鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長81儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)研究

秦衛(wèi)軍，張慶洲，應(yīng)芳芳，李書恒，楊軍俠

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065；2.中國石油長慶油田分公司超低滲透油藏研究中心）

鎮(zhèn)北地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，范圍西起殷家城，東至銅川，南起太平，北至曲子，構(gòu)造位置橫跨天環(huán)向斜和伊陜斜坡2個次級構(gòu)造單元，區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，僅在局部發(fā)育一些小型鼻狀構(gòu)造［1］。研究區(qū)發(fā)育多套含油層系，自下而上為長10～長1等油層組，其中長81為其主力含油層系。由于早期的勘探程度較低，基礎(chǔ)資料、取心資料以及分析化驗資料有限，研究區(qū)儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征沒有進(jìn)行過細(xì)致的研究。鑒于此，通過大量的鏡下照片和分析化驗數(shù)據(jù)綜合研究與評價，對鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行綜合研究，為后期的開發(fā)提出可行性的方案。

1 儲集砂巖的巖石學(xué)特征

鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層砂巖為一套扇三角前緣亞相［2－4］。根據(jù)280多組的巖石薄片數(shù)據(jù)和粒度分析數(shù)據(jù)，研究區(qū)儲集巖主要以中－細(xì)粒巖屑長石砂巖為主，其次為長石巖屑砂巖。石英含量17%～50%，平均28.55%，石英主要為花崗巖母巖來源，少量為變質(zhì)巖來源；長石含量12%～42%，平均29.7%，主要為斜長石，見少量的微斜長石；火山巖巖屑為噴出巖；變質(zhì)巖巖屑為石英巖、片巖、千枚巖、板巖；沉積巖巖屑為粉砂巖、泥巖、灰?guī)r、白云巖。膠結(jié)物主要是粘土礦物膠結(jié)物、硅質(zhì)膠結(jié)物和碳酸膠結(jié)物（圖1）。

2 儲集砂巖的物性特征

通過研究區(qū)長81油層組150塊物性分析化驗資料，得出研究區(qū)孔隙度4.4%～17.9%，平均值10.25%，中值11.15%；滲透率（0.02～5.8）×10－3μm2，平均值0.54×10－3μm2，中值 0.45×10－3μm2；孔隙度小和滲透率較低的特點反應(yīng)鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層屬于典型的低孔低滲儲層（圖2）。

3 微觀孔隙類型特征

3.1 孔隙類型

通過對30口井92張鑄體薄片以及280多張掃描電鏡照片分析得出鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層的儲集空間主要以原生孔隙為主，其次發(fā)育次生孔隙。

3.1.1 原生孔隙

研究區(qū)發(fā)育的原生孔隙主要是剩余粒間孔隙，即砂質(zhì)沉積物在埋藏成巖過程中經(jīng)早期的過機械壓實，早期的綠泥石膠結(jié)以及硅質(zhì)膠結(jié)，后期的鐵方解石膠結(jié)和交代作用，以及晚期的伊利石和高嶺石膠結(jié)之后剩余的孔隙。形狀多以三角形和多邊形等形態(tài)。

3.1.2 次生孔隙

圖1 鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層巖屑和填隙物含量分布

圖2 鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層孔隙度和滲透率分布

研究區(qū)長81儲集層中的油氣主要來自與其相鄰的長7和少量來自于下部的長9油層組。地層中的有機質(zhì)在高溫高壓下分解產(chǎn)生的有機酸和CO2在排烴過程中進(jìn)入儲集層當(dāng)中，儲層孔隙的流體由堿性變?yōu)樗嵝?，長石和巖屑的碎屑顆粒在酸性化環(huán)境下容易發(fā)生溶蝕，產(chǎn)生溶蝕孔隙。其中長石常沿解理縫選擇性溶蝕，形態(tài)不規(guī)則，部分長石完全溶蝕，可形成鑄模孔，殘留有以綠泥石為主的泥晶套，孔內(nèi)有少量的沿解理蝕變的絹云母殘余，部分長石溶孔和粒間孔相連，形成大孔隙［5－6］。鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層經(jīng)過強烈的成巖作用改造后，原生孔隙減少，而溶蝕產(chǎn)生的次生孔隙有效的改善了儲集空間，使得低孔低滲儲層在一定程度上得到了改善。

3.1.3 孔隙的大小分布

根據(jù)長慶油田低滲透儲層開發(fā)的動態(tài)特征，結(jié)合鑄體薄片孔隙圖像分析，把長81儲層中的孔隙大小分為如下5類：大孔（孔隙直徑＞100μm），中孔（孔隙直徑介于80～50μm），小孔（孔隙直徑介于50～10μm），細(xì)孔（孔隙直徑介于10～0.5μm），微孔（孔隙直徑＜0.5μm）。對鎮(zhèn)北地區(qū)28組圖形孔隙分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計見圖3。

3.2 喉道類型

目前，按平均喉道半徑，可以將喉道分為粗喉（＞3.0μm）、中細(xì)喉（1.0～3.0μm）、細(xì)喉（0.5～1.0μm）、微細(xì)喉（0.2～0.5μm）和微喉（＜0.2μm）5種類型。對36口井85塊高壓壓汞結(jié)果分析，鎮(zhèn)北地區(qū)長81主要發(fā)育細(xì)喉道、中細(xì)喉道和微細(xì)喉道，少量的和粗喉道。

綜上所述，研究區(qū)孔隙主要以中小孔為主，導(dǎo)致了鎮(zhèn)北地區(qū)儲層的低孔的特征；喉道主要以中－細(xì)喉道為主，決定了儲層的滲流能力中等－差。

圖3 鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層孔隙分布直方圖

4 微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

碎屑巖的孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，喉道和孔隙大小分布不均，目前國內(nèi)主要利用掃描電鏡、常規(guī)壓汞來研究儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)，用毛細(xì)管壓力曲線形態(tài)及各特征參數(shù)［7－14］來表示。

4.1 反映儲集層儲集性能滲流能力的定量參數(shù)

中值半徑R50反映了總的孔隙喉道大小受到巖石的物理、化學(xué)成因及隨后的任何變化的影響。研究區(qū)中值半徑0.03～0.4μm，平均0.15μm，總體分布比較分散，多數(shù)分布在0.01～0.1μm之間，總體上都比較小，反映鎮(zhèn)北地區(qū)儲巖較致密，滲透性較差，滲流能力弱。

中值壓力P50，是反映當(dāng)孔隙中存在油、水兩相時，用以衡量油的產(chǎn)能大小。P50越小，則表明巖石（對油的）滲濾性能越好，具有高的生產(chǎn)能力。研究區(qū)中值壓力在1.83～22.88 MPa，平均9.18 MPa，主要分布在8～20 MPa之間，占到了70%以上，個別樣品達(dá)到40 MPa以上，總體中值壓力偏大，反映鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層較致密，滲透性差，產(chǎn)油能力較差。

排驅(qū)壓力Pd是孔隙系統(tǒng)中最大的連通孔隙的毛細(xì)管壓力。排驅(qū)壓力越小，巖石滲透率越好；排驅(qū)壓力越大，巖石滲透率則越差［11－17］。研究區(qū)排驅(qū)壓力分布范圍0.18～7.39 MPa，平均值1.59 MPa，總體分布在1.0～7.3 MPa之間，占到了樣品總數(shù)的62%，反映研究區(qū)儲層砂巖致密程度較高，滲流能力較差。

最大孔喉半徑Rmax：與排驅(qū)壓力相對應(yīng)的最大孔喉半徑越大，儲層巖石的物性越好［8－13］。研究區(qū)最大孔喉半徑分布在0.4～4.02μm，平均1.52 μm，多數(shù)樣品分布在0.6～2.0μm，占到總樣品的80%以上，反映鎮(zhèn)北地區(qū)孔喉相對較集中而且孔喉相對較細(xì)，總體的物性相對較差。

最大進(jìn)汞飽和度Smax：最大汞飽和度越大，巖石中未被汞所飽和的孔喉體積越小，孔喉的連通性越好；最大進(jìn)汞飽和度越小，巖石中未被汞所飽和的孔喉體積越大，孔喉的連通性越差。鎮(zhèn)北地區(qū)最大進(jìn)汞飽和度的范圍為61.85%～92.05%，平均為78.16%，集中分布在75%～85%之間，這一特征參數(shù)反映鎮(zhèn)北地區(qū)儲層的孔喉的連通性中等。

綜上選取能夠反應(yīng)孔喉大小的定量參數(shù)Rmax和R50兩個參數(shù)，Rmax分布在0.40～4.02μm，平均1.52μm；R50分布在0.03～0.40μm，平均0.15μm，總體反映孔隙結(jié)構(gòu)具有中細(xì)孔喉的特點。選取能夠反映連通性和滲流能力兩個參數(shù)Pd和P50，P50介于1.83～22.88 MPa，平均9.18 MPa；Pd介于0.18～7.39 MPa，平均值1.59 MPa，總體反映研究區(qū)儲層的滲流能力較差，非均質(zhì)性強，產(chǎn)油能力較差。

4.2 反映儲集層分選性的統(tǒng)計參數(shù)

分選系數(shù)Sp是對樣品中孔隙喉道大小標(biāo)偏差的量度，直接反映了孔隙喉道分布的集中程度。鎮(zhèn)北地區(qū)分布范圍為0.3～3.3之間，集中分布在1～3之間，占到總樣品數(shù)的90%以上，而大多數(shù)分選系數(shù)較大，反映研究區(qū)孔隙喉道分布不夠集中，分選性中等－差。

歪度系數(shù)Skp是孔隙喉道大小分布不對稱性量度。一般對于儲層來說，歪度越粗越好。研究區(qū)歪度系數(shù)分布范圍為－1.5～2.44之間，平均值0.88。集中分布在－0.4～1.5之間，多數(shù)樣品的孔喉分布相對的粗歪度，反映出鎮(zhèn)北地區(qū)儲層砂巖的孔喉偏向于中小孔。

綜上分選系數(shù)和歪度系數(shù)兩個參數(shù)反映鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層分選中等－差，偏向于中小孔。

5 綜合分類評價

毛管壓力曲線能夠比較直觀地反映儲層的孔隙結(jié)構(gòu)，不同的毛管壓力曲線代表不同的孔隙結(jié)構(gòu)類型［18－21］。在前人對鄂爾多斯盆地延長組孔隙結(jié)構(gòu)分類標(biāo)準(zhǔn)研究的基礎(chǔ)上［9－11］，結(jié)合鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層毛管壓力的形態(tài)以及儲層的孔隙度、滲透率、中值壓力、排驅(qū)壓力、最大進(jìn)汞飽和度、以及中值半徑等參數(shù)對鎮(zhèn)北地區(qū)的壓汞曲線進(jìn)行分類評價（表1）。

表1 鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層各類微觀結(jié)構(gòu)特征

I類是以ZH277井為代表的長81儲層高壓壓汞曲線（圖4）。曲線有一個明顯的平臺，擁有相對較高的孔隙度和滲透率，較低的排驅(qū)壓力和中值壓力，較高的最大進(jìn)汞飽和度，較高的退汞效率，以粗孔喉為主，孔喉的連通性較好（表1）。然而該類儲層的分選系數(shù)和歪度系數(shù)較大，說明孔喉的大小分布不集中，儲層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力好。

II類是以ZH265井為代表的長81儲層高壓壓汞曲線（圖4）。曲線平臺明顯高于I類儲層，擁有中等－好的物性，較低的排驅(qū)壓力和中值壓力，高的最大進(jìn)汞飽和度，以細(xì)孔喉為主，孔喉的連通性較好（表1）。然而該類儲層的分選系數(shù)和歪度系數(shù)的較大，說明孔喉的集中程度較差，該類儲層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力中等。

III類是以井ZH101井為代表的高壓壓汞曲線（圖4）。物性差，相對較高的排驅(qū)壓力和中值壓力，低最大進(jìn)汞飽和度，較低的退汞效率，以微細(xì)孔喉為主，連通性較差，孔喉的分布相對較分散，該類儲層孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力較差。

圖4 鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層典型壓汞曲線

6 結(jié)論

（1）鎮(zhèn)北地區(qū)長81儲層主要以原生粒間孔隙、長石溶孔為主，其次為巖屑溶孔，含有少量的鑄?？?，以中孔和小孔為主，是主要的儲集空間。

（2）喉道類型主要以中細(xì)喉道為主，研究區(qū)儲層的滲流能力較差，產(chǎn)油能力較差。

（3）通過毛管壓力的形態(tài)以及儲層的孔隙度、滲透率、中值壓力、排驅(qū)壓力、最大進(jìn)汞飽和度、以及中值半徑等參數(shù)對鎮(zhèn)北地區(qū)的壓汞曲線進(jìn)行分類評價，研究區(qū)主要分為三類毛管壓力曲線。

［1］楊俊杰.鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與油氣分布規(guī)律［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002：104－108.

［2］付金華，郭正權(quán)，鄧秀芹.鄂爾多斯盆地西南地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組沉積相及石油地質(zhì)意義［J］.古地理學(xué)報，2005，7（1）：34－44.

［3］王成玉，韓永林，王海紅，等.西峰、鎮(zhèn)北地區(qū)長8沉積相再認(rèn)識［J］.石油天然氣學(xué)報（江漢石油學(xué)院學(xué)報），2006，28（5）：28－31.

［4］Folk R L.Petrology of sedimentary rocks［M］.Austin：Hemphill，1968：107.

［5］溫德順，李 濤，陳章順，等.靖安油田大路溝區(qū)長61儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2009，23（5）：35－37.

［6］代金友，張博，王寶剛.靖邊氣田儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2012，26（5）：29－31.

［7］楊華，鐘大康，姚涇利，等.鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長組砂巖儲層孔隙成因類型及其控制因素［J］.地學(xué)前緣，2013，20（2）：69－76.

［8］黃思靜，張萌，朱世全等.砂巖孔隙成因?qū)紫抖龋瘽B透率關(guān)系的控制作用［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），31（6）：648－653.

［9］趙靖舟，吳少波，武富禮.論低滲透儲層的分類與評價標(biāo)準(zhǔn)［J］.巖性油氣藏，2007，19（3）：28－31.

［10］謝慶邦.陜北三疊系延長組低滲儲集層孔隙結(jié)構(gòu)特征及其評價［J］.石油勘探與開發(fā)，1988，15（2）：48－55.

［11］孟憲富，陳堂鎖，洛躍雄，等.鄂爾多斯盆地杏河地區(qū)長6油組不同微相儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征［J］.石油地質(zhì)與工程，2009，23（4）：20－22.

［12］國殿斌.東濮凹陷三疊系裂縫性砂巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：191－194.

［13］康立明，蘇道敏，曹林川.鄂爾多斯盆地元城地區(qū)儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征［J］.斷塊油氣田，2011，18（3）：338－341.

［14］解偉，張創(chuàng)，孫衛(wèi)，等.恒速壓汞技術(shù)在長2儲層孔隙結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2011，18（5）：549－551.

［15］琚惠姣，孫衛(wèi)，楊希濮，等.鄂爾多斯盆地延安地區(qū)山2段儲層特征及其主控因素［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：142－145，157.

［16］魏欽廉，鄭榮才，肖玲，等.鄂爾多斯盆地吳旗地區(qū)長6儲層特征及影響因素分析［J］.巖性油氣藏，2007，19（4）：45－50.

［17］胡志明，把智波，熊偉，等.低滲透油藏微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報，2006，30（3）：51－53.

［18］楊希濮，孫衛(wèi).鄂爾多斯盆地低滲透油藏孔隙結(jié)構(gòu)特征及影響因素分析［J］.特種油氣藏，2011，18（6）：44－47.

［19］陳杰，周改英，趙喜亮，等.儲層巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征研究方法綜述［J］.特種油氣藏，2005，12（4）：11－14.

［20］夏訓(xùn)文，龔福華，祝旭雙.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)黃39羅1井區(qū)長81低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征研究［J］.長江大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，8（11）：12－15.

［21］陳小梅.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)徑地區(qū)延長組長6、長8油層組儲層特征研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2007，21（6）：29－32.