普光氣田飛仙關組灘相儲層微觀孔隙結構特征分析

廖康涔 陳軒 李劍鋒 葛佳菲

摘? ? ? 要： 普光氣田飛仙關組灘相儲層孔隙類型多樣，微觀孔隙結構復雜。為明確飛仙關組儲層微觀孔隙結構與儲層物性之間的關系，本文基于鑄體薄片、掃描電鏡等資料，運用毛管壓力曲線形態特征及原理，結合儲層物性特征，對飛仙關組儲層孔隙特征進行了精細研究。結果表明：飛仙關組儲集空間類型有粒間孔隙、粒間與粒內復合孔及粒內孔隙等;通過類雙曲正切函數對毛管壓力曲線進行擬合并分為4類，其中Ⅰ類主要發育粒間孔隙，孔喉結構和滲流能力好，為本區的優質儲層;Ⅳ類孔喉類型為低孔、微喉型，微觀孔隙結構和滲流能力極差，解釋為非儲層。樣品的孔隙類型及孔隙結構特征與物性之間的關系分析表明，從Ⅰ類至Ⅳ類，排驅壓力和中值壓力逐漸增大，平均喉道半徑逐漸減小，反映出儲層的孔隙結構和滲流能力由好變差;同時，孔隙結構特征參數與物性的相關性表明，物性是排驅壓力、中值壓力、平均喉道半徑等多種因素綜合作用的結果。

關? 鍵? 詞：灘相儲層;孔喉結構;毛管壓力曲線;飛仙關組;普光氣田

中圖分類號：TE122? ? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2020）09-2005-06

Abstract： The beach facies reservoirs of Feixianguan formation in Puguang gas field have various pore types and complex microcosmic pore structure. In order to clarify the relationship between the micro-pore structure and the physical properties of Feixianguan formation reservoir， based on the analysis of a large number of casting slices and scanning electron microscopy， by using the morphological characteristics and principles of the capillary pressure curve， combined with the physical properties of the reservoir， the pore characteristics of Feixianguan formation reservoir were carefully studied. The results show that the main reservoir space types of Feixianguan formation are intergranular pore， intergranular and intragranular composite pore and intragranular pore.The capillary pressure curve can be divided into four categories by analyzing its morphological characteristics and principle and fitting it with hyperbolic tangent function： Class I is mainly intergranular pore with good pore throat structure and seepage ability， which is a high-quality reservoir in this area. Class IV pore throat type is low pore and micro throat type with poor micro pore structure and seepage ability， which is interpreted as non-reservoir. The relationship between pore type， pore structure and physical properties of various samples was analyzed， From typy I to type IV， the displacement pressure and median pressure gradually increases， and the average throat radius gradually decreases， reflecting that the pore structure and seepage ability of reservoirs change from good to bad. The correlation between pore structure characteristic parameters and physical properties was studied， it was pointed out that the physical property was the result of a combination of displacement pressure， median pressure， average throat radius and other factors.

Key words： Beach facies reservoir; Pore structure; Capillary pressure curve; Feixianguan formation; Puguang gas field

普光氣田主體是我國首個投入開發的大規模高含硫碳酸鹽巖氣藏[1]，氣田投產以來，氣井表現為產能高、生產壓差小的特征，但縱向上各層次動用狀況差異較大，飛一二段動用程度達到86.28%，飛三段僅5.07%[2]。普光氣田下三疊統飛仙關組主要為碳酸鹽巖灘相儲層[3]，由于受沉積環境控制和成巖后生作用的影響[4-9]，該類儲層的儲集空間類型復雜，儲層物性在橫、縱向上變化大，致使對高孔滲儲層發育帶分布認識不清，對于儲層層間、層內的滲流規律認識不清，而儲層孔隙結構在微觀上影響并決定儲層滲流能力，是流體流動的重要地質條? 件[10]，因此通過對儲層樣品進行孔隙結構特征分類分析，加強對該灘相儲層微觀特征的研究，有利于灘相儲層的生產和開發。本文通過鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞分析等資料分析，結合分類研究技術方法，對普光氣田飛仙關組灘相儲層微觀孔隙結構進行了深入的研究。

1? 飛仙關組儲層基本特征

1.1? 儲層巖石特征

通過對普光氣田中普光102-1、普光104-1、普光302-1、普光304-1等4口取芯井巖石特征分析，發現飛仙關組儲層巖石類型主要有顆粒白云巖、晶粒白云巖、灰巖等3類;巖石礦物成分以白云巖為主，其質量分數普遍大于90%，其次為方解石，約占4%～8%，含極少量瀝青和泥質成分;儲層巖石結構主要為晶粒、顆粒以及生物格架3種類型。其中，顆粒白云巖中顆粒成分占比較大，主要發育鮞粒、礫屑、砂屑等顆粒，主要以亮晶膠結為主;晶粒白云巖主要發育粗晶、中-細晶、細粉晶等晶粒，少見顆粒;灰巖中顆粒以鮞粒和內碎屑為主，亮晶膠結（表1）。

1.2? 儲層物性特征

根據大量物性測試樣品孔隙度和滲透率的分析數據表明，普光氣田飛仙關組灘相儲層孔隙度最大值為26.40%，平均為7.64%，主要分布在2%～16%;滲透率最大值為832.0 mD，平均為4.86 mD，主要分布在0.05～30 mD。研究區飛仙關儲層整體屬于中低孔-中低滲儲層，局部夾中高孔-中高滲的相對優質儲層。從普光氣田飛仙關組孔滲交匯關系可知，孔隙度大于25%的樣品滲透率為0.01～0.1mD，而孔隙度僅為5%～10%的部分樣品則滲透率已達到10～100 mD，表明飛仙關組儲層孔隙度與滲透率的相關性較為復雜，也反映出飛仙關組的儲層非均質性強的特征（圖1）。

1.3? 儲集空間類型

通過研究樣品掃描電鏡、鑄體薄片等測試資料，普光氣田飛仙關組灘相儲層儲集空間類型為孔隙與裂縫，以孔隙為主，局部發育裂縫[11]。孔隙包括以下兩種類型：一種為與溶蝕有關的溶孔、溶洞等，類型豐富，占絕對優勢，溶孔中又以晶間溶孔和晶間溶蝕擴大孔、鮞模孔、粒內溶孔為主，而原生粒間孔基本消失或多數經過后期溶蝕改造后不易識別;另一種為與溶蝕無關的晶間孔。

依據孔隙類型的特征，進一步將特征相似的孔隙類型分為4大類：晶間溶孔、晶間孔與粒間孔合并為粒間孔，粒內溶孔、鮞模孔、溶洞合并為粒內孔，粒間孔與粒內孔共存的粒間-粒內孔，裂縫（圖2）。

1.4? 微觀孔隙結構定性劃分

毛細管壓力曲線一般是通過壓汞法獲得，它能夠比較直觀地反映儲集巖的孔隙結構[12]。將汞飽和度和進汞壓力繪制在同一坐標內，隨著進汞壓力的增大，巖石孔隙內的汞飽和度將逐漸增大，所對應的進汞量反映了孔隙及連通喉道的總孔隙體積[13-14]。研究表明，具有相似毛管壓力曲線形態的巖石應具有相似的微觀孔隙結構特征，因此可根據毛管壓力曲線的參數將孔隙結構進行分類研究。在半對數坐標中，毛管壓力曲線的形態與雙曲正切曲線的形態相似，因此可應用類雙曲正切函數（式1）對毛管壓力曲線進行擬合，其擬合結果如圖3所示。

通過對擬合曲線分析可提取反映毛管壓力曲線特征的參數：①排驅壓力（pd）。非潤濕相開始進入巖樣最大吼道的壓力，該值為沿毛細管壓力曲線的平坦部分做切線與汞飽和度為零的交點值。②飽和度中值壓力（p50）。非潤濕相飽和度為50%時對應的毛管壓力，反映孔隙中存在油、水兩相時，用以衡量油的產能大小，該值越小反映巖石滲濾性越好。③拐點壓力（pcinf）。雙曲正切函數擬合毛管壓力曲線后的曲線拐點處壓力值。通過分析pd、p50和pcinf參數特征，結合Sp、SKp、Dr參數，可將樣品分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4類：

Ⅰ類曲線有一個明顯的平臺，整體偏向于橫坐標，粗歪度（圖3a）。平均孔隙度為10.13%，平均滲透率為12.35×10-3μm2，排驅壓力為5.3×10-2 Mpa，飽和度中值壓力為0.29 MPa，拐點壓力為0.3 Mpa，中值喉道半徑為7.16 μm，相對分選系數為2.78。該類樣品的排驅壓力低，飽和度中值壓力低，孔喉類型為大孔、中喉型，表明儲層的孔隙結構和滲流能力好，為本區的優質儲層。

Ⅱ類曲線沒有平臺，近于一條斜線，整體偏離橫坐標，略粗歪度（圖3b）。平均孔隙度為8.49%，滲樣平均滲透率為1.80×10-3μm2，排驅壓力為? ?7.2×10-2 MPa，飽和度中值壓力為3.42 MPa，拐點壓力為2.13 MPa，中值喉道半徑為0.66 μm，相對分選系數為3.34。該類樣品的排驅壓力低（與Ⅰ類曲線相似），但飽和度中值壓力較高，孔喉分選很差，整體儲層的孔隙結構和滲流能力中等。

Ⅲ類曲線相似于Ⅰ類曲線，不同的是平臺段高，略粗歪度（圖3c）。平均孔隙度為10.54%，滲樣平均滲透率為0.49×10-3 μm2，排驅壓力為0.53 MPa，飽和度中值壓力為3.19 MPa， 拐點壓力為2.71 MPa，中值喉道半徑為0.33 μm，相對分選系數為2.38。該類樣品的排驅壓力較Ⅱ類排驅壓力高，飽和度中值壓力較高， 表明儲層的孔隙結構和滲流能力較差。

Ⅳ類曲線向上靠攏，整體遠離于橫坐標，細歪度（圖3d）。平均孔隙度為4.28%，平均滲透率為0.04×10-3 μm2，排驅壓力為5.42 MPa，飽和度中值壓力為22.3 MPa，拐點壓力為15.75 MPa，中值喉道半徑為0.04 μm，相對分選系數為2.33。該類樣品排驅壓力高，平均喉道半徑小，低孔、微喉表明這類樣品微觀孔隙結構和滲流能力極差，通常解釋為非儲層。

2? 儲層微觀孔隙結構分析

壓汞法常常結合鑄體薄片、掃描電鏡等技術手段來定性和半定量描述儲層的微觀孔隙結構特? ?征[15-16]。該區儲層微觀特征存在較大差異，本文運用宏觀孔隙特征分析，結合微觀孔隙結構參數分析，明確儲層質量差異，為普光氣田飛仙關組灘相儲層研究提供指導。

2.1? 儲集空間特征與物性關系

通過研究樣品不同孔隙類型的孔滲關系和結合各類樣品的孔隙類型組成分析表明，粒間孔樣品的孔隙度與滲透率呈正相關，粒內、粒間孔樣品孔滲關系不明顯，粒內孔樣品孔隙度與滲透率無相關性（圖4）。通過樣品鑄體薄片分析，Ⅰ類樣品儲集空間構成為粒間孔面孔率7%～15%，粒內孔面孔率0.5%～2%，粒間孔面孔率/總面孔率平均值達88.6%，主要儲集空間為粒間孔;Ⅱ類樣品儲集空間中粒間孔面孔率1%～9.5%，粒內孔面孔率0.1%～10%，孔隙類型多樣且差異較大，孔喉分選差，以粒內-粒間孔為主;Ⅲ類樣品儲集空間中粒間孔面孔率0.1%～4%，粒內孔面孔率4%～26%，粒內孔面孔? ?率/總面孔率平均值達83.7%，主要儲集空間為粒內孔;Ⅳ類樣品孔隙欠發育，偶見微量粒間、粒內孔隙，總面孔率僅0.5%。

2.2? 排驅壓力與物性的關系

研究區飛仙關組灘相樣品排驅壓力一般在0.04～2.57 MPa，少數樣品排驅壓力達到5 MPa，物性極差。隨著儲層滲透率的增大，排驅壓力有減小的趨勢（R2=0.43），孔隙度與排驅壓力無明顯相關性（圖5）。Ⅰ類樣品的排驅壓力最小，Ⅳ類樣品的排驅壓力最大，Ⅰ、Ⅲ類樣品滲透率與排驅壓力呈負相關性，Ⅱ類樣品整體排驅壓力較小，但孔滲差異較大導致其排驅壓力與物性無相關性，這也反映出灘相儲層的非均質性很復雜。

2.3? 中值壓力與物性的關系

研究區樣品中值壓力極差大，物性較好的儲層其中值壓力小于1 MPa，中值壓力眾數在? 0.33～5.92 MPa，個別物性極差的（非儲層）中值壓力可以達到41.15 MPa。中值壓力越大，儲層物性越差，隨著儲層滲透率的增大，中值壓力有減小的趨勢（R2=0.42），孔隙度與中值壓力無明顯相關性（圖6）。

Ⅰ類樣品的中值壓力普遍小于1 MPa，Ⅲ類樣品整體中值壓力為1～10 MPa，Ⅳ類樣品的中值壓力大于10 MPa，Ⅱ類樣品的中值壓力差異較大，表明本區相對較好的儲層自然滲流能力較好，差的儲層基本無滲流能力。

2.4? 平均喉道半徑與物性的關系

平均喉道半徑是巖樣每一喉道半徑的加權平均數，權值為每一喉道半徑的歸一化分布頻率密度，其大小能反映巖樣喉道的整體分布均值[17]。研究樣品平均喉道半徑值0.14～18.64 μm，Ⅰ類樣品平均喉道半徑范圍3.24～17.35 μm，反映該類樣品吼道較其他樣品大且不同樣品喉道半徑差異較大，Ⅲ類樣品值平均僅為0.64 μm。隨著平均喉道半徑的增大，孔隙度、滲透率也有相應增大趨勢，相關系數為0.324和0.506，滲透率與平均喉道半徑相關性較孔隙度好，說明在非均質性很強的灘相儲層中，平均喉道半徑與孔隙度、滲透率有較高的關聯性（圖7）。

2.5? 退出效率與物性的關系

退汞效率為最大進汞飽和度與殘余汞飽和度的差和最大進汞飽和度的比值，反映非潤濕相的毛細管效應采收率，表示巖芯中喉道體積占孔隙與喉道總體積的百分比[18]。退汞效率越大，巖芯中孔隙與喉道的尺寸大小相差越小，越均勻。研究區退汞效率大部分為2.12%～9.11%，與孔隙度、滲透率無明顯相關性，表明本區孔喉分布不均勻，孔隙與喉道尺寸相差較大（圖8）。

3? 結 論

1） 普光氣田飛仙關組儲層巖石類型主要有顆粒白云巖、泥晶灰（云）巖、細粉晶白云巖等，巖石結構主要分為晶粒、顆粒以及生物格架3種類型。儲層孔隙度平均值為9.64%，滲透率平均值為4.86 mD，孔隙度和滲透率的相關性比較復雜，整體屬于中低孔-中低滲儲層。研究區儲層孔隙類型復雜多樣，主要以粒間溶孔、粒間與粒內復合孔及粒內孔為主。

2） 壓汞測試樣品的毛管壓力曲線總體表現出低-中排驅壓力、略粗歪度、孔隙分選較好、連通性中等的特點。根據類雙曲正切函數擬合，可將毛管壓力曲線分為4類，研究區主要以Ⅰ、Ⅲ類為主，其中主要儲集空間類型：Ⅰ類發育粒間孔、Ⅱ類發育粒間與粒內復合孔、Ⅲ類發育粒內孔。從Ⅰ類到Ⅳ類，反映出儲層的微觀孔隙結構和流體滲流能力由好變差。

3） 通過宏觀孔隙特征、微觀孔隙結構參數與物性的相關性分析發現，儲集空間為粒間孔的樣品孔滲關系較好，粒內、粒間孔樣品次之，粒內孔樣品無相關性;通過微觀孔隙結構參數分析，排驅壓力、中值壓力與物性呈負相關關系，退汞效率與滲透率的負相關性很弱;平均喉道半徑與物性呈正相關關系。綜合研究分析表明，物性受到多種因素的影響，是這些因素綜合決定的結果。

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