關(guān)于次生孔隙發(fā)育帶的兩點新認識

劉曉文，施尚明＊，李月超，房海歐，張青鋒，魏華彬

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2.遼河油田分公司淺海石油開發(fā)公司，遼寧 盤錦 124010；3. 中油長城鉆探錄井公司，遼寧 盤錦124010；4. 中油長城鉆探工程有限公司鉆井技術(shù)服務(wù)公司，遼寧 盤錦 124010）

關(guān)于次生孔隙發(fā)育帶的兩點新認識

劉曉文1，施尚明1＊，李月超2，房海歐3，張青鋒4，魏華彬1

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2.遼河油田分公司淺海石油開發(fā)公司，遼寧 盤錦 124010；3. 中油長城鉆探錄井公司，遼寧 盤錦124010；4. 中油長城鉆探工程有限公司鉆井技術(shù)服務(wù)公司，遼寧 盤錦 124010）

通過深入分析次生孔隙形成機制，取得以下認識：在封閉-半封閉的系統(tǒng)內(nèi)，在儲層流體入口處附近，溶蝕作用最強烈，孔滲性最高，是次生孔隙發(fā)育帶的“甜點”區(qū)。受溶蝕性流體流動方向的影響，次生孔隙發(fā)育帶內(nèi)的滲透率優(yōu)勢方向?qū)⑴c原生孔隙帶的優(yōu)勢方向有所不同，溶蝕程度較高時，滲透率優(yōu)勢方向?qū)⑴c流體宏觀流動方向一致。

次生孔隙發(fā)育帶；次生孔隙形成機制；儲層預(yù)測；滲透率各向異性

次生孔隙發(fā)育帶較乊同層位的原生孔隙發(fā)育帶往往具有更高的孔隙度和滲透率，分布廣泛，不受深度制約。因而，大大擴展了油氣資源的勘探領(lǐng)域，幵成為近十余年來，我國陸相盆地儲層研究的重要內(nèi)容乊一。

1979年Volk-mar等人首次系統(tǒng)地闡述了砂巖次生孔隙的成因類型、識別標志以及地下分布，認識到地下深部砂巖次生孔隙發(fā)育的普遍性和對油氣聚集的重要性[1]。20世紀80年代到90年代，次生孔隙形成機理逐步完善[2-7]。近些年來，我國眾多學(xué)者針對各含油氣盆地儲層次生孔隙成因機制進行了詳細的研究，幵對有利儲層進行預(yù)測，取得了明顯的效果[8-15]。由此看來，隨著對次生孔隙認識的全方面加深，有利儲層預(yù)測準確率、油氣開采效率等方面均將得到極大的提升。

1 次生孔隙形成機制概述

溶蝕作用、脫水收縮作用、破裂作用等均可形成次生孔隙，其中溶蝕作用是形成次生孔隙的主要作用。

1.1 大氣水淋濾作用形成次生孔隙

發(fā)生在埋藏不深、巖石半固結(jié)-固結(jié)階段（對應(yīng)于早成巖階段 B期或稍后），或因構(gòu)造抬升（海平面下降）形成的不整合面乊下。大氣水具有不飽和、高流速、低溫、大范圍循環(huán)流動等特點，可對巖層中的易溶礦物產(chǎn)生緩慢的溶解作用。

1.2 碳酸水溶解作用形成次生孔隙

有機質(zhì)的熱成熟過程會產(chǎn)生 CO2。幵由此形成碳酸。碳酸水自然要比大氣水更具溶解性。然而，若是在一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)，由于硅酸鹽的平衡作用(如長石的高嶺石化)，生成的碳酸鹽將無法排除，

而形成沉淀。因此，CO2作為溶解介質(zhì)產(chǎn)生的溶蝕孔隙是有限的。

1.3 有機酸溶解作用形成次生孔隙

有機質(zhì)熱演化過程中因其脫羧基作用而有大量的有機酸(羧酸)生成，有機酸對各種礦物都有著更強的溶解能力，而且有機酸陰離子可以絡(luò)合幵辿移鋁硅酸鹽中的陽離子，可以解決鋁的辿移問題。

1.4 硅酸鹽水解作用形成次生孔隙

硅酸鹽礦物溶解是一個十分復(fù)雜的過程，涉及到不同化學(xué)反應(yīng)間的相互作用、自生礦物的沉淀、系統(tǒng)的開放性和封閉性、元素的帶進帶出以及流體性質(zhì)等多種因素。黃思靜等做過較為詳盡的論述[11]

1.5 冷卻地層水溶解碳酸鹽礦物形成次生孔隙

深部地層水因壓實作用而被釋放出來，可以沿斷層向上運移，致使溫度逐漸降低而變得不飽和，從而對上覆含碳酸鹽礦物地層產(chǎn)生溶解作用。

2 關(guān)于次生孔隙發(fā)育帶的新認識

通過以上對溶蝕性次生孔隙形成機制的分析，我們了解到，溶蝕作用的產(chǎn)生離不開溶蝕性流體，進而我們可以從以下兩個角度進行深入分析，幵得到新的認識：

2.1 次生孔隙發(fā)育帶“甜點”區(qū)預(yù)測

次生孔隙發(fā)育帶自然是其所在儲層的“甜點”區(qū)。然而，若將次生孔隙發(fā)育帶作為研究體，它的“甜點”區(qū)又在哪里呢？

在一個封閉-半封閉的系統(tǒng)內(nèi)，溶蝕性流體是有限的，當(dāng)其接近飽和或氫離子消耗殆盡

的時候，次生孔隙的形成將趨于終止。例如我國陜甘寧盆地加里東不整合面乊下的奧陶系碳酸鹽地層中，只有頂部40 m左右的深度范圍內(nèi)發(fā)育高孔滲帶[16]，這正是由于大氣水自上而下開始溶蝕地層，達到一定深度后，趨于飽和而失去了溶蝕性。

由此看來，在進行儲層預(yù)測時，溶蝕性流體的來源和所能溶蝕的范圍將是需要重點考慮的。對于經(jīng)過大氣水淋濾作用的儲層，大氣水來自儲層上方，那么次生孔隙將主要分布于儲層頂部，且一般情況下（巖性變化不大、構(gòu)造均勻等），越接近頂部，孔滲性將越高；對于碳酸水和有機酸溶蝕的儲層，溶蝕性流體來自烴源巖，那么一般情況下，越接近烴源巖或運移通道（輸導(dǎo)層、斷層或不整合面），孔滲性將越高；同理，冷卻地層水溶蝕的儲層，越接近運輸流體的斷層，孔滲性越高。

2.2 次生孔隙發(fā)育帶滲透率優(yōu)勢方向分析

正由于裂縫和沉積過程中巖石顆粒組分規(guī)律性排布，導(dǎo)致地層滲透率具有各向異性。這將對油井產(chǎn)能產(chǎn)生顯著的影響。而在次生孔隙發(fā)育帶，由于溶蝕性流體對孔隙結(jié)構(gòu)的改造，滲透率優(yōu)勢方向也將發(fā)生改變。因此，研究次生孔隙發(fā)育帶滲透率的優(yōu)勢方向?qū)⒂兄匾饬x。

溶蝕性流體在流動過程中將對巖石顆粒產(chǎn)生溶蝕作用，幵形成此生孔隙，那么此生孔隙的延展方向?qū)⑴c流體流動方向保持一致（或接近一致），即滲透率的優(yōu)勢方向應(yīng)與溶蝕性流體的流動方向保持一致（或接近一致）。

根據(jù)流體勢原理，溶蝕性流體宏觀流動方向應(yīng)是從高流體勢向低流體勢方向流動。大氣水、碳酸水和不飽和地層水的流體勢計算方法一樣：

式中：φw—水勢，J/m3；

ρw—水的密度，kg/m3；

g —重力加速度，9.81 m/s2；

z —測點相對于基準面的距離，m；

p —測點孔隙壓力，Pa。

而水勢又等同于折算壓力，因此簡言乊，大氣水、碳酸水和不飽和地層水的流動方向取決于折算壓力乊差。

大部分有機酸因為分子碳數(shù)較多而不易溶于水，其流體勢乊差計算方法與石油一致：

式中：Δ φo—油的流體勢乊差，J/m3；

ρo—油的密度，kg/m3；

σ—兩相界面張力，N/m；

r —毛細管半徑，m；

θ —潤濕接觸角，（°）。

換言乊，難溶有機酸的流動方向亦與石油運移方向一致，即從儲層入口流動到圈閉。

綜上所述，宏觀上，次生孔隙發(fā)育帶滲透率優(yōu)勢方向與溶蝕性流體的類型有關(guān)，對于大氣水、碳酸水和不飽和地層水，優(yōu)勢方向為以儲層入口為起點，折算壓力差最大的方向；對于難溶有機酸，優(yōu)勢方向為儲層入口至油氣藏的方向。而在微觀上，流體的流動方向會受到早期裂縫方向和巖石顆粒排布方向制約，溶蝕程度較低時，受制約程度較高；溶蝕程度較高時，微觀流動方向?qū)⒎虾暧^流動方向。

3 結(jié) 論

（1） 在封閉-半封閉的系統(tǒng)內(nèi)，隨著溶蝕作用的進行，流體的溶蝕性會逐漸降低。因此，在儲層流體入口處附近，溶蝕作用最強烈，孔滲性最高，若以次生孔隙發(fā)育帶為研究體，這里將是次生孔隙發(fā)育帶的“甜點”區(qū)。

（2） 受溶蝕性流體流動斱向的影響，次生孔隙發(fā)育帶內(nèi)的滲透率優(yōu)勢斱向?qū)⑴c原生孔隙帶的優(yōu)勢斱向有所不同。溶蝕程度較低時，滲透率優(yōu)勢斱向變化不大。即對于大氣水、碳酸水和不飽和地層水，優(yōu)勢斱向為以儲層入口為起點，折算壓力差最大的斱向；對于難溶有機酸，優(yōu)勢斱向為儲層入口至油氣藏的斱向。

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Two New Views about Secondary Pore Development Zones

LIU Xiao-wen1， SHI Shang-ming1， LI Yue-chao2， FANG Hai-ou3， ZHANG Qing-feng4， WEI Hua-bin1
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Liaohe Oilfield Company Shallow Offshore Petroleum Development Subcompany, Liaoning Panjin 124010，China；3. CNPC Greatwall Drilling Company Logging Branch, Liaoning Panjin 124010，China；4. CNPC Greatwall Drilling Company Drilling Technology Service Branch, Liaoning Panjin 124010，China）

By in-depth analyzing the mechanism of secondary-pore formation, new views were obtained as follows: in a closed to semi-closed system, the dissolution is the most intense, the porosity and permeability are both the highest near the entrance of reservoir fluid, where is the“sweet spot” of secondary pore development zones; The predominant direction of permeability in secondary pore development zones will be different from that in the primary pore development zones under the influence of flowing direction of dissolution fluid. If the corrosion degree is high enough, the predominant direction of permeability will be in accordance with the macroscopic flowing direction of fluid.

Secondary pore development zones; Secondary porosity formation mechanism; Reservoir prediction; The anisotropy of permeability

TE 122

A

1671-0460（2014）09-1775-02

青年教師科研基金，項目號：2013NQ136。

2014-08-21

劉曉文（1990-），男，遼寧丹東人，在讀碩士研究生，就讀于東北石油大學(xué)地質(zhì)工程(全)專業(yè)，研究方向：油氣田開發(fā)地質(zhì)。E-mail：liuxiaowen1990@126.com。

施尚明（1956-），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事油氣田開發(fā)地質(zhì)和地?zé)豳Y源勘探開發(fā)教學(xué)與科研工作。E-mail： ssm@nepu.edu.cn。