基于孔隙組合類型的低滲透儲層孔隙結構特征研究

李冠男，孫衛，任大忠，劉登科

（西北大學大陸動力學國家重點實驗室，地質學系，陜西西安710069）

油氣地質

基于孔隙組合類型的低滲透儲層孔隙結構特征研究

李冠男，孫衛，任大忠，劉登科

（西北大學大陸動力學國家重點實驗室，地質學系，陜西西安710069）

利用鑄體薄片、X衍射、常規壓汞、物性分析、掃描電鏡等巖心測試分析資料，對鄂爾多斯盆地吳定地區長6儲層微觀孔隙結構進行研究分析。研究表明：吳定地區長6儲層孔隙以微-小孔隙為主，巖石類型主要為長石砂巖；基于孔隙組合類型可將研究區儲層分為三類：溶孔-粒間孔型儲層、溶孔型儲層、晶間微孔型儲層，不同類型儲層宏觀物性及微觀特征均有差異；物性及黏土礦物是控制研究區儲層微觀孔隙結構特征的重要宏觀及微觀參數，不同類型儲層物性及黏土礦物含量對微觀孔隙結構影響程度均不同，因此在開發過程中應開展合理的儲層評價工作，提升開發效率。

吳定地區；長6儲層；孔隙組合類型；微觀孔隙結構

吳定地區長6段儲層是研究區優勢儲集層位，沉積環境為三角洲前緣水下分流河道，屬于典型的低滲透儲層，但研究區儲層宏觀及微觀非均質性強、物性較差、地質條件復雜，導致研究區勘探開發難度高，制約了該區增儲上產工作[1-3]。前人已經對該地區的物源、沉積以及非均質性等方面做了部分研究，取得了豐碩成果，但對該地區微觀孔隙結構特征研究較少，尤其是基于孔隙組合類型開展儲層微觀特征研究比較少見[4，5]。本文利用鑄體薄片、X衍射、常規壓汞、物性、掃描電鏡等巖心測試分析資料，開展基于孔隙組合類型的儲層分類評價，分析造成不同類型儲層微觀孔隙結構各異的宏觀及微觀因素，以期為今后該地區油氣勘探開發提供依據。

1 區域地質背景

鄂爾多斯盆地吳定地區位于陜西省定邊縣和寧夏鹽池縣境內，構造位置隸屬于天環坳陷東部及伊陜斜坡西部兩個構造單元之間，前人研究發現[6-8]，吳定地區在晚三疊系延長組沉積演化期間主要受北西、北東兩大物源區控制，三角洲前緣亞相構成了吳定地區長6時期儲層的主要沉積相，發育有水下分流河道等沉積微相。整體構造特征繼承鄂爾多斯盆地構造特征，相對平緩且大型構造不發育，整體為西傾單斜，偶見鼻狀隆起。

2 儲層巖石學特征

通過利用鑄體薄片、X衍射、常規壓汞、物性、掃描電鏡等巖心測試分析資料，依據石油行業標準（SY/T5368-2000），通過鑄體薄片進行數據統計不難得出，吳定地區長6儲層巖性主要為灰色、灰黑色砂巖，砂巖粒度在0.10 mm～0.25 mm，為細粒砂巖，巖石類型主要為長石砂巖，巖屑長石砂巖含量較少（見圖1）。通過分析研究區碎屑巖薄片鑒定資料及物性資料可以得出，研究區碎屑成分主要以長石、石英為主，巖屑含量較少，其中長石體積含量在25%～70%，平均體積含量為41%，石英體積含量在25%～60%，平均體積含量為32%，巖屑體積含量在0～30%，平均體積含量為9.5%，填隙物含量較少，以高嶺石、綠泥石、伊利石等黏土礦物以及碳酸鹽類為主，巖石成分成熟度低，顆粒分選性中-好，磨圓度以次棱角狀為主，膠結方式以孔隙膠結和薄膜-孔隙膠結為主，顆粒接觸方式主要以點-線接觸。儲層孔隙度主要集中在7%～13%，平均9.25%，滲透率集中在0.15×10-3μm2～0.4×10-3μm2，平均0.25×10-3μm2，因此吳定地區長6儲層為低孔、特低滲-低滲儲層。

圖1 吳定地區長6儲層含油砂巖分類圖

3 基于孔隙組合類型的儲層分類評價

通過相關實驗開展基于儲層孔隙類型的儲層評價工作發現，吳定地區長6儲層的孔隙類型以殘余粒間孔和溶孔為主，其中原生孔隙被綠泥石、伊利石等黏土礦物所覆蓋，大量的原生孔隙被堵塞，局部邊緣原生孔隙被溶蝕，溶孔是以長石溶孔為主，巖屑溶孔次之，晶間孔最少；孔隙組合類型主要分為三類：溶孔-粒間孔型、溶孔型、微孔型，其中溶孔-粒間孔型為吳定地區長6儲層最發育的一種孔隙組合類型，孔徑一般在60 μm～100 μm；溶孔型發育也很普遍，其中又以長石溶孔型為主，巖屑溶孔型次之，孔徑一般在20 μm～70 μm，溶孔型孔隙尤其是長石溶孔對本地區滲流能力的改善發揮著積極作用；微孔型孔隙發育較少，在本地區發育很不均勻，但其對本地區的孔隙起到連通作用，對滲流能力的改善也有積極作用。同時在以上三種分類的基礎上，對不同種類的孔隙選取樣品進行高壓壓汞實驗，根據壓汞曲線毛管壓力的展布來區分不同孔隙類型的儲集能力和滲流能力的高低（見圖2）。

Ⅰ.溶孔-粒間孔型儲層：此類孔隙結構孔隙度、滲透率高，分選性中等，主流孔隙半徑大，排替壓力低，最大汞飽和度高，退汞效率高。

通過對此類孔隙度、滲透率的統計分析不難看出，該類的孔隙度較高，分布范圍集中在1.1%～13.5%，平均值為10.52%；滲透率的分布范圍主要集中在0.005×10-3μm2～4.52×10-3μm2，平均值為1.02×10-3μm2；該類毛管壓力曲線門檻壓力為0.05 MPa，中值壓力為0.31 MPa，最大汞飽和度為95.2%，從圖2中可以看出一類毛管壓力曲線偏向左下方，孔隙半徑最大，以大孔隙為主，孔隙度滲透率較高，分選性中等，可見此類型孔隙是本地區長6儲層滲流能力和儲集能力最佳的孔隙結構類型，一般發育在水下分流河道砂體，代表較強的水動力較強的環境，且溶孔-粒間孔型在本地區發育較多（見圖2）。

Ⅱ.溶孔型儲層：此類孔隙結構孔隙度、滲透率相比前者較差，分選性中等，主流孔隙半徑較小，排替壓力逐漸升高，最大汞飽和度較高，退汞效率較好，此類孔隙主要包括長石溶孔和巖屑溶孔，其中以長石溶孔為主。

圖2 吳定地區長6段不同類型儲層物性及孔隙結構特征

通過對此類孔隙度、滲透率的統計分析不難看出，此類的孔隙度較高，分布范圍集中在0.84%～12.9%，平均值為8.65%；滲透率的分布范圍主要集中在0.01×10-3μm2～2.34×10-3μm2，平均值為0.53×10-3μm2；此類毛管壓力曲線門檻壓力為0.85 MPa，中值壓力為2.01 MPa，最大汞飽和度為80.94%，從圖中可以看出一類毛管壓力曲線偏向左下方，孔隙半徑較大，以中等孔隙為主，孔隙度滲透率較高，分選性中等，同時因溶蝕作用發育的大規模的溶蝕孔隙可以很好的將其他孔隙連通在一起，對本地區的滲流能力的改善也起到積極的作用，可見此類型孔隙是本地區長6儲層滲流能力和儲集能力第二好的孔隙結構類型，該類型儲層在研究區發育程度較好（見圖2）。

Ⅲ.晶間微孔型儲層：此類孔隙結構孔隙度、滲透率為本地區最低，分選性差，主流孔隙半徑最小，排替壓力最高，最大汞飽和度低，退汞效率低，微孔型樣品是本地區長6儲層物性最差的，微孔型孔隙也是滲流能力和儲集能力最差的孔隙結構類型。

通過對微孔型孔隙度、滲透率的統計分析不難看出，此類的孔隙度最低，分布范圍集中在0.76%～10.25%，平均值為4.52%；滲透率的分布范圍主要集中在0.003×10-3μm2～2.14×10-3μm2，平均值為0.32×10-3μm2；此類毛管壓力曲線門檻壓力最高為2.32 MPa，中值壓力為16.24 MPa，最大汞飽和度為61.7%，從圖中可以看出此類毛管壓力曲線偏向右上方，孔隙半徑最小，以微-小孔隙為主，孔隙度滲透率最低，分選性最差，可見此類型孔隙是本地區長6儲層滲流能力和儲集能力最差的孔隙結構類型（見圖2）。

4 微觀孔隙結構影響因素

儲層微觀孔隙結構影響因素眾多，按大類主要分為宏觀及微觀兩種因素，前人對低滲透儲層孔隙度、滲透率、填隙物等方面對孔隙形態、大小、產狀等方面開展了細致的研究[9-12]，但基于孔隙類型開展微觀孔隙結構影響因素方面的分析較少。本文從物性及黏土礦物兩個角度出發，分析其對儲層最大連通孔喉性質、喉道半徑及孔喉分選程度方面的影響，探討代表著不同孔喉特征的微觀參數與宏觀及微觀特征之間的關系，研究不同孔喉類型對孔隙結構影響因素的作用。

4.1 物性

4.1.1 物性與最大連通孔喉半徑的關系最大連通孔喉半徑代表著儲層可儲集空間的最大半徑（見圖3，圖4），由圖3、圖4可知，物性與最大連通孔喉半徑具有良好的正相關關系，且滲透率的相關性要遠好于孔隙度，表明物性對最大連通孔喉半徑影響較大。各儲層類型滲透率與最大連通孔喉半徑相關性均較好，而溶孔-粒間孔型儲層孔隙度與最大連通孔喉半徑相關性較差，這說明對于溶孔-粒間孔型儲層而言，較大的最大連通孔喉半徑未必對應著較大的孔隙度，由于該類型儲層殘余粒間孔保存較好，導致部分樣品所對應的最大連通孔喉半徑較大，而儲集空間并不多，從而使相關性減弱。

4.1.2 物性與平均孔喉半徑的關系平均孔喉半徑與物性相關性稍差于最大連通孔喉半徑，且滲透率相關性依然好于孔隙度，且溶孔-粒間孔型儲層、溶孔型儲層及晶間微孔型儲層平均孔喉半徑與物性的相關性依次變好（見圖5，圖6），表明孔喉半徑越大的儲層，孔喉半徑與物性的相關性越弱，這是由于相對于溶孔-粒間孔型儲層而言，晶間微孔這種孔喉半徑相對較小的儲層受到的后期成巖作用改造相對較強，造成儲層的儲集及滲流能力更加依賴于物性特征，而孔喉相對較大的溶孔-粒間孔型儲層由于相對大孔隙搭配相對小的喉道等情況，導致儲集能力及滲流能力容易受到孔喉配置關系的影響。

4.1.3 分選系數分選系數與孔隙度和滲透率正相關關系均較好，且各類型儲層分選系數與物性的相關關系均較強，分選系數越大，表明孔喉分選性越差，非均質性越強，而相對高的分選系數表明儲層相對大的孔喉較發育，導致孔隙度滲透率較高（見圖7，圖8）。

圖3 研究區不同類型儲層孔隙度與最大連通孔喉半徑相關性圖

圖4 研究區不同類型儲層滲透率與最大連通孔喉半徑相關性圖

圖5 研究區不同類型儲層孔隙度與平均孔喉半徑相關性圖

圖6 研究區不同類型儲層滲透率與平均孔喉半徑相關性圖

圖7 研究區不同類型儲層孔隙度與分選系數相關性圖

圖8 研究區不同類型儲層滲透率與分選系數相關性圖

4.2 黏土礦物含量

4.2.1 高嶺石含量高嶺石含量與平均孔喉半徑沒有明顯的相關關系（見圖9），表明將儲層視為一個整體來研究黏土礦物與微觀孔隙結構的關系顯然并不合理，需要分別探討。溶孔-粒間孔型儲層高嶺石含量與平均孔喉半徑呈負相關關系，表明對于該類儲層而言高嶺石主要起充填孔隙作用，導致孔喉半徑變??；溶孔型儲層有良好正相關關系，這是由于研究區長石溶孔發育，長石溶蝕產生高嶺石，因此高嶺石含量是長石溶蝕孔的良好指示，高嶺石含量越高，溶蝕孔越發育，孔喉半徑越大；晶間微孔型儲層二者關系不太明顯，說明該類儲層還有其他黏土礦物影響孔喉大小發育情況。

圖9 研究區不同類型儲層平均孔喉半徑與高嶺石含量相關性圖

4.2.2 綠泥石含量溶孔-粒間孔型儲層綠泥石含量與平均孔喉半徑相關性不強（見圖10），說明該類型儲層綠泥石較為發育，既有早期包膜式綠泥石保存孔喉，又有晚期充填式綠泥石充塞孔隙，因此二者綜合而言導致相關性變弱；溶孔型儲層綠泥石含量與平均孔喉半徑呈負相關關系，表明晚期充填式膠結在該類儲層中占主導地位；晶間微孔型儲層相關性依然很弱，表明其他填隙物對該類型儲層的影響依然不可忽視。

圖10 研究區不同類型儲層平均孔喉半徑與綠泥石含量相關性圖

4.2.3 伊利石含量三類儲層平均孔喉半徑與伊利石含量均呈負相關關系（見圖11），且溶孔-粒間孔型儲層及溶孔型儲層負相關性明顯，表明伊利石充填及切割孔喉對儲層孔喉的破壞性較大，伊利石含量越高越不利于孔喉保存。

圖11 研究區不同類型儲層平均孔喉半徑與伊利石含量相關性圖

5 結論和認識

（1）吳定地區長6儲層巖性為砂巖，粒徑在0.10 mm～0.25 mm，為細粒砂巖，顏色以灰色、灰黑色為主，巖石類別主要以長石砂巖為主，巖屑長石砂巖含量較少，主要集中在7%～13%，平均9.25%，滲透率集中在0.15×10-3μm2～0.4×10-3μm2，平均0.25×10-3μm2，屬于典型的低孔、特低滲-低滲儲層。

（2）根據鏡下特征、孔滲關系以及高壓壓汞實驗，孔隙組合類型主要分為三類：Ⅰ溶孔-粒間孔型、Ⅱ溶孔型、Ⅲ微孔型；Ⅰ型孔隙組合類型發育最廣，為吳定地區儲集能力、滲流能力最強的孔隙組合類型，Ⅱ型孔隙組合類型也普遍發育，也是本地區優勢孔隙結構，Ⅲ型孔隙發育最少，其儲集能力和滲流能力最差，是吳定地區長6儲層物性最差的孔隙組合類型。

（3）儲層物性及黏土礦物含量與微觀孔隙結構聯系密切，最大連通孔喉半徑、平均孔喉半徑及分選系數與物性的相關性均較好，滲透率對儲層孔隙結構的影響程度普遍高于孔隙度。基于不同儲層類型的黏土礦物影響因素分析表明，不同儲層類型黏土礦物對平均孔喉半徑的影響程度不同，因此在開發中應當注意對儲層開展有效的分類評價，采取合理的開采模式。

［1］楊華，付金華，何海清，等.鄂爾多斯華慶地區低滲透巖性大油區形成與分布［J］.石油勘探與開發，2013，39（6）：641-648.

［2］王學存.陜北志吳定地區延長組長-6油層組儲集層評價［J］.西安石油大學學報（自然科學版），2009，24（4）：23-26.

［3］于波，周康，郭強，等.鄂爾多斯盆地吳定地區延長組下部油氣成藏模式與主控因素［J］.地質與勘探，2012，48（4）：858-864.

［4］陳曉東，郭宏勃，王青.吳定地區長6油藏儲層特征及影響因素分析［J］.內蒙古石油化工，2009，（23）：146-148.

［5］楊縣超.鄂爾多斯盆地吳定地區晚三疊世早期的沉積環境與古地理演化［D］.西安：西北大學，2009.

［6］王偉，朱玉雙，牛小兵，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區長6儲層微觀孔隙結構及控制因素［J］.地質科技情報，2013，（3）：118-124.

［7］公繁浩，鮑志東，季漢成，等.鄂爾多斯盆地姬塬地區上三疊統長6段儲層成巖非均質性［J］.吉林大學學報（地），2011，41（3）：639-646.

［8］張振紅，汪伶俐，朱靜.姬塬地區長6油層組砂巖儲層中黏土礦物分布規律研究［J］.西安科技大學學報，2015，35（2）：197-201.

［9］單華生，周鋒德.伊通盆地鹿鄉斷陷低滲儲層敏感性機理分析及分布預測［J］.地球科學-中國地質大學學報，2012，37（4）：719-727.

［10］焦翠華，夏冬冬，王軍，等.特低滲砂巖儲層物性下限確定方法-以永進油田西山窯組儲集層為例［J］.石油與天然氣地質，2009，30（3）：379-383.

［11］滕建彬.基于低滲透成因分析的儲層分類方法-以臨南洼陷帶沙三段下亞段碎屑巖儲層為例［J］.油氣地質與采收率，2012，19（5）：6-9.

［12］任大忠.鄂爾多斯盆地延長組致密砂巖儲層微觀特征［D］.西安：西北大學，2015.

The study of the features of pore-throat structures based on pore assembly type

LI Guannan，SUN Wei，REN Dazhong，LIU Dengke
（State Key Laboratory for Continental Dynamics，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China）

The micro pore structures'characteristics were studied by using casting thin sections,scanning electron microscope（SEM）,X-ray scattering,physical property analysis and other techniques in Wuding area,Ordos basin.The results shows that micro-small pore was the main type of reservoirs'pore and the rock type mostly arkose sandstone.The reservoirs can divided into three parts based on pore assembly type,dissolved-intergranular pore,dissolved pore and intergranular micropore,and their physical property and micro characteristics are different.Physical property and clay mineral are main controlling factors on micropore structures.Therefore in the process of development reasonable reservoir evaluation method should be taken for higher development efficiency.

Wuding area；Chang 6 reservoir；pore assembly type；micro pore structures

TE122.23

A

1673-5285（2017）06-0102-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.06.022

2017－05-16

陜西省科技統籌創新工程計劃項目，項目編號：2015KTCL01-09；中國博士后科學基金，項目編號：2015M582699；陜西省自然科學基礎研究計劃-青年人才項目，項目編號：2016JQ402。

李冠男，碩士，從事油氣地質與開發研究工作，郵箱：805744645@qq.com。