馬嶺地區(qū)延10 儲層微觀孔隙結構特征研究

曹 雷，孫 衛(wèi)，周 迅，盛 軍

（ 1.西北大學大陸動力學國家重點實驗室，陜西西安 710069；2.西北大學地質(zhì)學系，陜西西安 710069；3.中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300）

馬嶺地區(qū)位于天環(huán)坳陷東緣，伊陜斜坡偏西南處，區(qū)域構造活動簡單， 地層產(chǎn)狀平緩。 三疊系延長組后期，該區(qū)在丘陵、溝谷古地貌的基礎上形成一套辮狀河流相沉積砂體， 其中延10 油層組成為主要的含油層系。目前延10 組開發(fā)的一個顯著特點是儲層物性好但注水水驅(qū)不均，易形成優(yōu)勢滲流通道，驅(qū)油效率偏低，前人針對此問題在物性和非均質(zhì)性方面開展了大量工作， 但對產(chǎn)生這種現(xiàn)象的微觀孔隙結構影響因素沒有深入的認識。 基于此，對馬嶺地區(qū)延10 油層組開展微觀孔隙結構特征研究工作具有重要的現(xiàn)實意義。 本文結合傳統(tǒng)的掃描電鏡、 鑄體薄片和高壓壓汞等分析測試技術初步獲取儲層的微觀孔隙結構特征， 采用先進的恒速壓汞實驗區(qū)分孔隙和喉道對微觀孔隙結構的影響，分析不同孔隙結構特征樣品的滲流控制因素，以期為儲層進一步開發(fā)工作提供合理有效的地質(zhì)依據(jù)[1]。

1 儲層基礎地質(zhì)特征

1.1 巖石學特征

通過巖心觀察和砂巖分類三角圖投點可判斷儲層巖石類型主要為灰色、灰白色細-中粒長石巖屑砂巖。碎屑組分中石英含量較高（ 63.6 %），長石（ 9.5 %）和巖屑（ 14.0 %）含量相對較少。 砂巖粒度以細-中粒為主，碎屑顆粒整體硬度較大，磨圓度較差，普遍以次棱角狀、次圓狀產(chǎn)出，顆粒分選程度為中-好，顆粒間普遍以點-線狀接觸， 砂巖膠結類型為加大-孔隙式，綜上研究分析，儲層砂巖的成分成熟度和結構成熟度都較高。

1.2 物性特征

根據(jù)巖心和電測資料統(tǒng)計分析：馬嶺地區(qū)延10 儲層物性分布穩(wěn)定，孔隙度主要分布區(qū)間為13 %～16 %，平均13.76 %， 滲透率主要分布區(qū)間為5 mD～15 mD，平均11.64 mD。 儲層物性較好但物性相關性差，特別是油水層的孔滲相關性最差（ R2=0.29），油水兩相在共存狀態(tài)下相互制約（ 見圖1）。 根據(jù)國家石油天然氣行業(yè)標準，本區(qū)儲層屬低孔、低滲透儲層。

圖1 馬嶺地區(qū)延10 儲層不同解釋結論儲層孔滲分布圖

2 儲層微觀孔隙結構特征

根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡圖像的鑒定分析， 馬嶺地區(qū)延10 儲層發(fā)育原生孔隙與次生孔隙混合的孔隙組合類型， 原生孔隙中受壓實作用顆粒骨架支撐的殘余粒間孔極為發(fā)育， 次生孔隙主要包括溶蝕作用形成的長石溶孔與巖屑溶孔[2]。高壓壓汞實驗統(tǒng)計分析表明：本區(qū)儲層的平均排驅(qū)壓力為0.08 MPa， 平均中值壓力0.79 MPa， 殘余汞飽和度和退汞效率的平均值分別達到73.48 %和20.76 %。 總體上儲層巖石具有滲透性好，孔喉連通性好、儲集能力較強的特征，但微觀上不同孔隙組合類型的儲層樣品具有不同的微觀孔隙結構特征，下面選取典型的MJ H5-3 井（ 1 號）、MJ 13-8 井（ 2 號）和MJ 15-10 井（ 3 號）樣品進行具體分析。

2.1 儲集空間差異

1 號樣品碎屑巖骨架顆粒間大量發(fā)育粒間孔，平均含量7.2 %（ 見表1），受壓實作用的影響，平面上大小不一、形態(tài)較規(guī)則、多呈近三角形、四角形和不規(guī)則形狀等外形（ 見圖2-a）。 縮頸型喉道少，以片狀喉道為主，孔隙之間連通性好。 2 號樣品儲集空間也以粒間孔為主，局部可見絲縷狀溶蝕的大溶孔（ 見圖2-b）。 喉道類型以彎片狀喉道為主，部分點狀喉道發(fā)育（ 見圖2-c）， 孤立了一定量的孔隙， 其相對1 號樣品連通性較差。 3 號樣品粒間孔的相對含量（ 4.5 %）為最低，孔隙類型主要為微孔， 點狀和管束狀喉道的發(fā)育使顆粒間致密接觸，孔隙連通性很差（ 見圖2-d）。

圖2 馬嶺區(qū)延10 儲層儲集空間類型

2.2 粘土礦物發(fā)育

據(jù)X 衍射實驗分析（ 見表1），馬嶺地區(qū)延10 儲層砂巖碎屑填隙物中發(fā)育以伊利石和高嶺石為主的黏土礦物類型。 1 號和2 號樣品中的溶孔和粒間孔表面均有自生發(fā)育的高嶺石（ 見圖3-a），在水驅(qū)過程中，粒間孔表面的高嶺石易被沖刷搬運， 出現(xiàn)堵塞喉道的情況（ 見圖3-b）。 絲縷狀、纖維狀的粒間伊利石充填增大了微孔比例， 且搭橋狀生長的伊利石切割了原本暢通的孔喉空間，降低了儲層的有效儲集空間[3]（ 見圖3-c）。 3號樣品中的高嶺石以集合體形式產(chǎn)出形成孔徑細小的高嶺石晶間孔， 使孔隙體積減小并產(chǎn)生大量的微孔隙（ 見圖3-d），因此滲透性變得很差。

2.3 高壓壓汞實驗

研究區(qū)儲層碎屑巖儲集空間類型和粘土礦物發(fā)育程度的差異性在高壓壓汞實驗中得到了進一步體現(xiàn)（ 見表2），孔喉連通性好，黏土礦物類型以自生高嶺石為主的1 號樣品排驅(qū)壓力和中值壓力最低， 分別為0.04 MPa 和0.15 MPa；孔喉連通性較差，伊利石含量相對增多的2 號樣品排驅(qū)壓力和中值壓力均相對增大，分別為0.07 MPa 和0.71 MPa；微孔隙發(fā)育，孔喉連通性最差的3 號樣品相應的排驅(qū)壓力和中值壓力也為最大，分別為0.19 MPa 和1.57 MPa。 進一步引入結構滲流系數(shù)這個特征參數(shù)，其表達式為：

其中：ε-結構滲流系數(shù)，μm2；R50-中值壓力對應的孔喉半徑，μm；K-氣測滲透率，×10-3μm2；We-退汞效率。其表征意義是孔隙結構對滲流能力的影響程度，其值越大，該樣品孔隙結構對應著越強的滲流能力。本次實驗三塊樣品的結構滲流系數(shù)最小值僅為0.59（ 3號），而最大值可達到19.83（ 1 號），相差懸殊，可見本區(qū)儲層巖石滲流能力非均質(zhì)性強， 更好的孔隙結構對應著更強的滲透性， 注水開發(fā)時注入水易在滲透性強的地方優(yōu)先通過，形成了優(yōu)勢滲流通道[4]。

表1 碎屑巖儲集空間及粘土礦物含量

圖3 馬嶺地區(qū)延10 儲層粘土礦物類型

表2 高壓壓汞實驗分析數(shù)據(jù)

3 儲層微觀孔隙結構的決定因素

綜上研究， 在儲集空間類型和粘土礦物發(fā)育的影響下， 孔喉半徑分布不均一的三塊樣品對應了不同的孔隙結構特征，粗孔喉對滲透性影響大。接下來利用先進的恒速壓汞技術可以有效區(qū)分孔隙和喉道對樣品微觀孔隙結構的控制作用[5-8]。

從3 塊樣品的孔隙半徑分布曲線上看（ 見圖4），孔隙分布區(qū)間較為接近，主峰值位于120 μm 和140 μm附近， 相同半徑大小的孔隙對應的分布頻率也基本相等。 而從喉道半徑分布曲線上看，3 塊樣品的喉道分布區(qū)間差別較大，1 號樣品中粒間孔大量發(fā)育，孔喉連通性好，發(fā)育有一定量的粗喉道（ ＞20 μm）；2 號樣品中相對發(fā)育的伊利石減小儲集空間，堵塞喉道，以3 μm～10 μm 的中-細喉道發(fā)育為主；3 號樣品微孔發(fā)育，喉道半徑最為細小，主峰值在0.1 μm～3 μm。

由表3， 實驗樣品間的孔隙結構差異主要是由喉道半徑差異引起的， 在孔隙半徑分布趨近相同的情況下， 喉道半徑分析分布的差異導致樣品孔喉半徑比和微觀均值系數(shù)大小不一。 微觀均值系數(shù)越接近于1，孔喉比越小的樣品具有更高的結構滲流系數(shù)， 樣品具有越強的滲流能力。 綜上研究，粒間孔發(fā)育，粘土礦物影響程度小，喉道半徑大，孔喉比小，孔喉連通性好的樣品具有更為優(yōu)勢的微觀孔隙結構特征。

圖4 馬嶺地區(qū)延10 儲層樣品孔隙與喉道半徑分布

表3 微觀孔隙結構參數(shù)綜合對比

4 結論

（ 1）馬嶺地區(qū)延10 儲層主要為灰色、灰白色細-中粒長石巖屑砂巖。孔喉類型復雜多變、微觀孔隙結構非均質(zhì)性強是儲層物性變差的主要原因。 儲層主要發(fā)育原生孔隙與次生孔隙混合的孔隙組合類型。

（ 2）孔隙吼道類型、孔喉半徑、粘土礦物發(fā)育等因素共同影響儲層的微觀孔隙特征。 其中，粒間孔發(fā)育，粘土礦物影響程度小，喉道半徑大，孔喉比小，孔喉連通性好、 結構滲流系數(shù)大是優(yōu)勢儲層的微觀孔隙結構參數(shù)。

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