低滲透砂巖儲層成巖及微觀孔隙特征研究

陳婷婷

摘要：低滲透儲層綜合評價和有利儲層預測是低滲透油氣藏勘探和開發的基礎和關鍵，但受沉積、成巖和構造作用等多因素的影響，低滲透儲層成因復雜、非均質性強，嚴重制約了低滲透儲層評價的精度。因此在低滲透儲層沉積相研究的基礎上，開展低滲透儲層成巖作用、儲層特征研究，明確成巖相及微觀孔隙結構的展布特征，對低滲透儲層的綜合評價和有利儲層預測具有重要理論指導意義。

關鍵詞：成巖作用;孔隙結構;低滲透儲層

低滲透儲層中裂縫油氣藏與常規油氣藏相比具特有的成藏規律，研究中涉及到的資料繁多，分析方法復雜，評價困難。所以盡早的認識裂縫系統的作用并掌握收集和分析有關資料的系統方法，對裂縫油氣藏的有效評價和預測是至關重要的。

1.儲層成巖作用研究

成巖作用是影響儲層致密、不均一性的重要因素，自20世紀70年代開始，成巖作用的研究深化了碎屑巖儲層地質學理論、精細描述了油氣儲集空間形成機理和次生孔隙發育帶，加快了油氣勘探和開發的進程。目前國內學者對成巖作用的研究主要參照應鳳祥等對碎屑巖儲層成巖作用的定義。研究思路一般包括分析地質背景，了解沉積相展布特征;巖石薄片分析成巖作用類型、孔隙類型及特征;成巖階段劃分、成巖相分析及孔隙演化特征等方面。成巖階段主要在中成巖階段，中期成巖作用改變和影響砂體的儲集性的變化主要包括以下內容：

（1）粘土的轉換主要發生在低溫向高溫的穩定轉換時期，例如高嶺石轉換為迪開石;高嶺石到伊利石，蒙脫石到伊利石;磁綠泥石，鈦云母，三面八體蒙脫石轉化為綠泥石。（2）斜長石和鉀長石的鈉長石化。（3）孔隙充填膠結的形成，例如鐵白云石，鈦白云石，方解石，菱鐵礦，石英此生加大，重晶石，硬石膏，粗晶黃鐵礦膠結。（4）地層格架中的顆粒溶蝕與碳酸鹽和硫酸鹽的膠結。（5）石英顆粒的壓溶作用，這些是由于云母和伊利石的出現而加速了這個過程。

成巖作用早期對深部儲層質量有好壞兩面，積極作用包括通過早期的孔隙附著膠結物來抑制壓實作用和石英后期膠結，消極的影響包括膠結物和早期形成的高嶺石充填孔隙，這些高嶺石含有鉀長石在高溫條件下轉化為伊利石的殘余物，這些可能依靠他們的結構來阻塞毛孔與孔喉。綠泥石晶體比較小，一般不會造成嚴重的孔喉阻塞，特別是在中粒-粗粒砂巖中。

在中期成巖作用過程中，石英膠結是一個對儲層質量不利的過程，同時還會造成砂巖非均質性。石英膠結的分布很大程度與前面討論的顆粒膜層，成巖礦物等有很大聯系，因此在層序地層背景下可能得到預測。石英膠結分布的重要控制因素包括前面詳細討論的硅質物源。石英顆粒的壓實溶解被認為是在埋深超過3千米的砂巖重要的硅質來源。石英顆粒的壓實溶解沿著以下位置得到加劇（1）縫合線位置，這主要發育在粘土紋層與富云母，泥內碎屑紋層附近;（2）被伊利石膜層包裹的石英顆粒的接觸部位;（3）云母和石英顆粒接觸位置。壓實溶解和石英膠結主要發生在（1）在相同的砂巖層內，這些砂巖層富含云母，同時缺少顆粒支撐膠結物（特別是碳酸鹽）或者顆粒膜層伊利石是主要的非均質性導致因素;（2）在相鄰的砂巖層內。壓實溶解發生在含云母和富伊利石膜層的砂巖層內，相鄰砂巖層發生的膠結作用，這之中的石英具有潔凈表面同時可以作為石英次生加大沉淀的核心。相反地，含有大面積的微晶石英，伊利石，綠泥石的石英顆粒會限制石英膠結。綠泥石與伊利石相比，抑制石英次生加大膠結的效率更加突出的結論不是很清楚。但是將它們的不同歸結于綠泥石是油濕，而伊利石是水濕。因此，顆粒表層薄水膜附近的石英膠結出現在硅離子擴散的油砂巖中。在開放的成巖系統中，用于石英膠結的硅質可以來自于外源，主要來自于（1）蒙脫石的伊利石化和泥巖中的硅酸鹽溶解;（2）來自深部的硅離子的運移與循環，特別是盆地壓力釋放，巖漿熱平流，鹽底辟熱對流的影響。硅質來自外源的證據主要包括重晶石和石英膠結，這主要是由于鋇元素在砂巖內源中是不會出現的。

2.儲層成巖相研究

成巖相最早由陳彥華引入碎屑巖儲層成巖作用的研究，是在成巖與構造等作用下，沉積物經歷一定成巖作用和演化階段的產物，是表征儲層特征、類型和優劣的根本性標志。對低滲透儲層研究而言，成巖相研究更為重要。在一定的構造和沉積背景下，特別是針對深層、低滲透砂巖中有利儲層的成因和分布，成巖作用的影響更為顯著，所以成巖相的定量研究及其展布具有非常重要的意義。于目前國內外學者對成巖相研究主要是利用巖心觀察、薄片觀察、掃描電鏡、陰極發光等方法技術開展單井成巖相的定性分析，而對成巖相定量表征、平面預測和評價方法研究相對較少。

（1）有前人提出視溶蝕率、視壓實率與其對儲層物性貢獻大小沒有對應關

系，不適合作為成巖相定量劃分的依據。但在儲層弱膠結的前提下，視溶蝕率、視壓實率代表了儲層相對溶蝕和壓實的程度，在視壓實率一定的情況下，視溶蝕率的高低代表了次生孔隙相對發育程度，即可作為成巖相定量劃分的依據，也是相對優質儲層預測的基礎。

（2）由于成巖作用差異導致的巖石組分、孔隙結構等變化在測井資料上具有明顯不同的響應特征，并且測井資料具有連續記錄的特點，因此篩選出與成巖相相關的測井參數，將成巖相和測井參數相對應，建立連續的成巖相測井解釋模型。目前國內外主要通過測井參數及數學方法建立成巖相測井判別模型，如賴錦等將成巖相與測井參數通過蜘蛛網圖來直觀反應;張海濤等通過貝葉斯判別建立測井參數與成巖相的線性多元判別關系，從而進行成巖相的連續定量識別;景成等結合多種成巖定量參數與測井信息，利用灰色理論綜合評價法定量分析致密氣藏的單井成巖相。本研究針對弱膠結的低滲透砂巖儲層，篩選出與溶蝕、壓實作用相關的測井敏感參數，如自然伽馬、中子、聲波時差、密度和電阻率，利用BP神經網絡技術建立視溶蝕率、視壓實率與測井敏感參數的關系，進而實現成巖相的測井定量解釋。

（3）由于地震資料的解釋精度問題，目前國內外利用地震手段，對成巖相的平面預測成果較少。如利用地震地層學和地震巖石學的手段，粗略的區別出多孔成巖相帶和致密成巖相帶，建立了成巖相的地震-地層模型;曾洪流等分析方解石含量及泥質相對含量和波阻抗的關系，識別出了兩種地震成巖相（鈣質膠結相和泥質膠結相），并結合沉積相展布進行地震成巖相的預測。

3.儲層微觀孔隙特征研究

儲集巖的孔隙結構是影響油氣儲集與油氣田開發效果的重要因素。特別針對低滲透砂巖儲層孔隙結構的研究，是深入剖析油氣儲層強非均質性的重要環節。近年來，國內外學者針對于低滲透砂巖儲層微米級孔喉的發育特征，形成了鑄體薄片圖像分析、掃描電鏡、常規壓汞、恒速壓汞、CT掃描等多種分析手段。針對不同手段可以從不同角度解釋微觀孔隙結構特征，利用壓汞分析技術的中值半徑與儲層物性開展儲層評價綜合研究;應用恒速壓汞分析技術特低-超低滲透砂巖油藏儲層微觀孔喉特征;蘇娜等應用CT掃描技術分析和重建了低滲氣藏微觀孔隙結構。此外關于微觀孔隙結構的分類評價，前人也做了大量研究，利用曲線形態和排替壓力為基礎對孔隙結構進行分類;但是，由于低滲透砂巖儲層孔喉結構復雜，孔隙與喉道耦合關系多樣，常規的傳統方法表征微觀孔喉結構不夠精確，必須結合上述多種方法綜合使用，才能做到微觀孔隙結構定性、定量的綜合表征。

參考文獻：

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