致密砂巖儲層研究

致密砂巖儲層與常規砂巖儲層相比具有巖性致密、低孔低滲、氣藏壓力系數低、圈閉幅度低、自然產能低等典型特征。按照我國標準，致密砂巖儲層有效滲透率孔隙度r≦10%，且具有較高毛細管壓力，束縛水飽和度和孔隙度之間存在負相關關系。本文將從致密砂巖儲層特征、儲層成因類型、儲層物性影響因素三個方面對致密砂巖儲層做一個簡要論述。

一、儲層特征

致密砂巖儲層與常規砂巖儲層相比具有巖性致密、低孔低滲、氣藏壓力系數低、圈閉幅度低、自然產能低等典型特征：

特性常規砂巖儲層致密砂巖儲層

儲層巖石組分石英顆粒含量高，長石、巖屑含量低長石、巖屑含量相對較高

成巖演化多為中成巖B階段以前中、晚成巖期

孔隙類型原、次生混合孔隙次生孔隙為主

孔吼連通性短吼道，連通好席狀、彎曲片狀吼道，連通差

孔隙度%12～303～12

覆壓基質滲透率>0.1<0.1

含水飽和度/%25～5045～70

巖石密度<2.652.65～2.74

毛細管壓力低較高

儲層壓力一般正常至略低于正常多為高異常地層壓力

應力敏感性弱強

原地采收率/%75～9015～50

二、成因類型

由自生粘土礦物的大量沉淀所形成的致密砂巖儲層。此類致密儲層可以是結構成熟度和成分成熟度均比較高的砂巖，也可以是結構成熟度較高而成分成熟度不高的砂巖。如圖所示，巖石類型為石英砂巖，硅質巖碎屑含量比較高，顆粒之間沒有任何粘土雜基存在；但是在埋藏過程中由于自生的伊利石堵塞了顆粒喉道，喉道間主要依靠伊利石礦物間的微孔隙連通，這使得巖石的滲透率極低，然而孔隙度的降低卻不太明顯，主要形成中孔、低滲的致密儲層。

膠結物的晶出改變原生孔隙形成的致密砂巖儲層。在砂巖儲層埋藏過程中，由于石英和方解石以膠結物的形式存在于碎屑顆粒之間，極大地降低了儲層的孔隙度，滲透率也隨之降低，形成低孔、低滲的致密儲層、在孔隙中可保存形成時間比較早的次生孔隙。如圖所示，巖石類型為巖屑石英砂巖，含有少量的長石，孔隙類型主要有長石早期溶蝕形成的粒內溶孔及高嶺石的沉淀形成的晶間微孔隙。

圖1 石英砂巖中粘土礦物的包殼

圖2 強的方解石和石英的膠結作用

高含量塑性碎屑因壓實作用形成的致密砂巖儲層。對于距離物源比較近、沉積環境水體能量不高、沉積物成分比較復雜、尤其是塑性和不穩定碎屑含量較高的儲層，在埋藏過程中在沒有異常壓力形成的條件下，因壓實作用使塑性碎屑變形從而呈假雜基狀充填與碎屑顆粒之間，導致砂巖儲層成為致密儲層。如圖所示就是塑性碎屑在壓實作用下變形形成致密砂巖儲層，在掃描電鏡下可見不穩定碎屑的溶蝕作用形成的微孔隙。

圖3 不穩定碎屑在壓實作用下變形導致巖石致密

粒間孔隙被碎屑沉積時的泥質充填形成的致密砂巖儲層。在濁流條件下或者在低能條件下，由于沉積水體渾濁或者水體能量不高，碎屑顆粒間雜基含量比較高，該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//www.ems86.com總第565期2014年第33期-----轉載須注名來源成為泥質砂巖。由于粒間孔隙被雜基所占據，孔隙間的流體交換不順暢，因此粒間孔隙或粒內孔隙都不發育；在泥質雜基中因成巖作用的關系可能發生重結晶或者微弱的溶蝕，形成雜基內的溶蝕微孔隙。如圖所示，巖石中泥質雜基含量較高，在雜基重結晶后可以形成粘土礦物晶間微孔。圖中儲層孔隙全為微孔隙，孔隙由雜基的溶蝕和重結晶形成。

圖4 泥質砂巖形成的致密砂巖儲層

三、物性影響因素

沉積作用對儲層的影響。沉積物中碎屑顆粒的粒度、圓度和堆積排列方式等，都會直接控制顆粒之間的原始孔隙發育情況，不同的沉積微相之間儲集物性亦有明顯差別。

成巖作用對儲層物性的影響。對儲集物性而言，建設性的成巖作用主要有溶蝕作用和構造破裂作用，導致孔隙度增大；破壞性的成巖作用主要有壓實作用、壓溶作用和膠結作用，造成孔隙度降低。

壓實作用對孔隙的影響。強烈壓實作用導致原始孔隙度降低，從而大大降低了儲層的滲透率，是影響儲層性能的主要原因之一。

膠結作用對孔隙的影響。膠結作用也是致密砂巖儲層形成的重要影響因素之一，膠結作用使得孔隙度大大降低。

溶蝕作用對儲集性能的影響。溶蝕強度的差異是沉積控制基礎上造成儲層質量差異的主要因素，溶蝕可以發生在成巖作用的各個時期，但中成巖階段由有機質脫羧引起的溶蝕作用對儲集空間的形成具有特別重要的影響。

構造作用對儲層物性的影響。構造運動可以使比較致密的儲層產生裂縫，裂縫在致密儲層中主要起增加孔隙度、提高滲透率、促進沿裂縫形成溶蝕孔隙系統等作用。

致密砂巖儲層可以處于深層或淺層、高壓或低壓、高溫或低溫的環境下，可以是毯狀的或透鏡狀的，也可以含有一個或多個儲層，有的存在天然裂縫，也有的不存在天然裂縫。但是致密砂巖儲層的巖石致密，非均質性強，有效孔隙度低，滲透率很低，巖石微觀結構復雜多樣，毛管壓力和束縛水飽和度高，并且粘土礦物含量較高，有時還存在天然裂縫，這些因素都對致密砂巖儲層發育有不同程度的影響。

目前我國致密砂巖儲層資源豐富，分布廣泛，勘探領域廣闊，在鄂爾多斯盆地、四川盆地、吐哈盆地北部山前帶均有較大發現，但是致密砂巖儲層由于其勘探開發的難度較大，還存在較多困難，需要進一步去克服。

（作者單位：1.西南石油大學；2.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦）