積作用和儲層的巖石學組分的作用，而沉積作用和儲層的巖石學組分特征直接決定了成巖作用的方向，是不可分割的整體。所以，在對儲層進行預測評價中，應綜合考慮沉積作用、成巖作用和儲層巖石學特征等有利儲集層形成的主要控制因素,以更加全面和客觀地評價優質儲層。國外研究人員則多側重于綜合考慮沉積作用和成巖作用[19],綜合沉積相和成巖相，劃分出有利的沉積—成巖相帶,預測和評價優質儲層。

4 存在的問題

雖然近幾年國內外研究人員對于低滲透儲層進行了大量的研究,且在一些方面也取得了較大的創新,但受到低滲透儲層復雜性及勘探開發的局限性影響，低滲透儲層仍然存在大量亟待解決的問題,主要包括以下幾方面:(1)明晰控制低滲透儲層形成的主要因素。(2)定量評價低滲透油氣藏形成主控因素。(3)建立統一的低滲透儲層分類評價標準。(4)明晰低滲透油藏的油水分布規律。

5 結語

隨著油氣資源的不斷勘探和開發，非常規油藏逐漸取代常規油藏成為未來勘探開發的主體，我國低滲透油氣資源非常豐富,開展低滲透油氣勘探開發是我國油氣能源工業進一步發展的必由之路。但是，在低滲透油氣資源勘探開發中仍然存在著大量的問題，主要表現為石油地質理論仍舊停留在常規儲層的層面，不能夠解決非常規油藏的問題，創新適合非常規油藏的地質理論是我們未來發展的主要難題。

[1] BerryFAF.Hydrodynamics and Geochemistry of the Jurassic and Cretaceous Systems in the San Juan Basin Northwestern New Mexico and Southwestern Colorado [D].Stanford California Stanford University,1959.

[2] Masters J A.Deep basin gas trap,western Canada[J].AAPG Bulletin.1979,63(2):152-181.

[3] 朱如凱,鄒才能,張鼐等.致密砂巖氣藏儲層成巖流體演化與致密成因機理—以四川盆地上三疊統須家河組為例[J].中國科學:D輯,2009,39(3):327-339.

[4] 蕭德銘.松遼盆地北部向斜區巖性油藏勘探理論與實踐[J].資源·產業,1999,9:4-7.

[5] 張金亮,張金功.鄂爾多斯盆地上古生界深盆氣藏研究[J].石油勘探與開發,2000,27(4):30-35.

[6] 張志強,鄭軍衛.低滲透油氣資源勘探開發技術進展[J].地球科學進展,2009,24(8):854-862.

[7] 羅蟄潭,王允誠.油氣儲集層的孔隙結構[M].北京:科學出版社，1986.

[8] 李道品,羅迪強,劉雨芬.低滲透油田概念及我國儲量分布狀況[J].低滲透油氣田,1996,1(1):1-7.

[9] 唐曾熊.油氣藏的開發分類及描述[M].北京:石油工業出版社，1994.

[10] 李道品,羅迪強,劉雨芬.低滲透砂巖油田開發[M].北京:石油工業出版社，1997.

[11] 中華人民共和國石油天然氣行業標準[S].1997,SY/T6285.

[12] 鄒才能,陶士振,侯連華等.非常規油氣地質[M].北京:地質出版社,2011:1-310.

[13] 鄒才能,張國生,楊智等.非常規油氣概念、特征、潛力及技術:兼論非常規油氣地質學[J].石油勘探與開發,2013,40(4):385-397.

[14] 楊俊杰.低滲透砂巖油氣層的地質特征：低滲透油氣藏勘探開發技術[M].北京:石油工業業出版社，1993.

[15] 楊偉偉,柳廣弟,劉顯陽等.鄂爾多斯盆地隴東地區延長組低滲透砂巖油藏成藏機理與成藏模式[J].地學前緣,2013,20(2):132-139.

[16] 鄒才能,陶士振,袁選俊等.“連續型”油氣藏及其在全球的重要性:成藏分布與評價[J].石油勘探與開發,2009,36(6):669-682.

[17] 鄒才能,陶士振,谷志東.中國低豐度大型巖性油氣田形成條件和分布規律[J].地質學報,2006,80(11):1739-1751.

[18] 魏一鳴,方朝亮,李景明等.中國石油天然氣工業上游技術政策研究報告[M].北京:科學出版社,2006.

[19] Martin K R,Baker J C,Hamilton P J,et al.Diagenesis and reservoir quality of Paleocene sandstones in the Kupe South Field,Taranaki Basin,New Zealand[J].AAPG Bulletin,1994,78(4):624-643.