鄂爾多斯盆地中部長4+5低滲透儲層微觀孔喉特征及物性響應

潘 輝，武富禮，袁 珍

西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安 710000

0 引言

隨著油氣勘探開發程度的提高，對于低滲透儲層的研究正在不斷深入，而儲層的微觀孔喉結構對于儲層的物性特征、油氣的富集情況以及開發方案的制定具有重要的影響[1-5]。因此，對于微觀孔喉結構定量表征就顯得尤為重要。目前研究微觀孔喉結構的主要方法有壓汞法、氣體吸附法、掃描電鏡、核磁共振以及CT 掃描法，能夠在不同方面反映儲層的微觀孔喉結構特征[6-10]。

論文在前人研究的基礎上，主要利用高壓壓汞法結合鑄體薄片、掃描電鏡等方法對鄂爾多斯盆地中部長4+5儲層的微觀孔喉特征進行定量表征，從微觀層面對該地區砂巖儲層微觀孔喉結構進行了系統分析，并建立起微觀孔喉和物性之間的定量關系，對后續的油氣勘探開發和有利區預測有著重要的意義。

1 地質背景及樣品信息

研究區位于鄂爾多斯盆地中部，構造平緩，不發育大型構造及斷裂帶。區內延長組長4+5地層沉積相類型為三角洲平原相，細分為分流河道、分流河道間灣和分流河道側翼三類微相[11-12]。儲層類型屬于低滲—特低滲砂巖儲層，孔隙結構復雜、非均質性強，需要結合實際的地質情況進行研究，從而為后續的開發提供可靠的指導[13-16]。因此，筆者從研究區長4+5砂巖儲層的物性特征、孔喉結構特征方面，利用密閉取芯的方式取得長4+5儲層砂巖樣品20塊，埋藏深度為1 280～1 370 m。主要實驗方法為薄片鑒定、掃描電鏡分析以及高壓壓汞法，對儲層的微觀孔喉特征進行定量表征。

圖1 研究區位置圖Fig 1 General situation of the study area

2 儲層巖石學特征

2.1 巖性分類

研究區內長4+5儲層屬于三角洲平原沉積，巖性以細砂巖為主，極細砂質細砂巖、細砂質中砂巖較少，少量為中砂巖、中砂質細砂巖、極細砂巖及粉砂巖，根據X-衍射全巖定量分析結果做出的砂巖分類三角圖（圖2）可知，長4+5儲層巖性主要為長石砂巖。通過對長4+5儲層選取20件樣品進行掃描電鏡分析表明，樣品巖性以長石砂巖為主，填隙物主要為綠泥石、伊利石，可見綠泥石（圖3-e）、伊利石（圖3-d）等黏土礦物及次生石英充填孔隙。

圖2 長4+5儲層砂巖分類三角圖Fig. 2 Triangulation of sandstone classification of Chang4 +5 reservoirs

2.2 儲集空間類型

研究區長4+5砂巖儲層整體較為致密，發育原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙主要為粒間孔（圖3-a、圖3-d），孔徑差距較大，具有強烈的非均質性。次生孔隙以溶蝕型次生孔隙為主，其中長石溶孔（圖3-b、圖3-c）較為發育，巖屑溶孔次之，被溶蝕的顆粒邊緣極不規則，呈港灣狀，連通性一般。

喉道為連通兩個孔隙的狹窄通道，是影響儲層滲流能力的主要因素，羅蟄潭教授最早將喉道按形態及成因分為：孔隙縮小型喉道、縮頸型喉道、片狀喉道、彎片狀喉道、管束狀喉道。研究區長4+5和長6低滲儲層主要以細短型、細長型、微細型的片狀、彎片狀喉道（圖3-g、圖3-h）為主，偶見縮頸型喉道。

圖3 研究區長4+5儲層孔隙類型Fig. 3 Images of the microscopic pore structures of Chang 4+5 reservoir in the study area.

3 儲層物性特征

根據研究區長4+5儲層實測巖心分析資料表明：孔隙度分布區間為1.94%～16%，平均值為12.0%；滲透率分布區間為0.0121×10-3μm2～10.841×10-3μm2，平均值為1.01×10-3μm2。與孔隙度相比，滲透率分布區間更廣，非均質性也較強，通過長4+5儲層的孔隙度和滲透率相關性圖（圖4）可知：孔隙度和滲透率之間有較為明顯的正相關關系，相關系數為0.6694，整體趨勢為滲透率隨著孔隙度的增大而升高。說明孔隙和喉道對儲層的滲透率有一定的控制作用，儲層的物性受到孔喉發育程度的影響，同時從相關關系可以發現，儲層的孔隙度和滲透率呈現指數規律的正相關，當孔隙度小于10%時，滲透率隨著孔隙度的增大變化較慢，而當孔隙度大于10%時，滲透率隨著孔隙度的增大產生更為明顯的增大，這種差異是由于巖石的微觀孔喉結構所引起的，特別是喉道的大小、數量和分布[17-18]。

圖4 孔隙度和滲透率相關性圖Fig. 4 Correlation graph of porosity and permeability

4 微觀孔喉特征與物性的關系

4.1 微觀孔喉特征參數與物性的關系

微觀孔喉特征參數主要包括孔喉分布、孔喉大小和孔喉連通性三方面內容，論文針對孔喉大小特征參數與物性的關系進行研究，主要分析了平均孔喉半徑、中值孔喉半徑和最大連通半徑與孔隙度、滲透率之間的關系。從相關性關系圖（圖5）可以看出，平均孔喉半徑、中值孔喉半徑、最大連通半徑與孔隙度的相關性較差，但是與滲透率呈現出明顯的正相關關系，相關系數R2均達到了0.7以上。平均孔喉半徑和中值孔喉半徑反映了孔喉半徑分布的主要范圍，該值越大，儲層的孔喉結構越好，最大連通半徑反映了樣品中連通孔隙的最大半徑，三種孔喉半徑的大小對孔隙度貢獻率都不高，但是對儲層的滲透率有較大的影響，當儲層的孔喉半徑尤其是連通半徑越大，儲層的滲透性越好，滲流能力越強。

圖5 孔喉特征參數與物性相關性分析Fig. 5 Correlation analysis between characteristic parameters of pore throat and physical properties

4.2 喉道個數對滲透率的影響

根據此前的分析已經得出喉道半徑的大小對儲層滲透率有著很重要的影響作用，而儲層中喉道的個數對滲透性也具有很大的影響。因此筆者對研究區長4+5儲層所采樣品的喉道個數與滲透率進行了相關性分析，從相關性圖（圖6）可以看出，喉道個數與滲透率呈較好的正相關關系，喉道個數越多，滲透率越大。這就因為當孔隙周邊發育的喉道個數越多時，孔隙之間的連通率也會隨之增加，這就能夠大大提高有效孔隙的個數，使得孔隙中的流體能夠有更多的通道進行運移，從而提升儲層的滲透率。

圖6 喉道個數與滲透率相關性分析Fig. 6 Correlation analysis of throat number and permeability

5 孔滲性和退汞效率的關系

退汞效率是在一定的壓力范圍內，從最大注入壓力降到最小時，退出巖樣的汞體積占最大進汞飽和度的百分比，是表征儲層滲流能力的一個重要參數，可以反映非潤濕相的采收率。通過對孔隙度和滲透率分別與退汞效率進行相關性分析（圖7）可以得出：滲透率與退汞效率具有明顯的正相關性，孔隙度與退汞效率呈微弱的正相關，相關性不是很高，這是因為低滲透儲層具有較強的非均質性，會影響儲層的滲流能力，而且物性越好非均質性越強，對于儲層的開發也具有很大的影響，因此在低滲透儲層的開發過程中不僅要注重儲層的微觀孔喉特征，還要重視儲層的非均質性。

圖7 退汞效率與物性相關性分析Fig. 7 Correlation analysis between mercury removal efficiency and physical properties

6 結論

（1）研究區長4+5儲層的孔隙類型主要包括原生孔隙和次生孔隙，原始孔隙以殘余粒間孔為主，次生孔隙主要包括粒間溶孔和粒內溶孔，粒內溶孔常見于長石、云母以及部分巖屑中；喉道類型主要為片狀和彎片狀喉道為主。

（2）表征儲層孔喉大小的三個孔喉特征參數均與滲透率呈明顯的正相關關系，與孔隙度相關性較差，說明當儲層的孔喉半徑越大時，尤其是連通的孔喉半徑越大，油氣在儲層中運移時所受到的毛細管力越小，儲層的滲透性越好，滲透率越高。

（3）喉道個數對儲層的滲透率也具有較為明顯的貢獻，喉道個數越多，油氣的運移通道也隨之增加，使得儲層的滲透率升高。

（4）退汞效率與孔隙度和滲透率均呈現出正相關關系，但是由于受到低滲透儲層非均質性較強的影響，二者的相關性并不是很明顯，因此在低滲透油藏的開發過程中不僅要關注儲層的物性和微觀孔喉特征，儲層的非均質性對儲層的影響也是不容忽視的。