致密儲層巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征分析

郭鵬超(中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124000)

1 測試樣品的選取

1.1 安福屯地區(qū)樣品

大民屯凹陷沙四段下亞段油頁巖分布穩(wěn)定，在西部安福屯地區(qū)沉積厚度大，為100～200m，母質(zhì)類型好，有機質(zhì)豐度和成熟度均較高，是極好生油巖和儲集巖。儲集巖類型多樣，由泥晶云巖，含碳酸鹽油頁巖等，石英、長石、方解石等脆性礦物含量高，巖石脆性越強，構(gòu)造縫、成巖縫發(fā)育，有利于油氣聚集。安福屯儲層巖石具有低孔、低滲的物性特征，孔隙度為1.2%～7.8%，平均孔隙度為5.4%，滲透率一般小于0.1mD，屬于致密儲層。本次研究中選取安福屯地區(qū)取油頁巖、泥質(zhì)泥晶云巖、云質(zhì)泥巖樣品進行孔隙形態(tài)特征、全孔隙直徑分布特征的分析。

1.2 雷家地區(qū)樣品

雷家地區(qū)沙四段主要為一套湖湘沉積的粒徑較細的化學(xué)沉積巖，并伴有一定量的陸源泥質(zhì)和細粉砂質(zhì)碎屑的加入，巖性致密，層理及微層理發(fā)育，本區(qū)儲層主要為云質(zhì)泥巖(泥質(zhì)云巖)，含泥方沸石質(zhì)云巖(夾泥質(zhì)云巖)等。根據(jù)雷家白云巖區(qū)物性統(tǒng)計，沙四段泥質(zhì)白云巖平均孔隙度為10%左右，絕大部分滲透率小于1mD，為致密儲層。本文研究中在雷家地區(qū)選取致密儲層巖石(云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)泥晶云巖)樣品進行孔隙形態(tài)特征、全孔隙直徑分布特征的分析。

2 巖石微觀形態(tài)特征

筆者等通過大量的鑄體薄片觀測及掃描電鏡實驗分析，將油頁巖、泥質(zhì)泥晶云巖、云質(zhì)泥巖的孔隙劃分為6 種類型：晶間微孔、溶孔、有機孔、構(gòu)造縫、成巖縫、溶蝕縫(圖1)。

晶間微孔主要為粘土礦物晶間微孔及白云石晶間微孔(圖1a)，粘土礦物粒度小，可塑性強，水化膨脹易發(fā)生運移，堵塞孔道，使儲層滲透性降低。在后期的成巖過程中，巖石形成裂縫，可以提高這類孔隙的滲流能力(圖1b)。溶孔主要發(fā)育在泥質(zhì)泥晶云巖中，主要為白云石的溶蝕，這類孔隙之間連通性較差，也需要后期的改造形成裂縫做為運移的通道(圖1c)。有機孔在含有生屑的云質(zhì)泥巖中發(fā)育，主要呈狹縫形、彎月形等，在有機質(zhì)成藏和熱演化過程中，由于地質(zhì)環(huán)境改變而發(fā)育的微小孔隙，孔隙之間不連通。在所選取的樣品中，該類孔隙較少(圖1d)。裂縫在油氣的滲流中具有重要作用，是連接微孔、溶孔的橋梁，可以顯著提高儲層滲透性。

圖1 致密儲層巖石孔隙類型

圖2 壓汞法與氣體吸附法結(jié)合圖(泥質(zhì)泥晶云巖，3246.73m)

圖3 孔隙直徑分布直方圖(油頁巖)

圖4 孔隙直徑分布直方圖(云質(zhì)泥巖)

3 巖石孔隙直徑分布特征

在安福屯地區(qū)選擇了沙四段六個深度不同的樣品、在雷家地區(qū)選擇雷93 井兩個深度不同的樣品，進行壓汞法和氣體吸附法實驗，并將壓汞法與氣體吸附法測試結(jié)果相結(jié)合，對這八個樣品進行全孔隙結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果顯示安福屯地區(qū)沈352 井(圖2～圖4)：泥質(zhì)泥晶云巖孔隙分布較均勻，以孔隙直徑小于500nm 的孔為主、占98%以上，其中孔隙直徑小于100nm 的占75%左右；孔隙直徑略現(xiàn)“二個峰”，第一個主峰為2～30nm、占50.3%，次峰50～100nm、占13.3%。油頁巖中孔隙直徑在小于2nm 到大于5000nm 均有分布，孔隙直徑小于500nm 的占86.7%，小于100nm 的占70%左右；孔隙直徑呈現(xiàn)“三個峰”，第一個主峰為5～30nm、占46.7%，次峰30～200nm、占30.7%，第三個峰1000～3000nm、占5.5%。含云泥巖或云質(zhì)泥巖孔隙分布不均勻，孔隙直徑小于100nm 的占90%以上；孔隙直徑以小于15nm 為主。由圖5、圖6 可以看出，雷家地區(qū)雷93 井(圖5、圖6)：泥質(zhì)泥晶云巖孔隙直徑以小于100nm 的孔為主、占95%以上，孔隙直徑呈現(xiàn)“一個峰”，為50～100nm 占64.5%。云質(zhì)泥巖孔隙直徑較大，孔隙直徑呈現(xiàn)“二個峰”，第一個主峰為3μm～20μm、占77.0%，次峰5～200nm、占22.2%。

圖5 孔隙直徑分布直方圖(泥質(zhì)泥晶云巖，雷93井)

圖6 孔隙直徑分布直方圖(云質(zhì)泥巖，雷93井)

4 結(jié)語

(1)通過大量的鑄體薄片觀測及掃描電鏡實驗分析，將油頁巖、泥質(zhì)泥晶云巖、云質(zhì)泥巖的孔隙劃分為6 種類型：晶間微孔、溶孔、有機孔、構(gòu)造縫、成巖縫、溶蝕縫。晶間微孔在油頁巖、泥質(zhì)泥晶云巖、云質(zhì)泥巖中廣泛發(fā)育。溶孔主要發(fā)育在泥質(zhì)泥晶云巖中。有機孔在含有生屑的云質(zhì)泥巖中發(fā)育。裂縫可以顯著提高儲層滲透性，構(gòu)造縫、成巖縫在三類巖石中均有發(fā)育，溶蝕縫主要發(fā)育在泥質(zhì)泥晶云巖中。

(2)通過壓汞法與氣體吸附法的聯(lián)用，實現(xiàn)了對致密儲層巖石全孔隙結(jié)構(gòu)的分析。安福屯地區(qū)致密儲層巖石孔隙以中孔、微孔為主，少量大孔；雷家地區(qū)致密儲層巖石孔隙以大孔、中孔為主，次為微孔。