白豹地區(qū)長4+5儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

李延飛 侯強(qiáng) 周瑤 朱童 張忠義 劉鑫

（1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710021）

白豹地區(qū)長4+5儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

李延飛1侯強(qiáng)1周瑤1朱童1張忠義2劉鑫2

（1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710021）

根據(jù)鑄體薄片、掃描電鏡和壓汞等資料，對(duì)白豹地區(qū)長4＋5儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：白豹地區(qū)長4＋5儲(chǔ)層的巖石類型以長石砂巖和巖屑長石砂巖為主；孔隙類型以殘余原生粒間孔為主；滲流通道多為細(xì)、微細(xì)喉道；排驅(qū)壓力高，退汞效率低，具有低孔、低滲儲(chǔ)層的特征。儲(chǔ)層孔喉分選系數(shù)與均值系數(shù)均較大，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。綜合物性數(shù)據(jù)與壓汞參數(shù)將研究區(qū)儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)劃分為4類，其中第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類為有效儲(chǔ)層，第Ⅳ類為無效儲(chǔ)層。

白豹地區(qū) 低孔儲(chǔ)層 孔隙結(jié)構(gòu) 低滲儲(chǔ)層

0 引言

隨著勘探程度的深入，低孔低滲儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)與常規(guī)儲(chǔ)層不同，呈孔隙類型多樣、非均質(zhì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)［1］。由于儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)不僅控制了石油的運(yùn)移和儲(chǔ)集，而且影響采收率，所以加強(qiáng)對(duì)此類儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的研究是非常必要的［2］。白豹地區(qū)延長組為湖泊三角洲前緣沉積，是該區(qū)的主要含油層系，油層多而薄、粘土礦物含量高［3］，其中長4＋5段砂巖發(fā)育較好，但非均質(zhì)性較強(qiáng)，呈低孔低滲特征。鑒于低孔、低滲儲(chǔ)層對(duì)油氣運(yùn)聚及開發(fā)的重要影響，筆者以鑄體薄片、掃描電鏡和壓汞等資料為主，對(duì)白豹地區(qū)長4＋5低滲透砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行深入分析，以期從微觀角度揭示研究區(qū)長4＋5段儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)特征。

1 地質(zhì)背景

白豹地區(qū)位于陜西省吳旗縣白豹鄉(xiāng)和甘肅省華池縣喬河鄉(xiāng)境內(nèi)，是我國中西部勘探開發(fā)油氣最為重要的區(qū)塊之一，面積約1 400 km2。地表被巨厚黃土層覆蓋，屬黃土源地貌，地形復(fù)雜，地面海拔為1 434～1 621 m［1，3］，其構(gòu)造位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西南部，為平緩的近南北向展布的西傾單斜構(gòu)造，傾角小于1°［4］。研究區(qū)延長組沉積體系屬于北部靖邊—吳旗地區(qū)河湖三角洲體系向南延伸部分，屬湖泊三角洲前緣亞相砂巖［3-6］，儲(chǔ)層巖石類型以灰色、淺灰色長石砂巖、巖屑長石砂巖為主。

2 巖石學(xué)及物性特征

2.1 巖石學(xué)特征

鉆井資料顯示，白豹地區(qū)長4＋5段儲(chǔ)層主要為灰色、淺灰色長石砂巖、巖屑長石砂巖，其次為長石巖屑砂巖、巖屑砂巖。碎屑中石英平均含量約為38.5%，長石含量約為40.5%，巖屑含量約為21%。巖屑成分復(fù)雜，沉積巖巖屑含量較高，約為10%，其次為變質(zhì)巖巖屑約為7%，火山巖巖屑約為3%。砂巖平均粒徑主要為0.10～0.25 mm，為中細(xì)粒砂巖。填隙物含量一般為5%～17%，平均為12%左右，主要以碳酸鹽膠結(jié)物和泥質(zhì)為主，存在少量的硅質(zhì)膠結(jié)物，其礦物成分主要有含鐵方解石、綠泥石、伊利石和高嶺石等；碎屑顆粒磨圓度較差，主要呈次棱狀，分選中等—較好；支撐類型主要為顆粒支撐，以點(diǎn)—線接觸為主；膠結(jié)類型以孔隙—薄膜式、孔隙式膠結(jié)為主。整體上研究區(qū)砂巖成分

成熟度偏低，結(jié)構(gòu)成熟度中等。

2.2 物性特征

物性特征是決定儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的關(guān)鍵，其直觀表現(xiàn)為孔隙度和滲透率的大?。?］。白豹地區(qū)長4＋5段儲(chǔ)層為低孔低滲儲(chǔ)層。孔隙度介于3%～20%之間，主要分布在9%～18%，平均孔隙度為13.12%；滲透率主要介于0.004～10 mD，集中分布在0.1～1 mD，平均滲透率為0.875 mD，個(gè)別樣品達(dá)到19.27 mD（可能發(fā)育微裂縫）。儲(chǔ)層滲透率變化較大，反映其儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性較強(qiáng)?？傮w上孔隙度與滲透率呈正相關(guān)，滲透率隨著孔隙度的增大而增大（圖1）。

圖1 白豹地區(qū)長4+5儲(chǔ)層滲透率與孔隙度相關(guān)關(guān)系圖

3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1 孔隙類型

白豹地區(qū)長4＋5段砂巖儲(chǔ)層受到了壓實(shí)、壓溶、膠結(jié)和溶蝕等多種成巖作用影響［8］，按照孔隙成因?qū)⑵淇紫额愋头譃樵痛紊紫?。研究區(qū)原生孔主要為殘余粒間孔；次生孔隙包括長石溶孔、巖屑溶孔，局部還含有少量的粒間溶孔、晶間孔、微裂縫等（圖2）。

殘余粒間孔在研究區(qū)砂巖中較常見（圖2-a、2-b），其邊緣可見綠泥石膜，該類孔隙形態(tài)不規(guī)則，多呈三角形、四邊形及長條形，孔徑一般大于50 μm。由于成巖早期綠泥石膜的存在，增強(qiáng)了巖石抗壓實(shí)能力，使得殘余粒間孔隙得到一定保存［9-10］。

粒內(nèi)溶蝕孔隙包括長石溶孔（圖2-c）和巖屑溶孔（圖2-e），為研究區(qū)主要的次生孔隙，對(duì)改善砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能起到了積極作用。長石的溶解形成沿長石解理面發(fā)育的小溶孔帶或溶縫（圖2-c），也可以是長石礦物主體甚至整體被溶蝕，形成較大的粒內(nèi)溶孔或鑄?？?。砂巖被溶蝕的巖屑成分主要為石英巖巖屑和燧石巖屑。

粒間溶孔在本區(qū)砂巖儲(chǔ)層中含量較少，主要存在于剛性碎屑顆粒之間，粒間溶孔的形狀不規(guī)則，大小不等，分布不均，根據(jù)其形狀可進(jìn)一步分為港灣狀溶孔、伸長狀孔等（圖2-d）。

晶間孔是自生礦物晶體之間的微孔隙，在研究區(qū)的含量較少，最常見者為自生粘土礦物之間的晶間孔，如高嶺石晶間孔（圖2-f）、伊利石晶間孔。

圖2 白豹地區(qū)長4＋5儲(chǔ)層孔隙類型顯微圖像特征圖

3.2 壓汞特征

研究區(qū)長4＋5段砂巖壓汞曲線按形態(tài)特征可分為4類（圖3）。壓汞曲線與橫坐標(biāo)平行的平直段較短或者不明顯，多呈陡斜式，壓汞曲線普遍呈現(xiàn)細(xì)歪度，且具有較高的排驅(qū)壓力（Pd）、較高的中值壓力（Pc50）。Pd主要分布在0.16～7.34 MPa之間，平均為1.17 MPa；Pc50變化范圍較大，主要分布在5.39～151.06 MPa之間，平均為33.76 MPa。反映出儲(chǔ)層喉道半徑細(xì)小，最大連通孔喉半徑普遍較小，孔喉分選差—中等，非均質(zhì)性強(qiáng)等特征。最大進(jìn)汞飽和度（Smax）介于51.07%～99.27%，分布范圍較大，平均為82.42%；退汞效率介于8.51%～51.62%，平均為29.59%，退汞效率低，而且退汞曲線與壓汞曲線間距大、形態(tài)相差很大［2］51。反映出研究區(qū)長4＋5段儲(chǔ)層儲(chǔ)集性一般，退汞后孔隙中流體滯留量多，巖石滲流能力較差的特點(diǎn)。

3.3 喉道特征

喉道對(duì)儲(chǔ)層的滲流能力有決定性影響，喉道的大小和形態(tài)主要取決于巖石顆粒的接觸關(guān)系、膠結(jié)

類型及顆粒的形狀和大小。研究區(qū)長4＋5段砂巖碎屑顆粒之間主要呈點(diǎn)—線狀接觸，可見部分凹凸、縫合接觸。按照冉新權(quán)對(duì)鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長組喉道的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［11］（表1）：研究區(qū)長4＋5段儲(chǔ)層喉道類型主要為縮頸型、片狀細(xì)喉道，約75%；其次為片狀、彎片狀微細(xì)喉道，約12%；管束狀微喉道，約10%；以及少量中細(xì)喉道。壓汞資料顯示，白豹地區(qū)儲(chǔ)層孔喉分選系數(shù)一般介于1～5，分布范圍較大，喉道分選較差；排驅(qū)壓力較大，退汞效率低，反映喉道細(xì)小，孔喉連通性差，滲透性較差；壓汞實(shí)驗(yàn)中，汞進(jìn)入巖樣后，其速度很快達(dá)到最大值，隨后迅速下降，反映砂巖儲(chǔ)層有效喉道分布范圍小、儲(chǔ)層致密的特征［7］272。

圖3 壓汞曲線特征及分類圖

3.4 孔喉特征參數(shù)與物性的關(guān)系

儲(chǔ)層物性是多種因素共同作用的綜合表現(xiàn)，在不同地區(qū)其主導(dǎo)因素不同。通過對(duì)研究區(qū)的孔喉特征參數(shù)與孔隙度和滲透率的相關(guān)性分析，各參數(shù)與孔隙度的相關(guān)性均比滲透率好。影響研究區(qū)儲(chǔ)層物性的主要因素為孔喉的大小和分選程度，主要包括排驅(qū)壓力（Pd）、中值半徑（R50）、分選系數(shù)（Sp）和均值系數(shù)（α）等孔喉特征參數(shù)（圖4）。

圖4 孔喉特征參數(shù)與孔隙度的關(guān)系圖

研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度Φ隨著Pd的增大而減小，儲(chǔ)層Pd分布在0.16～7.34 MPa，平均值為1.22 MPa，Pd值較高；R50與Φ呈現(xiàn)較好的正相關(guān)關(guān)系，R50介于0.004 9～0.173 6 μm，平均值為0.041 5 μm，分布范圍較大。表明了儲(chǔ)層最大孔喉半徑較小，孔喉分布不均，滲流能力差的特點(diǎn)。

Sp增大，孔喉分選越差，儲(chǔ)層非均質(zhì)性越強(qiáng)，當(dāng)Sp處于1.7～2.1的范圍內(nèi)，儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，但Sp不是越小越好，Sp過低會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層細(xì)、微細(xì)孔喉分布集中，孔隙度降低；α增大，Φ降低，α描述的是儲(chǔ)層孔隙分布的平均值，α越大，孔喉分選越差，均值系數(shù)與低滲透儲(chǔ)層物性的相關(guān)性比較差。從研究區(qū)儲(chǔ)層孔喉參數(shù)與物性關(guān)系來看，影響儲(chǔ)層物性的因

素很多，流體在孔隙中的滲流情況非常復(fù)雜。

4 孔隙結(jié)構(gòu)分類

研究區(qū)砂巖經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用，儲(chǔ)層孔喉組合類型多樣，非均質(zhì)性強(qiáng)。根據(jù)物性參數(shù)、壓汞參數(shù)，結(jié)合薄片及掃描電鏡分析，將該區(qū)長4＋5段儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)分為4種類型（表2）。

1）Ⅰ類孔隙結(jié)構(gòu)。物性為中孔中—低滲，占樣品總數(shù)約33.8%。壓汞曲線為具有斜率較小的平臺(tái)型，略顯粗歪度。Smax高，Pd較低，平均Pd為0.44 MPa，平均R50為0.122 μm。儲(chǔ)層以殘余粒間孔為主，含少量溶孔以及微裂縫，粘土雜基和膠結(jié)物含量較少，自生礦物晶間微孔隙不發(fā)育，以細(xì)喉為主，少量中喉，主要呈點(diǎn)狀、片狀，微裂縫的存在提高了儲(chǔ)層的滲透率，孔隙連通性較好，滲流能力強(qiáng)。

表2 研究區(qū)長4＋5段儲(chǔ)層類型表

2）Ⅱ類孔隙結(jié)構(gòu)。物性為低孔低滲，占樣品總數(shù)約43.4%。壓汞曲線斜率比Ⅰ類大，細(xì)歪度。Smax較高，平均Pd為0.71 MPa，平均R50為0.043 μm。儲(chǔ)層以部分殘余粒間孔和溶蝕孔為主，含少量晶間微孔，喉道以細(xì)—微細(xì)喉為主，呈片狀、彎片狀?？紫斗植驾^均勻，孔喉連通性較好，滲流能力較強(qiáng)，是研究區(qū)主要的孔隙結(jié)構(gòu)類型。

3）Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)。物性為特低孔特低滲，占樣品總數(shù)約20%。壓汞曲線較陡，且斜率比前兩類都大；細(xì)歪度。Smax相對(duì)較低，平均Pd為1.14 MPa，平均R50為0.016 μm。儲(chǔ)層孔隙發(fā)育較少，其中主要為晶間微孔，含少量溶蝕孔，喉道主要呈管束狀，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，孔隙結(jié)構(gòu)較差。

4）Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)。物性為特低孔超低滲，占樣品總數(shù)約2.8%。壓汞曲線為斜率較大的陡坡型。Smax相對(duì)最低，平均Pd為1.81 MPa，平均R50為0.007 μm。儲(chǔ)層孔隙不發(fā)育，見少量晶間微孔，喉道以微細(xì)喉為主，孔喉分選很差，非均質(zhì)性最強(qiáng)，微觀孔隙結(jié)構(gòu)最差。

參照砂巖儲(chǔ)集層分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［12］，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)為有效儲(chǔ)層，第Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)為無效儲(chǔ)層。

5 結(jié)論

1）白豹地區(qū)長4＋5段儲(chǔ)集巖類型以長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，成分成熟度偏低，結(jié)構(gòu)成熟度中等；孔隙類型多樣，主要為殘余粒間孔，其次為長石溶孔、巖屑溶孔及晶間微孔。

2）儲(chǔ)層物性受多種因素共同作用，影響較大的包括排驅(qū)壓力、中值半徑、分選系數(shù)和均值系數(shù)等。最大孔喉半徑普遍較小，孔喉分選差，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。

3）儲(chǔ)層孔隙喉道類型多樣、非均質(zhì)性強(qiáng)是造成儲(chǔ)層低滲透的重要原因，結(jié)合物性參數(shù)及孔喉特征參數(shù)，將儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)劃分為4類，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)為有效儲(chǔ)層，第Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)為無效儲(chǔ)層。

［1］羅榮濤，王震亮，趙景輝.鄂爾多斯盆地白豹油田長4＋5段油藏影響因素分析［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2009，32（1）：13-17.

［2］魯洪江，邢正巖，王永詩.壓汞和退汞資料在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中的綜合應(yīng)用探討［J］.油氣采收率技術(shù)，1997，4（2）：48-53.

［3］王曉杰，彭仕宓，趙文光.長慶白豹油田低滲透儲(chǔ)層成巖作用及成巖儲(chǔ)集相研究［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2010，30（1）：44-48.

［4］長慶油田石油地質(zhì)志編寫組.中國石油地質(zhì)志（卷十二）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1992：62-78，133-148.

［5］聶永生，田景春，夏青松，等.鄂爾多斯盆地白豹—姬塬地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組物源分析［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2004，11（5）：4-6.

［6］劉林玉，王震亮.真實(shí)砂巖微觀模型實(shí)驗(yàn)在白豹地區(qū)長4＋5砂巖微觀非均質(zhì)性研究中的應(yīng)用［J］.礦物學(xué)報(bào)，2008，28（1）：55-60.

［7］王瑞飛，陳明強(qiáng)，孫衛(wèi).鄂爾多斯盆地延長組超低滲透砂巖儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征研究［J］.地質(zhì)論評(píng)，2008，54（2）：270-276.

［8］李鳳杰，王多云，徐旭輝.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)三疊系延長組儲(chǔ)層特征及影響因素分析［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2005，27（4）：365-370.

［9］郭德運(yùn)，郭艷琴，李文厚，等.富縣探區(qū)上三疊統(tǒng)延長組成巖作用及孔隙結(jié)構(gòu)特征［J］.沉積學(xué)報(bào)，2010，28（2）：264-273.

［10］王婧，徐國盛，曹峻鋒，等.川中須家河組儲(chǔ)層成巖作用及對(duì)孔隙演化的影響［J］.天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2011，5（3）：7-10.

［11］冉新權(quán)，吳勝和，付晶，等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長組低滲透儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分類研究［J］.地學(xué)前緣，2013，20（2）：77-85.

［12］羅蟄潭，王允誠.油氣儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)［M］.北京：科學(xué)出版社，1986：201-205.

（編輯：盧櫟羽）

B

2095-1132（2014）06-0001-04

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.001

修訂回稿日期：2014-11-10

國家自然科學(xué)基金（41172119）。

李延飛（1987-），碩士研究生，研究方向?yàn)閮?chǔ)層地質(zhì)學(xué)與地球化學(xué)。E-mail：lyf870921@163.com。