關于低滲透砂巖儲層形成機理及特點的研究

蘇詩航

摘要：低滲透砂巖油藏在我國認識較早。1907 年發現的延長油藏是典型的特低滲透油藏。由于我國低滲透油藏分布廣泛，占油氣資源總量的 30%，根據各種儲層參數資料以及薄層分析，分析了低滲透砂巖油藏特點及形成機理，為進一步的油氣勘探提供了依據，有益于對油田的進一步開發。

關鍵詞：低滲透儲層；砂巖儲層；沉積作用；成巖作用；裂縫

1 國內的研究背景

在總結沉積作用、成巖作用以及構造作用的控制的基礎上，通過對儲層形成機理的分析，認為沉積作用是低滲透砂巖儲層形成的最基本因素，成巖作用的影響是雙重的，構造作用形成的裂縫可以用作低滲透砂巖儲層的形成。裂縫性低滲透砂巖儲層的主要滲流通道。

2 低滲透砂巖儲層的特點

我國低滲透砂巖儲層主要表現為：成分和結構的成熟度比較低； 孔隙結構比較弱；儲層物性較弱；壓力敏感性偏強；裂縫的發育以及非均質性強。

2.1 巖石學特點

低滲透砂巖的巖石類型多為長石砂巖以及巖屑砂巖，礦物以及結構成熟度較低，黏土礦物或碳酸鹽膠結物含量較高。鄂爾多斯盆地安塞油田是我國低滲透砂巖油藏勘探開發模式。油田南部砂巖主要為粒度為 0.1～0.35mm 的細粒-中粒長石砂巖，分選好，主要為次棱柱狀； 顆粒支撐、線性接觸、膜孔膠結；長石為主要組分，平均含量 51.3%； 綠泥石和濁沸石為填料，且含量比較高。

2.2 裂縫特點

低滲透砂巖中的天然裂縫主要分為構造裂縫以及成巖裂縫，兩者的儲集性能較弱，然而卻是主要的滲流通道。

2.3 非均質性特點

低滲透砂巖儲層的孔隙分布極不均勻、非均質。裂縫是強非均質性的另一個重要原因。不同方向的裂縫發育程度不同，不同地層裂縫的地下開放度以及連通性也不同，導致不同方向的裂縫滲透率弱異較大。

3 低滲透砂巖儲層的形成機理

低滲透砂巖儲層的形成受沉積、成巖以及構造作用的控制。

3.1 沉積作用的影響

沉積作用是形成低滲透砂巖儲層最基本的因素。沉積環境控制著碎片的組成、大小、分類、圓整、排列以及水泥的組成以及膠結。以沉積作用為主的低滲透砂巖油藏叫做以原生孔隙為主的原生低滲透砂巖油藏。

低滲透砂巖涵括近源以及遠源兩種沉積類型，典型代表分別為沖積扇以及細粒三角洲。例如，老君廟油田 M層低滲透儲層為沖積扇塊狀砂體，巖性單一，厚 60～70m，平均粒徑為 0.18～0.14mm，平均孔隙度為 19.1%，平均滲透率為 24.2md；大慶油田杏一區東部低滲透儲層為三角洲前緣席狀砂體，巖石的顆粒細，分選較弱，泥質含量比較高。

3.2 成巖作用的影響

低滲透油藏的成巖作用主要受壓實作用、壓溶作用、膠結作用、重結晶作用、交代作用以及溶解作用的影響，對儲層具有雙重的作用。

（1） 壓實以及壓溶作用可以降低孔隙度以及滲透率

由于長石以及巖屑的分選以及圓度弱，壓實導致顆粒的重新排列以及壓實，從而大大降低了孔隙度以及滲透率。隨著埋藏深度以及上覆地層壓力的增加，壓力溶蝕引起管線接觸以及縫線接觸，進一步降低了孔隙度以及滲透率。

（2） 膠結作用可以降低孔隙度以及滲透率

隨著溫度以及壓力的增加，孔隙流體中的過飽以及礦物沉淀形成石英、方解石以及粘土等膠結物，并填充粒間孔隙，從而降低了孔隙率以及滲透率，但這為溶解孔隙的形成提供了物質基礎。

（3） 溶蝕作用能夠改善孔隙度以及滲透率

生烴或黏土礦物在轉化等過程中排出的酸會溶蝕長石、方解石等，容易形成次生孔隙，從而增加了孔隙度以及滲透率。

受成巖作用控制的低滲透砂巖儲層，叫做次生低滲透儲層，其孔隙中次生孔隙比例較大。次生低滲透儲層兒乎發育于我國所有含油氣盆地，構成低滲透砂巖儲層的主體。以安塞油田延長組長 6 油層為例， 原生粒間孔隙為 35.0%，經過壓實、綠泥石膜析出、壓溶以及次生加大作用，孔隙度降為 17.5%；再經濁沸石以及碳酸鹽膠結作用，降至7.1%；后經濁沸石、長石等溶蝕，又回升至 12.9%，成為以次生孔隙為主的低滲透砂巖儲層。

3.3 構造作用的影響

低滲透砂巖儲層，尤其是次生低滲透儲層，巖石偏脆，在構造應力下容易產生裂縫，從而形成裂縫型低滲透儲層。

構造裂縫的形成機理是，在褶皺形成之前，地層受到橫向水平擠壓，并形成一對垂直共軛剪切裂縫，以及與最大壓應力方向平行的一組橫向剪切裂縫。在褶皺過程中，由于層間滑動，形成與地層垂直的同心剪切裂縫或旋轉剪切裂縫。構造裂縫是與斷層活動產生的應力有關的羽狀張裂以及剪切裂縫。它們經常發生在斷層的末端、交匯處以及彎曲突出處。裂縫可以改善孔隙度以及滲透率，或者增強非均質性。裂縫孔隙度小于 1.0%，滲流能力增強，基本不提供儲集空間。

4 討論

研究低滲透砂巖儲層特點及形成機理，是為了有效地預測優質儲層的分布規律。在長期的實踐中，我國學者探索了一套低滲透砂巖儲層評價以及儲層分析的原則、方法以及技術。例如，在渤海灣盆地， 建立了一套成巖階段劃分方案，可以準確地評價鉆探儲層的成巖階段以及儲層質量。

低滲透砂巖優質儲層主要發育殘余原生孔隙、次生孔隙以及裂縫。當埋藏深度淺、壓實度弱時，原生孔隙易于保持。此外，孔隙流體中的綠泥石以及其他礦物結合物高于碎屑顆粒，這增加了抗壓實性，并有助于保持原生孔隙；在成巖作用期間，長石以及碎屑顆粒溶解，并且由于這些不穩定顆粒的高含量，將形成更好的次生孔隙帶。在酸性孔隙流體條件下，方解石以及其他水泥也會溶解。次生孔隙帶； 裂縫發育受巖性、褶皺以及斷層的影響。當砂巖致密、堅硬、脆性時， 斷裂兩側往往發育破碎帶。

5 結論

（1） 低滲透砂巖儲層具有組成結構成熟度低、孔隙結構弱、儲層物性弱、壓敏性強、裂縫發育、非均質性強等特點。

（2） 沉積作用、成巖作用以及構造作用是低滲透砂巖儲層形成的控制因素。沉積作用是形成低滲透砂巖儲層最基本的因素，成巖作用具有機械壓實、化學壓力溶解以及膠結作用降低孔隙度、溶解作用增加孔隙度的雙重特點，構造作用形成的裂縫是裂縫性低滲透砂巖的主要滲流通道。

（3） 在殘留原生孔隙帶、次生孔隙帶以及裂縫發育帶中可以發育優 質儲層。

參考文獻：

[1] 曾大乾，李淑貞.中國低滲透砂巖儲層類型及地質特點[J].石油學報，1994，15（1）；38-45.

[2] 李道品，羅迪強，劉雨芳.低滲透油田概念及我國儲量分布狀況[J]一低滲透油氣田，1996，1（1）：1-7.