致密砂巖氣藏微觀孔隙特征探討

李山川

摘 要：隨著常規油氣藏可開采量的逐漸減少，致密砂巖氣藏作為非常規油氣資源的一種，逐漸成為我國油氣勘探的重要領域。致密砂巖氣藏大多具有儲量豐度低、單井產量低、儲層孔滲差的特點，并且具有典型的多層系含氣特征，氣藏開發投資和開采成本均較高，開發難度較大，而儲層微觀孔隙特征對油氣的聚集成藏和油氣分布具有重要影響。因此，本文以鄂爾多斯盆地為例，通過薄片鑒定和鏡下分析，厘清致密砂巖儲層微觀孔隙類型，探討其對油氣聚集和運移的影響。

關鍵詞：致密砂巖；儲層特征；孔隙類型；鄂爾多斯

致密砂巖氣藏是指孔滲較差、非均質性較強的氣藏，其孔隙度一般低于13%，滲透率一般低于0.1×10-3μm2。雖然致密氣藏低孔低滲，但在現有壓裂、酸化等開采工藝的不斷提升下，已有很大的開采價值。致密砂巖油氣藏的開發最早始于1927年美國的圣胡安盆地，大型開發始于1976年在加拿大阿爾伯達盆地的埃爾姆沃斯。我國自1971年發現川西中壩氣田之后，也逐步系統地開始了對致密砂巖含氣領域的研究，現在蘇里格氣田已成為我國最重要的致密氣產區。

1地質概況

鄂爾多斯盆地地處陜西省和內蒙古自治區境內，在構造上位于伊陜斜坡帶西北部，靠近天環坳陷，整體為一條寬緩的西傾單斜，坡角不足1°，面積約1100km2。盆地內發育一系列北東-南西走向的鼻隆構造，局部存在小幅頂面凸起和頂面洼地。鄂爾多斯盆地上古生界發育石炭系本溪組、太原組，二疊系山西組、石盒子組和石千峰組，目的層山1段和盒8段是研究區主力產氣層，發育有較好儲層物性的砂巖層，儲集巖類型主要為砂巖，砂體具有縱向厚度大，橫向分布呈近南北向條帶狀分布的特點。區內儲層非均質性強，有效砂體疊置模式復雜，連通性差，氣田地質特征復雜，開發難度大。沉積環境為沼澤背景下的辮狀河三角洲和曲流河三角洲沉積，可分為水下分流河道、河口壩、遠砂壩、席狀砂、分流間灣等沉積微相。儲層埋藏時間長，成巖作用復雜，礦物間轉化多樣，孔隙發育受成巖作用影響較大。

2儲層巖石學特征

儲層巖性一般為石英砂巖、巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和雜砂巖，礫巖和泥巖較少。碎屑顆粒中石英、巖屑含量較高，石英含量39～64%，平均66.2%，長石不多，巖屑以燧石、千枚巖、石英巖、噴出巖巖屑為主。填隙物包括雜基和膠結物，膠結物包括硅質、鈣質和高嶺石、伊利石、綠泥石等粘土礦物。顆粒粒度中到粗粒，分選中等，顆粒多呈次棱-次圓狀，顆粒間點、線接觸，膠結類型以孔隙式膠結和接觸式膠結為主，結構成熟度較低。孔隙以次生孔隙為主，原生孔隙多被阻塞破壞，次生孔隙以溶蝕孔隙和晶間孔為主。

3儲層微觀孔隙特征

儲層孔隙以次生孔隙為主，原生孔隙較少。原生孔隙包括原生粒間孔和原生粒內孔；次生孔隙包括溶蝕孔隙（雜基溶孔、方解石溶孔、巖屑溶孔、長石溶孔）、填隙物晶間孔（高嶺石晶間孔、伊利石晶間孔）、云母水化孔隙以及微裂縫等。

3.1微觀孔隙類型

3.1.1原生孔隙

因遭受強烈的壓實作用和膠結作用，大部分原生粒間孔隙消失殆盡，僅局部發育殘余粒間孔，多分布在顆粒邊緣處，沒有加大邊，孔隙被顆粒包圍，沒有或有很少填隙物，無被溶礦物殘余，孔隙形態較規則，可呈三角狀。地層中的泥質夾層會因壓實而彎曲，碎屑顆粒會被壓裂產生裂隙，成為油氣運移通道，云母可發生明顯變形，巖屑被擠入顆粒之間，占據原生粒間孔，堵塞孔隙空間，同時后期的膠結會進一步占據孔隙空間，阻塞孔喉，降低孔隙流體的流通性，使儲層孔隙變差。因此，原生孔隙在總孔隙中所占比例較低，盒8段好于山1段。

3.1.2次生孔隙

當儲層流體呈弱堿性時，石英會發生局部溶蝕現象，表現為顆粒的不規則邊緣、石英顆粒的殘余或加大邊的溶蝕等，邊緣多呈港灣狀，溶蝕粒間孔連通性好，但在研究區比例很低。區內溶孔以巖屑溶孔為主，燧石、石英巖等巖屑由于內部成分不穩定，被溶蝕形成孔隙，多呈斑點狀，亦發育少量石英粒內溶孔和方解石溶孔，是研究區山1、盒8段重要貢獻孔隙類型之一。部分樣品中雜基含量較高，雜基在適宜的成巖環境下部分溶蝕形成雜基溶孔，孔徑往往很小，但大量的細小孔隙聚集在一起會形成較好的儲層。

研究區可見大量形成于成巖過程中的分布于碎屑顆粒間自生礦物晶體間的微孔隙，主要有高嶺石、伊利石、伊/蒙混層和綠泥石的晶間微孔。此類孔隙半徑較小，具有一定連通性，但數量較多，是研究區目的層位重要貢獻孔隙類型之一。山1段高嶺石晶間孔較好，盒8段伊利石晶間孔較好，晶間孔可占面孔率的一半以上。微裂隙多由巖石組分收縮或構造應力作用而形成，可切穿碎屑顆粒和填隙物，具一定的延伸方向，而且隨著延伸距離的增大可能逐漸變窄或消失，研究區壓實作用較強而構造活動較弱，僅有少量微裂隙發育。

3.2儲層喉道特征

盆地內儲層喉道多樣，通過鑄體薄片鏡下觀察分析，喉道以片狀（彎片狀）喉道、縮頸型喉道為主，孔隙縮小型喉道較少，雜基含量較高的薄片中可見少量管束狀喉道，具體的喉道如下：

孔隙縮小型喉道：為孔隙縮小部分所形成，在以粒間孔為主的薄片中常見，巖石結構多以顆粒支撐為主，填隙物較少，為大孔粗喉，孔喉直徑比接近于1。

縮頸型喉道：此類喉道是顆粒的不接觸面因壓實等作用而緊密排列時，可變斷面彼此緊鄰而形成，也可由粘土薄膜襯邊式膠結而成。此類喉道連接的孔隙可能比較大，但喉道卻較窄，油氣難以流動，使得儲層可能孔隙度較高，但滲透率卻可能較低，一般為大孔細喉型，多見于有綠泥石薄膜發育的點接觸顆粒間。

片狀喉道：喉道細長，彎曲程度不高者為片狀，彎曲程度較高者為彎片狀。此類喉道為顆粒之間的長條狀通道，有窄片狀和寬片狀兩種類型，研究區一般為小孔極細喉道，后期受溶解改造也可以成為粗喉型。

管束狀喉道：孔隙由細而長的管狀喉道相連，其斷面近于圓形，由于細長，吸附力較大，流體自由流通較困難，雜砂巖中可見少量此類喉道。

結論

1鄂爾多斯盆地儲層孔隙度為4.1%～13.6%，滲透率為0.03～1.9μm2，平均為0.49μm2，屬于典型的低孔低滲、致密砂巖氣藏。

2儲層孔隙以次生孔隙為主，原生孔隙較少，其中粘土礦物晶間孔和溶蝕粒間孔是主要孔隙，對儲層物性改善具有重要作用。

3儲層喉道以片狀喉道、彎片狀喉道、縮頸型喉道為主，孔隙縮小型喉道較少，雜基含量較高的薄片中可見少量管束狀喉道，片狀吼道和彎片狀喉道對油氣運移最重要和有利的通道。

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