鄂爾多斯盆地東南部上古生界石盒子組盒8段致密砂巖儲層微觀孔隙結構特征及儲層控制因素分析

王凱，狄翔，郭雨嘉

油氣田開發

鄂爾多斯盆地東南部上古生界石盒子組盒8段致密砂巖儲層微觀孔隙結構特征及儲層控制因素分析

王凱1，狄翔2，郭雨嘉1

（1. 陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院，陜西 西安 710075； 2. 斯倫貝謝長和油田工程有限公司，陜西 西安 710016）

通過觀察鑄體薄片，掃描電鏡，高壓壓汞實驗及巖心化驗分析等手段，對盒8段致密儲層微觀孔隙特征進行研究，分析孔隙結構差異性成因，探討儲層主控因素，結果表明：研究區盒8段砂巖成分主要為巖屑石英砂巖和石英砂巖，發育殘余粒間孔、粒內溶孔、晶間孔和微裂縫，儲集空間以次生溶孔為主，壓汞進汞曲線呈陡斜式，孔喉連通性和分選性一般，物性較差，屬于致密儲層；受沉積相帶控制，辮狀河三角洲前緣水下分流河道為優質儲層的形成的主要相帶；成巖作用有壓實作用、壓溶作用、膠結作用等破壞性成巖作用和溶蝕作用、交代作用等建設性成巖作用，前者作用較強，是造成研究區致密的重要原因。

鄂爾多斯盆地東南部；盒8段儲層；微觀孔隙特征；控制因素

對于鄂爾多斯盆地致密砂巖氣藏的研究，前人已取得一定的認識,朱筱敏等對優質儲層與非儲層進行多角度分析對比，得出物性是天然氣富集的主控因素之一；從沉積構造、成巖作用方面對物性的影響進行研究，認為成巖作用是影響物性的主要因素之一；孔喉結構特征與天然氣成藏聚集有著密切的關系，致密砂巖儲層有著孔喉微小，結構復雜，非均質性強等獨特的孔隙結構特征[1-2]，這一系列特征導致氣井單井產量低，遞減快，采出程度較低，因此，對研究區盒8段儲層微觀孔隙特征進行深入研究，弄清楚儲層主控因素，為該區氣藏開發有一定的指導意義。

1 儲層巖石學特征

通過對研究區盒8段儲層192個薄片鑒定資料分析，利用石英、長石、巖屑的鑒定數據，按Folk砂巖分類標準進行砂巖分類。統計結果表明：研究區盒8段以巖屑石英砂巖和石英砂巖為主。其中石英含量平均為74.29%，主要為單晶石英與多晶石英；長石含量較少，平均僅為1.59%，巖屑含量平均為24.12%，變質巖巖屑居多，夾雜少量火山巖巖屑和沉積巖巖屑。填隙物平均含量為15.9%，成分以水云母、硅質含量相對較多，高嶺石次之，綠泥石、凝灰質和鐵方解石相對較少。盒8段儲層的主要粒徑區間為0.30～0.75 mm范圍內，以中—粗粒結構為主，分選中等—好為主，少量分選較差，磨圓度主要為次棱、圓，其次為次棱—次圓、棱角狀，顆粒支撐，顆粒間以凹凸接觸和線接觸為主，少數呈點接觸和點—線接觸。膠結類型以孔隙式膠結為主，孔隙—再生式膠結次之，基底式膠結少量，普遍出現石英次生加大。填隙物主要有高嶺石、綠泥石、水云母、硅質等。

2 儲層孔隙類型及特征

2.1 孔隙類型

通過薄片觀察、巖心實驗及掃描電鏡等手段分析研究區118塊研究樣品得知，研究區儲層發育殘余粒間孔、粒內溶孔、次生溶孔、晶間孔及微裂縫等。實驗分析得知盒8段砂巖總面孔率為3.3%。

殘余粒間孔：研究區砂巖中殘余粒間孔一般在石英砂巖中較發育，其中盒8段殘余粒間孔面孔率為0.11%，壓實后大小不均，呈多邊形，連通性較差。

粒內溶孔：研究區粒內溶孔發育不規則，孔隙較小，巖屑及長石邊緣被溶蝕后呈港灣狀、長條狀等，火山巖巖屑內易溶組分溶蝕后形成蜂窩狀或網格狀，局部溶蝕強烈時會形成鑄模孔。

晶間孔：晶間孔一般分兩種存在形式，一種在填隙物中，存在于黏土礦物表面，另一種主要在長石、巖屑蝕變的的高嶺石之中。研究區晶間孔主要為高嶺石晶間孔，由于孔喉微細，連通性較差，因此儲層物性變差。

圖1 盒8段砂巖成分三角圖

微裂縫：根據可觀測到的裂縫開度大小，將儲層中天然存在的裂縫分為構造成因的宏觀裂縫和成巖作用形成的微觀裂縫兩種，觀察發現些許樣品存在的微裂縫呈現鋸齒狀或彎曲狀，可為天然氣運移提供通道。

2.2 孔隙結構特征

高壓壓汞法測定孔隙結構常用的參數包括評價孔喉大小的參數：排驅壓力及最大孔喉半徑，中值壓力及中值半徑和平均孔喉體積比；評價孔喉分布特征的參數：分選系數、變異系數；和評價孔喉連通性的參數：最大進汞飽和度和退汞效率等[3-8]。

根據研究區63個壓汞數據統計分析得知，盒8段砂巖的排驅壓力范圍在0.01～7.65 MPa之間，平均值為1.24 MPa；中值壓力范圍在0.88～61.94 MPa之間，平均為9.76 MPa；中值孔喉半徑分布范圍在0.01～0.86 μm之間，平均分別為0.09μm；分選系數為0.734～2.056，平均值為：1.493；退汞效率為22.632%～39.176%，平均值為32.631%。實驗表明最大連通喉道半徑較小，對應滲透率差，孔喉分布較為不均勻，表現出細、微孔喉，分選較差，儲集性能差，孔隙結構滲流能力較差。

表1 盒8段砂巖高壓壓汞參數統計

參照油氣儲層評價方法（SY/T 6285—2011）中碎屑巖儲層孔隙結構類型劃分標準，通過對各項高壓壓汞參數特征值的分析，并結合物性特征，依據毛管壓力曲線的特征，對研究區盒8段砂巖孔隙可劃分出3種結構類型。

圖2 填隙物含量占比圖

Ⅰ類：中排驅壓力—細喉型

該類曲線排驅壓力介于0.14～0.64 MPa，平均0.31 MPa；中值壓力介于1.50～10.09 MPa，平均3.24 MPa，中值喉道半徑介于0.07～0.49 μm，平均0.20 μm；變異系數0.15～0.36，平均0.28，最大進汞飽和度73.47%～88.4%，平均79.38%。毛細管壓力曲線略向左下偏，（圖3A）。該類曲線所代表的儲層以細喉型為主，孔隙分選性變化仍然較大。

Ⅱ類：中排驅壓力-微細喉型

該類曲線排驅壓力介于0.50～2.00 MPa，平均0.94 MPa；中值壓力介于2.00～35.00 MPa，平均23.56 MPa，中值喉道半徑介于0.02～0.36μm，平均0.03μm；變異系數0.12～0.51，平均0.27，最大進汞飽和度63.40%～91.26%，平均78.22%。毛細管壓力曲線呈無平臺陡坡狀（圖3B）。

Ⅲ類：高排驅壓力-微細喉型

該類曲線排驅壓力1.40～8.00 MPa，平均2.15 MPa，中值壓力在45 MPa以上，中值喉道半徑小于0.02μm；變異系數0.08～1.71，平均0.52。毛細管壓力曲線呈右上凸陡坡狀（圖3C）。該類曲線對應砂巖的孔隙度低。

物性的差異與孔隙結構特征的差異關聯緊密，儲集層越致密，物性越差，喉道半徑分布范圍越小，小孔喉所占比例就越大。

通過壓汞實驗數據及毛管壓力曲線圖可以得知，研究區盒8段儲層可以分為三類，一類砂巖儲集性能最好，三類最差，總體以二類、三類孔隙結構儲層為主。

圖3 研究區三種類型毛管壓力曲線圖

3 物性特征

通過統計巖心物性分析數據表明，研究區盒8段有效儲層巖心分析孔隙度5.0%～17.0%，中值7.9%，覆壓中值7.6%，滲透率0.080～17.596 mD，中值0.233 mD，覆壓中值0.032 mD。盒8段儲層滲透率均值及中值均小于1 mD，通過覆亞校正90%以上滲透率均值和中值小于0.1 mD，屬于特低孔、致密儲層。

4 儲層控制因素分析

4.1 沉積相控制著儲層的平面展布

沉積作用的差異造成了儲層孔滲結構物質基礎的差異，也是儲層原始孔隙度發育最直接的控制因素[9]。

砂巖粒度及成分成熟度直接影響著儲層物性的好壞，較粗粒的砂巖存在于較強的水動力條件下，泥質等細粒不易被沉積充填，從而使得更多的原始孔隙得以保存，更多的原始孔隙存在不僅提高了儲層的孔滲性能，而且為后期酸性流體或大氣淡水進入后形成次生孔隙提供了有利通道。通過對研究區粒度統計分析發現，砂巖的粒度越粗，其孔隙度和滲透率相對越高。成熟度對儲層物性的控制也是沉積作用對物性影響的一個重要因素。

研究區盒8段為辮狀河三角洲前緣沉積體系，主要發育水下分流河道和分流間灣沉積微相，分流間灣由于泥質含量高、粒度較細，物性差，孔隙度和滲透率小；在分流河道的主河道砂體上( 砂厚大于15 m) 水動力較大，粒度較粗，砂體的厚度也較大，物性最好，孔隙度和滲透率高，具有天然氣儲集的優勢，而河道側翼、邊緣砂體（厚度一般5～10 m) ，水動力減弱，粒度變細，孔隙度和滲透率相比主河道有所減小（圖5）。

4.2 成巖作用對儲層孔隙結構的影響

成巖作用改變巖石的礦物成分和內部孔隙結構，對儲層影響巨大，并最終制約著儲層的優劣。通過分析得知，研究區盒8段成巖作用主要經歷了壓實作用、壓溶作用、膠結作用、溶蝕及交代作用等。

壓實作用

壓實作用使得碎屑顆粒以線接觸及凹凸接觸的方式緊密堆積，千枚巖等塑形巖屑擠壓變形，云母水化為黏土礦物，堵塞孔隙空間，使得孔隙體積縮小，滲透性變差。

壓溶作用

埋深加大，壓力增大導致顆粒接觸處發生溶解，實驗分析點—線接觸樣品壓實率為50.5%，而線接觸壓樣品壓實率達到62.9%，得知壓溶作用同樣降低了孔隙空間。

圖5 研究區盒8段砂厚及產能疊合圖

膠結作用

埋深進一步加大，膠結作用變強，陰極發光下觀察發現石英次生加大后，顆粒呈現鑲嵌接觸；同時存在高嶺石、綠泥石、伊利石、伊/蒙混層等黏土礦物，主要以充填的方式占據孔隙；鐵方解石、鐵白云石以星散狀分布于粒間孔中；以上三種膠結方式均降低了孔隙空間，但硅質膠結與碳酸鹽膠結又提高了儲層抗壓實能力，一定程度上能降低壓實作用對儲層的影響。

溶蝕作用

通過鏡下觀察發現研究區碳酸鹽礦物及硅酸鹽礦物均普遍存在溶蝕作用，長石大量溶蝕形成高嶺石，顆粒內部及邊緣都有溶蝕作用發生，一定程度上改善了儲層孔隙空間。

交代作用

研究區存在高嶺石交代長石伴隨晶間孔的形成，對儲層改善有著積極的作用。

通過實驗分析計算得知研究區盒8段孔隙變化情況，壓實作用使得儲層孔隙度平均降低了17.4%，膠結作用使得儲層孔隙度平均降低了4.8%，而溶蝕作用產生平均孔隙為3.5%，為改善儲層物性起到積極作用。

圖6 A1：2474.9 m 盒8段 具有波狀消光的石英顆粒×25，A2：2431.3 m 盒8段 伊利石化的高嶺石×100，A3： 2549.6 m 盒8段 顆粒溶孔×50，A4：2674.2 m 盒8段 方解石交代碎屑、充填孔隙×50

5 結 論

1）研究區上古生界石盒子組盒8段儲層砂巖成份以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主；孔隙類型主要為殘余粒間孔、粒內溶孔、晶間孔，微裂縫少量發育。

2）盒8段儲層孔喉發育較小，連通性較差，覆壓滲透率小于0.1 mD，屬于低孔-致密氣藏。

3）研究區盒8段優質儲層主要發育在辮狀河三角洲前緣水下分流河道主砂體條帶上，明顯受到相帶控制。

4）壓實、壓溶作用大大降低了儲層孔隙空間，溶蝕作用有效改善了儲層孔隙空間，對研究區盒8段形成優質儲層起著積極作用。

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Analysis of Micro-pore Structure Characteristics and Reservoir Controlling Factors of Tight Sandstone Reservoirs in He 8 Member of Upper Paleozoic Shihezi in Southeast Ordos Basin

1,2,1

（1. Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum（Group）Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710075, China;2. SCP Oilfield Services Company, Xi’an Shaanxi 710016, China）

Based on the cast flakes, scanning electron microscopy, high-pressure mercury intrusion experiments and core analysis and other methods, the microscopic pore characteristics of tight reservoirs in He8 member were studied, the causes of the difference in pore structure were analyzed, and the main controlling factors of the reservoir were discussed. The results show that the sandstone in the He8 member of the study area is mainly composed of lithic quartz sandstone and quartz sandstone; residual intergranular pores, intragranular dissolved pores, intercrystalline pores and microcracks are developed; the reservoir space is dominated by secondary dissolved pores, the mercury intrusion curve is steep, the pore throat connectivity and sorting properties are average, and the physical properties are poor. It is a tight reservoir, controlled by the sedimentary facies belt, the underwater distributary channel in the front of the braided river delta is the main facies belt for the formation of high-quality reservoirs, diagenesis includes compaction, pressure solution, cementation and other destructive diagenesis and dissolution, metasomatism and other constructive diagenesis. The former has strong effect and is an important reason for the compactness of the study area.

Southeastern Ordos basin; He 8 reservoir; Microscopic pore characteristics; Controlling factor

陜西省重點研發計劃項目，致密氣藏產水氣井產量優化技術研究（項目編號：2021GY-167）資助。

2021-10-11

王凱（1987-），男，工程師，碩士，陜西省西安市人，研究方向：天然氣勘探開發。

TE122

A

1004-0935（2021）12-1860-05