安塞油田坪橋區(qū)長(zhǎng)6致密油儲(chǔ)層微觀特征

陳軍軍，楊興利，高 月，柳朝陽(yáng)

(1.延長(zhǎng)油田股份有限公司勘探開發(fā)技術(shù)研究中心，陜西延安 716000；2.延長(zhǎng)油田股份有限公司杏子川采油廠，陜西安塞 717400)

近年來，隨著我國(guó)能源需求不斷增加，勘探開發(fā)力度加大，可供開采的常規(guī)油氣資源不斷減少，因此，致密油氣的勘探開發(fā)在我國(guó)的重視程度越來越高，也是未來我國(guó)油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的主體[1-3]。相比常規(guī)油氣，致密油氣的儲(chǔ)層孔隙致密、物性差、油水關(guān)系復(fù)雜[4-6]、喉道狹窄、連通性差、非均質(zhì)性強(qiáng)，復(fù)雜的孔隙幾何形態(tài)與連通性控制著儲(chǔ)層質(zhì)量的優(yōu)劣，也影響著油氣的運(yùn)移和聚集[7-8]，因此，厘清儲(chǔ)層微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征、孔喉特征對(duì)儲(chǔ)層物性的影響及不同孔喉特征的含油性，對(duì)認(rèn)識(shí)致密砂巖氣的富集規(guī)律和指導(dǎo)致密油氣的勘探開發(fā)至關(guān)重要。前人對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層的研究主要集中于儲(chǔ)層裂縫、沉積微相等宏觀特征和滲流、孔喉等微觀特征[9-12]，并未對(duì)微觀結(jié)構(gòu)特征如何影響儲(chǔ)層物性，進(jìn)而影響儲(chǔ)層的含油性做出探討。因此，通過對(duì)研究區(qū)42口井長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性測(cè)試、鑄體薄片、掃描電鏡、X衍射、高壓壓汞、圖像孔隙等測(cè)試資料進(jìn)行分析，討論了區(qū)內(nèi)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的孔隙類型、孔喉結(jié)構(gòu)特征、微觀特征對(duì)儲(chǔ)層物性的影響以及儲(chǔ)層的含油性，以期為后續(xù)該地區(qū)致密儲(chǔ)層深入研究和致密油勘探開發(fā)提供必要支持。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地可劃分為6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，伊陜斜坡屬于6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元之一[13]，整個(gè)斜坡帶上發(fā)育一系列由東向西傾沒的低幅度鼻狀隆起構(gòu)造，規(guī)模大小不一，這些鼻狀隆起與研究區(qū)三角洲砂體有機(jī)配置，有利于油氣富集[14-15]，特別是上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6油層組，由于與下部長(zhǎng)7烴源巖和上部長(zhǎng)4+5泥巖構(gòu)成良好的生儲(chǔ)蓋組合，油氣資源豐富，是區(qū)內(nèi)致密油的主要生產(chǎn)層位之一。安塞油田坪橋區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的中北部，面積約141 km2，主力產(chǎn)層包括上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組三個(gè)油層組(長(zhǎng)2油層組、長(zhǎng)4+5油層組、長(zhǎng)6油層組)，并可細(xì)分為九個(gè)油層亞組。

2 儲(chǔ)層微觀特征

2.1 巖石類型與物性特征

通過對(duì)坪橋區(qū)塊42口井巖心觀察以及253塊長(zhǎng)6致密儲(chǔ)層鑄體薄片測(cè)試資料分析，長(zhǎng)6致密砂巖儲(chǔ)層巖石類型以細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，并含有少量巖屑長(zhǎng)石砂巖，石英含量為8%～30%，平均23%；長(zhǎng)石含量為3%～65%，平均54%；巖屑含量為2%～59%，平均12%；巖石粒徑主要為0.15～0.35 mm。根據(jù)研究區(qū)長(zhǎng)6致密儲(chǔ)層樣品物性分析可知，長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔隙度主要為1.5%～22.3%，平均9.27%；滲透率主要為0.01×10-3～20.23×10-3μm2，平均為1.35×10-3μm2，整體屬于低孔低滲致密儲(chǔ)層。

2.2 孔隙類型

根據(jù)鑄體薄片、掃描電鏡和圖像孔隙資料對(duì)長(zhǎng)6致密儲(chǔ)層孔隙進(jìn)行觀察分析，孔隙類型以殘余粒間孔、溶蝕孔(長(zhǎng)石、濁沸石)、黏土礦物晶間孔以及微裂縫為主，孔隙直徑為10～200 μm，總視面孔率平均值為6.12%。其中殘余粒間孔為其主要孔隙類型，孔隙直徑為100～200 μm，平均視面孔率為3.04%，占總孔隙的49.7%，這種孔隙多以孤立狀態(tài)存在，形態(tài)多樣，大小不一，但其邊緣常發(fā)育環(huán)邊狀的綠泥石膜(圖1a)，綠泥石膜在一定程度上可保護(hù)孔隙不遭受破壞，但當(dāng)綠泥石含量超過5%時(shí)，又會(huì)堵塞孔隙，從而減小粒間孔空間(圖1b)；其次為長(zhǎng)石和濁沸石溶孔，還有少量黑云母溶蝕孔隙(圖1c)，視面孔率分別為1.88%、1.03%和0.04%，分別占總孔隙的30.72%、16.83%和0.65%。長(zhǎng)石溶孔通常沿長(zhǎng)石節(jié)理發(fā)育(圖1a，d，e)；晶間孔則主要發(fā)育于高嶺石、綠泥石和伊利石等黏土礦物之間，以高嶺石和綠泥石晶間孔為主，孔徑較小，平均視面孔率為0.07%，占總孔隙的1.14%(圖1f，g)；構(gòu)造應(yīng)力成因的微裂縫，視面孔率為0.06%，占總孔隙的0.96%(圖1h，i)。

2.3 儲(chǔ)層微觀孔喉特征

對(duì)于致密儲(chǔ)層而言，微觀孔喉結(jié)構(gòu)研究更為重要，儲(chǔ)層微觀孔喉結(jié)構(gòu)的定性、定量評(píng)定是衡量?jī)?chǔ)層質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)[16]。在對(duì)坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層樣品物性測(cè)試、成像孔隙測(cè)試、鑄體薄片和掃描電鏡等資料分析的基礎(chǔ)上，考慮樣品是否具有代表性，最終選擇5口井不同含油級(jí)別的樣品共50塊作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，樣品孔隙度為1.2%～14.6%，平均孔隙度為9.56%，滲透率為0.03×10-3～12.12×10-3μm2，平均滲透率為1.39×10-3μm2。

50塊樣品的壓汞參數(shù)顯示，坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層中值壓力為0.27～25.37 MPa，平均值為6.77 MPa；最大孔喉半徑為0.11～13.19 μm，平均值為2.60 μm；最大進(jìn)汞飽和度為54.80%～92.65%，平均值為74.33%；分選系數(shù)為0.02～2.35，平均值為0.46；排驅(qū)壓力為0.06～6.71 MPa，平均值為1.14 MPa；中值孔喉半徑為0.03～2.75 μm，平均值為0.37 μm。從不同井位樣品參數(shù)來看，X2009井和P285井儲(chǔ)層質(zhì)量最好，平均孔隙度分別為12.75%和9.80%，平均滲透率分別為3.88×10-3μm2和1.76×10-3μm2。其中，X2009井平均滲透率為3.88×10-3μm2是因?yàn)槠渲幸粔K樣品裂縫發(fā)育，其滲透率高達(dá)12.12×10-3μm2。兩口井在微觀孔喉方面主要表現(xiàn)為中值壓力較低，兩口井中值壓力平均值均為4.25 MPa；最大孔喉半徑較大，平均值分別為4.83 μm和3.98 μm；最大進(jìn)汞飽和度較大，平均值分別為82.69%和82.22%；分選系數(shù)較大，平均值分別為0.86和0.64；排驅(qū)壓力較低，平均值分別為0.82 MPa和0.60 MPa；中值孔喉半徑較大，平均值分別為1.06 μm和0.40 μm(表1)。

表1 安塞油田坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層高壓壓汞參數(shù)統(tǒng)計(jì)

從所有壓汞實(shí)驗(yàn)中選取具有代表性的12個(gè)樣品建立長(zhǎng)6儲(chǔ)層毛細(xì)管壓力曲線圖(圖2)和不同孔喉進(jìn)汞量曲線圖，根據(jù)壓汞曲線特征將長(zhǎng)6儲(chǔ)層分為三類，第I類以X2009-2號(hào)樣品為代表，排驅(qū)壓力小于0.10 MPa，最大進(jìn)汞量大于80%，進(jìn)汞曲線平直段較長(zhǎng)，表明其儲(chǔ)集性能與連通性最好；第II類排驅(qū)壓力為0.10～1.00 MPa，最大進(jìn)汞量為60%～80%，進(jìn)汞曲線平直段較長(zhǎng)，但與第I類相比，平直段斜率較大，表明其主要孔喉分選性相對(duì)較差；第III類排驅(qū)壓力大于1.00 MPa，最大進(jìn)汞量小于60%，進(jìn)汞曲線平直段較短或沒有，表明其孔喉較小，分選性較差，連通性較差。坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔喉半徑主要為0.03～13.19 μm，第I類儲(chǔ)層以大孔喉為主，孔喉半徑大于1.00 μm，第II類儲(chǔ)層孔喉半徑為0.10～1.00 μm，孔喉相對(duì)較小，第III類儲(chǔ)層以小孔喉為主，孔喉半徑小于0.10 μm。綜上所述，坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層以第II類為主，也是研究區(qū)主要的有利儲(chǔ)層。

圖2 長(zhǎng)6儲(chǔ)層高壓壓汞毛細(xì)管壓力曲線

3 儲(chǔ)層微觀特征的含油性

3.1 物性影響因素

坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層屬于低孔低滲致密儲(chǔ)層，通過統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著儲(chǔ)層砂巖石英含量增加，成分成熟度增加，儲(chǔ)層不穩(wěn)定成分減少，儲(chǔ)層物性具有相對(duì)變好的趨勢(shì)；隨著長(zhǎng)石含量增加，儲(chǔ)層物性變好的趨勢(shì)更加明顯。分析認(rèn)為，在成巖過程中，碳酸鹽遇酸容易發(fā)生溶蝕，長(zhǎng)6儲(chǔ)層因溶蝕作用形成大量溶孔；長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖屑成分主要是火山巖(噴發(fā)巖、隱晶巖)和變質(zhì)巖(片巖、千枚巖)，沉積巖很少，少量的剛性碎屑顆粒使殘余粒間孔較為發(fā)育，但是隨著火山巖等巖屑增多，它所提供的大量鎂離子會(huì)促使自生黏土礦物發(fā)育，堵塞孔隙喉道，因此可以看到隨著巖屑含量增加，儲(chǔ)層物性呈先變好后變差的特征(圖3)。

研究區(qū)長(zhǎng)6致密儲(chǔ)層碳酸鹽、濁沸石和綠泥石的膠結(jié)作用使儲(chǔ)層整體比較致密，儲(chǔ)集能力降低，但是后期碳酸鹽、濁沸石溶蝕產(chǎn)生的溶蝕孔對(duì)儲(chǔ)層又具有一定的改善作用。坪橋區(qū)碳酸鹽主要是方解石和白云石，在成巖階段前期方解石溶蝕形成一定的溶蝕孔，成巖階段后期長(zhǎng)石溶蝕形成的方解石填充孔隙使儲(chǔ)層更加致密；并且在成巖階段后期濁沸石的膠結(jié)作用使儲(chǔ)層進(jìn)一步致密，但隨著有機(jī)酸的進(jìn)入，濁沸石發(fā)生強(qiáng)烈溶蝕，產(chǎn)生的溶蝕孔占總面孔率的39.21%，對(duì)儲(chǔ)層具有很大的改善作用(圖4)；綠泥石的存在一方面保護(hù)了粒間孔，隨著綠泥石含量增加儲(chǔ)層物性變好，但當(dāng)綠泥石含量達(dá)到一定程度時(shí)，綠泥石又會(huì)堵塞孔喉通道，對(duì)儲(chǔ)層起到破壞性作用。

圖4 坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖屑含量與孔隙度、滲透率關(guān)系

從孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)與儲(chǔ)層物性的相關(guān)性來看，孔喉中值壓力與儲(chǔ)層物性相關(guān)性最好，中值壓力越小，儲(chǔ)層物性越好，其次為排驅(qū)壓力(表2)。研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層屬于低孔低滲的致密儲(chǔ)層，整體孔喉相對(duì)較小，但個(gè)別大孔喉的存在對(duì)儲(chǔ)層物性具有重要作用，孔喉中值壓力、排驅(qū)壓力越小，大孔喉數(shù)量越多，表明儲(chǔ)層孔喉半徑、最大進(jìn)汞飽和度越大，儲(chǔ)層物性越好。

表2 安塞油田坪橋區(qū)微觀參數(shù)與儲(chǔ)層物性相關(guān)性統(tǒng)計(jì)

3.2 含油性特征

通過坪橋區(qū)含油巖心熒光薄片觀察發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖石不同孔隙類型熒光特征不同，在殘余粒間孔和溶蝕孔(長(zhǎng)石溶孔、濁沸石溶孔、黑云母溶蝕)中熒光特征表現(xiàn)得最為明顯，熒光顏色以黃綠色、乳白色為主。通過鑄體薄片和熒光薄片觀察，研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層發(fā)育一定構(gòu)造成因的微裂縫，裂縫中殘余瀝青質(zhì)熒光顏色以淺綠色、淡黃色為主(圖5)。

a.P260井，1 332.46 m，整體含油性較差，微裂縫中殘余瀝青質(zhì)具淺綠色、淡黃色熒光；b.X31井，1 587.21 m，殘余粒間孔發(fā)育，具黃綠色熒光；c.P500井，1 190.56 m，長(zhǎng)石溶孔、殘余粒間孔發(fā)育，具乳白色熒光

對(duì)研究區(qū)試油資料和物性資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)初月產(chǎn)達(dá)到工業(yè)油流的油井平均孔隙度大于8%，平均滲透率大于0.20×10-3μm2(圖6)。通過孔隙度與孔喉半徑相關(guān)性公式可得，工業(yè)油氣流井孔喉半徑下限為0.13 μm。

圖6 坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層孔隙度與滲透率關(guān)系

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層巖石類型以細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，含有少量巖屑砂巖，發(fā)育殘余粒間孔、次生長(zhǎng)石溶孔、濁沸石溶孔、黏土礦物晶間孔和微裂縫等孔隙類型，并以殘余粒間孔為主，占總孔隙的49.7%，孔隙直徑為20.0～60.0 μm。

(2)將研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層劃分為三類，第I類儲(chǔ)層質(zhì)量最好，第III類儲(chǔ)層質(zhì)量最差，坪橋區(qū)以第II類儲(chǔ)層為主，其排驅(qū)壓力為0.10～1.00 MPa，最大進(jìn)汞量為60%～80%，進(jìn)汞曲線平直段較長(zhǎng)，但與第I類儲(chǔ)層相比，平直段斜率較大，孔喉半徑主要為0.1～1.0 μm。

(3)研究區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層石英、長(zhǎng)石含量與儲(chǔ)層物性呈正相關(guān)；隨著巖屑含量的增加，儲(chǔ)層物性先變好后變差；碳酸鹽、濁沸石和綠泥石的膠結(jié)作用使儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力降低，后期碳酸鹽、濁沸石的溶蝕對(duì)儲(chǔ)層具有一定的改善作用；少量綠泥石膜可以起到保護(hù)粒間孔不受破壞的作用，當(dāng)綠泥石含量超過5%時(shí)，綠泥石會(huì)堵塞孔喉通道，對(duì)儲(chǔ)層具有破壞性作用；微觀孔喉參數(shù)中值壓力與儲(chǔ)層物性相關(guān)性最好，其次為排驅(qū)壓力。

(4)坪橋區(qū)長(zhǎng)6儲(chǔ)層的熒光主要存在于殘余粒間孔和溶蝕孔中；儲(chǔ)層物性越好，儲(chǔ)層含油飽和度越高，孔隙度越好，儲(chǔ)層最終驅(qū)油效率越好，樣品的束縛水飽和度越低；結(jié)合區(qū)內(nèi)試油和物性資料，明確長(zhǎng)6儲(chǔ)層工業(yè)油流井標(biāo)準(zhǔn)為孔隙度下限8%，滲透率下限0.20×10-3μm2，平均孔喉半徑下限0.13 μm。