遼河坳陷雷家地區(qū)沙四段致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及物性下限

汪少勇, 李建忠, 王社教, 李登華

( 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京　100083 )

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遼河坳陷雷家地區(qū)沙四段致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及物性下限

汪少勇, 李建忠, 王社教, 李登華

( 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083 )

為研究遼河坳陷雷家地區(qū)沙四段致密儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能，采用礦物成分分析、鑄體薄片、掃描電鏡分析、微米CT掃描和高壓壓汞實(shí)驗(yàn)等方法，利用孔喉值確定致密儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢(shì)巖性，并估算物性下限。結(jié)果表明：杜家臺(tái)致密儲(chǔ)層可分為白云巖、細(xì)?；旆e巖和方沸石巖三類(lèi)，其連通孔隙體積分別占總孔喉體積的37%、35%和28%。儲(chǔ)層普遍發(fā)育納米孔、微米孔和裂縫，各巖性類(lèi)致密儲(chǔ)層滲透率與最大孔喉半徑、主要流動(dòng)孔喉半徑相關(guān)性較好，呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系，滲透性主要由較大孔喉提供。白云巖、細(xì)?；旆e巖和方沸石巖類(lèi)有利儲(chǔ)層孔隙度下限分別為5.8%、6.2%和7.1%，有效儲(chǔ)層孔隙度下限分別為2.8%、3.3%和4.6%。該結(jié)論為認(rèn)識(shí)雷家地區(qū)致密油資源潛力并指導(dǎo)勘探提供依據(jù)。

致密儲(chǔ)層； 孔隙結(jié)構(gòu)； 物性下限； 雷家地區(qū)

0　引言

隨著全球油氣勘探程度的提高，油氣勘探方向由高孔、高滲常規(guī)儲(chǔ)層轉(zhuǎn)為低孔、低滲致密儲(chǔ)層，致密油氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣資源成為當(dāng)前勘探熱點(diǎn)[1-5]。非常規(guī)油氣主要聚集在富有機(jī)質(zhì)烴源巖發(fā)育區(qū)及其鄰近區(qū)，以近源運(yùn)聚為主，其勘探重點(diǎn)為特低孔和特低滲的致密儲(chǔ)層，研究核心為致密儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能及流體可流動(dòng)特征。影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的關(guān)鍵因素是微觀(guān)孔喉結(jié)構(gòu)，主要參數(shù)為孔喉半徑(簡(jiǎn)稱(chēng)孔徑)和孔隙連通性[6-10]。致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔、洞、縫多種孔隙類(lèi)型發(fā)育，孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溶蝕孔洞和裂縫對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能影響大。該類(lèi)儲(chǔ)層基質(zhì)以微米孔、納米孔為主，溶蝕孔洞孔徑、裂縫寬度遠(yuǎn)大于基質(zhì)的，孔隙度、滲透率相關(guān)性差，難以利用物性數(shù)據(jù)正確評(píng)價(jià)致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。人們研究碳酸鹽巖儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率關(guān)系，分析孔喉結(jié)構(gòu)、孔徑大小對(duì)儲(chǔ)層物性的影響[11-23]，但研究對(duì)象多為常規(guī)碳酸鹽巖儲(chǔ)層，對(duì)致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層研究較少。與常規(guī)碳酸鹽巖儲(chǔ)層相比，致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，研究其孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)致密碳酸鹽巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)意義重大。

儲(chǔ)層含油物性下限是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，是指儲(chǔ)層含油的最小有效孔隙度和最小滲透率[24-26]。確定儲(chǔ)層含油物性下限常用方法有經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法、含油產(chǎn)狀法、物性試油法、最小流動(dòng)孔喉半徑法、驅(qū)替壓力法等[27-32]。這些方法適用于常規(guī)儲(chǔ)層的含油物性下限分析，但非常規(guī)碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖性與物性關(guān)系復(fù)雜、物性與含油性關(guān)系不明顯，確定儲(chǔ)層物性下限的效果較差。

雷家地區(qū)沙四段成藏地質(zhì)條件優(yōu)越，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層和混積巖儲(chǔ)層中已有多口井獲工業(yè)油流，但該儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，物性致密，開(kāi)采效果較差[33-36]。采用薄片觀(guān)察、掃描電鏡分析、微米CT孔隙結(jié)構(gòu)重建等方法，研究?jī)?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征；采用高壓壓汞方法，分析不同儲(chǔ)層孔隙度、滲透率與孔徑的相關(guān)性，確定滲透率變化顯著處的孔喉半徑，并根據(jù)不同巖性孔隙度與孔徑大小的相關(guān)性，估算不同巖性的孔隙度下限。該方法避免了在孔隙度、滲透率相關(guān)性差時(shí)難以確定物性下限的情況，通過(guò)孔喉半徑間接估算孔隙度下限，為致密儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及資源潛力分析提供參考依據(jù)。

1　地質(zhì)背景

渤海灣盆地遼河坳陷西部凹陷雷家地區(qū)位于遼寧省盤(pán)錦市以北，面積約為400 km2，構(gòu)造上位于遼河坳陷西部凹陷中北部，沙河街組四段(沙四段)沉積時(shí)期為咸化湖盆閉塞湖灣環(huán)境(見(jiàn)圖1)。西部凹陷斷陷湖盆東陡西緩，斷裂系統(tǒng)發(fā)育。陡坡帶物源較緩坡帶的多，扇三角洲砂體發(fā)育，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層主要發(fā)育于緩坡帶[36-39]。杜家臺(tái)油層(Es4d)為雷家—高升地區(qū)的主力產(chǎn)油層之一，位于沙四段頂部，厚度為20～140 m。儲(chǔ)層巖性為一套由白云石、方沸石、長(zhǎng)石、石英和泥質(zhì)(包括細(xì)粉砂)等礦物混合形成的沉積巖，部分儲(chǔ)層礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～40%，為致密混積巖儲(chǔ)層[33]。儲(chǔ)層中既有碎屑巖成分，又有碳酸鹽巖成分，儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜[33-35]；以白云巖類(lèi)儲(chǔ)層為主，局部方沸石含量增多而形成方沸石巖[36,39](見(jiàn)圖1)。方沸石是一種富鈉的鋁硅酸鹽礦物，人們對(duì)方沸石的物質(zhì)來(lái)源、形成環(huán)境和成巖作用進(jìn)行探討[39-45]，發(fā)現(xiàn)其形成受咸化水體、地?zé)崃黧w等因素影響，并影響巖石的孔隙度和滲透率，進(jìn)而決定儲(chǔ)層質(zhì)量。雷家地區(qū)方沸石與白云石密切共生，受地?zé)崃黧w影響，方沸石巖類(lèi)主要分布于斷裂附近[39]。沙四段湖盆可劃分為明顯的濱湖—淺湖和深湖亞相，雷家地區(qū)沙四段發(fā)育于濱淺湖與半深湖的過(guò)渡相帶，為低能環(huán)境，各成巖組分粒徑小，以泥晶為主[39](見(jiàn)圖1)。

圖1　遼河西部凹陷沉積特征及雷家地區(qū)取樣點(diǎn)井位Fig.1 Sedimentary characteristics and the location of sampling wells of Leijia district，the western sag of Liaohe depression

2　儲(chǔ)層巖性及物性特征

受小型斷陷湖盆的構(gòu)造環(huán)境、咸化水體的沉積背景及斷裂溝通地?zé)崃黧w等因素影響，雷家地區(qū)杜家臺(tái)油層普遍發(fā)育陸源碎屑、碳酸鹽巖和方沸石三類(lèi)巖石組分，形成一套細(xì)粒(泥晶和黏土粒徑小于0.01 mm)混合沉積巖[36,39]。X線(xiàn)衍射全巖分析表明，杜家臺(tái)油層發(fā)育黏土礦物，長(zhǎng)石—石英質(zhì)碎屑，方解石、白云石、菱鐵礦等碳酸鹽礦物，以及自生方沸石等礦物，其中黏土礦物、長(zhǎng)石—石英質(zhì)碎屑、白云石和方沸石為主要礦物。根據(jù)白云石、方沸石和泥質(zhì)(包括黏土礦物和泥級(jí)石英、長(zhǎng)石)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以將杜家臺(tái)油層劃分為白云巖、細(xì)?；旆e巖和方沸石三類(lèi)。白云巖類(lèi)儲(chǔ)層中，白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%，以泥晶為主，根據(jù)泥質(zhì)和方沸石的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，又可分為泥質(zhì)/方沸石質(zhì)泥晶云巖、含泥/含方沸石泥晶云巖等類(lèi)型。方沸石類(lèi)儲(chǔ)層中，方沸石質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%，泥質(zhì)和白云石的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%，包含泥質(zhì)/白云質(zhì)方沸石巖、含泥/含白云質(zhì)方沸石巖等類(lèi)型。細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層中，白云石、方沸石和泥質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～40%，根據(jù)三種成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小，可以歸為泥巖、砂巖、方沸石巖和白云巖的任何一類(lèi)，文中統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)?；旆e巖，主要分布于受陸源砂體影響的淺湖—半深湖相帶(見(jiàn)圖1)。

三類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度為2%～14%，滲透率為(0.01～100.00)×10-3μm2，不同巖性?xún)?chǔ)層孔隙度、滲透率無(wú)明顯差別。根據(jù)孔隙度分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度較高，平均孔隙度為6%～7%；細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層的平均孔隙度為5%～6%；方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度最低，平均孔隙度為4%～5%(見(jiàn)圖2)。

圖2　雷家地區(qū)杜家臺(tái)油層不同巖性?xún)?chǔ)層孔隙度和滲透率Fig.2 Reservoir porosity and permeability histogram of Dujiatai formation, Leijia district

圖3　雷家地區(qū)杜家臺(tái)油層不同巖性含油級(jí)別Fig.3 Oil bearing grade of different lithology in Dujiatai formation, Leijia district

雷家地區(qū)杜家臺(tái)油層源儲(chǔ)緊鄰，成藏條件較好，油氣顯示豐富，不同物性?xún)?chǔ)層中可見(jiàn)熒光、油跡、油斑和飽含油等不同級(jí)別的油氣顯示。總體上，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層含油性好于細(xì)粒混積巖類(lèi)的，細(xì)粒混積巖類(lèi)儲(chǔ)層的好于方沸石巖類(lèi)的，方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層中少見(jiàn)飽含油的樣品。不同巖性?xún)?chǔ)層孔隙度分析結(jié)果顯示，儲(chǔ)層含油性與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系，但儲(chǔ)層含油性與巖性關(guān)系不明顯，通過(guò)孔隙度或滲透率難以劃分儲(chǔ)層含油與不含油的界限。白云巖類(lèi)儲(chǔ)層中，不含油樣品占總樣品數(shù)量的30%，含油樣品的含油級(jí)別多在油斑以上。細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層中含油樣品與不含油樣品各占總樣品數(shù)量的50%，含油級(jí)別多在熒光到油斑之間(見(jiàn)圖3)。

3　孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1孔隙類(lèi)型及大小

雷家地區(qū)白云巖類(lèi)、細(xì)粒混積巖類(lèi)和方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層致密，鑄體薄片在顯微鏡下可見(jiàn)孔隙較少，順層縫、微裂縫發(fā)育較多，裂縫寬度為2～4 μm，長(zhǎng)度多延伸至整個(gè)薄片觀(guān)察視域(約為2 mm)(見(jiàn)圖4)。白云巖類(lèi)儲(chǔ)層中，白云石呈條帶、斑塊狀富集，發(fā)育溶蝕孔隙，以及構(gòu)造縫、層內(nèi)縫和網(wǎng)狀微縫；溶蝕孔孔徑為1～10 μm，納米孔孔徑為10～40 nm(見(jiàn)圖4(a-c))。細(xì)?；旆e巖類(lèi)中，石英、長(zhǎng)石粒徑多小于0.01 mm，少量呈粉砂狀，與伊利石、伊蒙互層等黏土礦物混合；顯微鏡下紋層結(jié)構(gòu)明顯，局部有機(jī)質(zhì)殘?bào)w分布，紋層厚度為2～4 μm；順層縫發(fā)育，縫寬為1～4 μm，產(chǎn)狀與地層一致，常具滑脫性質(zhì)(圖4(d))；裂縫被石英、方沸石半充填，殘余裂縫寬度為5～30 μm；納米孔隙發(fā)育，孔徑大小為20～60 nm(見(jiàn)圖4(e-f))。方沸石巖類(lèi)中，方沸石與白云石互層或共生，常充填于裂縫、溶蝕孔，沿溶蝕孔邊部充填，保留較多殘余孔；殘余微孔孔徑為5～20 μm，納米孔孔徑為10～60 μm(見(jiàn)圖4(g-i))。

3.2孔隙結(jié)構(gòu)及連通性

分別選取三類(lèi)儲(chǔ)層典型樣品進(jìn)行CT掃描，重構(gòu)儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)特征(見(jiàn)表1、圖5)。泥晶云巖類(lèi)儲(chǔ)層連通孔隙體積占總孔喉體積的37%，孔隙連通性較好，孔隙分布均勻，平均孔隙半徑為1.42 μm，平均喉道半徑為0.87 μm，孔隙與喉道大小、數(shù)量相差不大，表明孔喉系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，流體滲流能力較好。細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層連通孔隙體積占總孔喉體積的35%，孔隙分布比較均勻，平均孔隙半徑為1.04 μm，平均喉道半徑為0.54 μm，孔喉系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層連通孔隙體積占總孔喉體積的28%，孔隙順層分布，平均孔隙半徑為0.34 μm，孔隙配位數(shù)為1.14，表明孔喉系統(tǒng)趨于復(fù)雜，易使流體滲流通道彎曲，造成滲流能力變差。

圖4　雷家地區(qū)沙四段杜家臺(tái)油層不同儲(chǔ)層孔、縫發(fā)育特征Fig.4 Pore-fracture size and types of different lithology in Dujiatai formation, Leijia district

巖性類(lèi)別樣品編號(hào)孔隙度/%孔喉體積/106μm3連通體積/106μm3連通體積所占比例/%孔隙數(shù)量/個(gè)平均孔隙半徑/μm喉道數(shù)量/個(gè)孔喉數(shù)量比泥晶云巖L366.57.02.6372791251.422726451.02細(xì)粒混積巖L365.33.11.1352353371.042311601.02方沸石巖L574.83.91.12812724350.3411181991.14

4　儲(chǔ)層物性影響因素及下限

儲(chǔ)層物性受沉積環(huán)境、成巖演化、礦物成分、構(gòu)造背景等因素影響。雷家地區(qū)杜家臺(tái)油層處于中—淺埋藏階段，沉積相位于淺湖—深湖過(guò)渡相帶，研究區(qū)經(jīng)歷的構(gòu)造背景、成巖演化階段基本相同。因此，儲(chǔ)層巖性、孔隙結(jié)構(gòu)特征是儲(chǔ)層物性的主控因素。

圖5　杜家臺(tái)油層主要儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)三維分布特征Fig. 5 3D pore structure of different lithology in Dujiatai formation

4.1孔喉半徑

高壓壓汞分析結(jié)果(見(jiàn)表2)表明，各類(lèi)儲(chǔ)層不同物性樣品的排驅(qū)壓力相差很大，在0.01～28.43 MPa之間，由于三類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育孔徑較大的微孔和中孔，根據(jù)排驅(qū)壓力結(jié)果難以區(qū)分儲(chǔ)層類(lèi)型。不同儲(chǔ)層的飽和度中值壓力區(qū)別明顯，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層飽和度中值壓力普遍低于30.00 MPa，細(xì)?；旆e巖儲(chǔ)層的飽和度中值壓力為18.00～90.00 MPa，方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層的飽和度中值壓力超過(guò)18.00～180.00 MPa。飽和度中值壓力不同表明儲(chǔ)層的中值孔喉半徑有明顯差別，與不同巖性孔徑分布特征和數(shù)字巖心分析結(jié)果一致。主要流動(dòng)孔徑指累計(jì)滲透率貢獻(xiàn)值達(dá)95%以上的孔喉半徑，是對(duì)滲透率起主要控制作用的有效孔喉半徑下限值，其值越大表明儲(chǔ)層物性越好。三類(lèi)儲(chǔ)層主要流動(dòng)孔徑為0.010～48.793 μm，白云巖與細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層主要流動(dòng)孔徑區(qū)別不明顯，與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系；大部分方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層主要流動(dòng)孔徑小于0.050 μm。難流動(dòng)孔徑指累計(jì)滲透率貢獻(xiàn)值大于99%的孔喉半徑值，為對(duì)滲透率有影響的有效孔喉半徑下限值，低于該值時(shí)流體不能自由流動(dòng)。三類(lèi)儲(chǔ)層難流動(dòng)孔徑為0.010～30.975 μm。

表2　不同類(lèi)型致密儲(chǔ)層高壓壓汞特征參數(shù)

雷家地區(qū)沙四段致密儲(chǔ)層滲透率與最大孔喉半徑、主要流動(dòng)孔喉半徑相關(guān)性較好，呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系(R2分別為0.801 5和0.625 2)；中值孔喉半徑與滲透率相關(guān)性較差，表明杜家臺(tái)油層致密儲(chǔ)層的滲透性主要由較大孔喉提供。當(dāng)最大與主要流動(dòng)孔喉半徑小于10.00 μm時(shí)，滲透率小于1×10-3μm2；當(dāng)它大于10.00 μm時(shí)，滲透率快速增加(見(jiàn)圖6)，原因是致密儲(chǔ)層滲透性主要由較大喉道提供。

圖6　杜家臺(tái)油層致密儲(chǔ)層孔徑與物性關(guān)系Fig.6 The correlation curves of pore radius and reservoir physical properties in Dujiatai formation

孔喉半徑與孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性較低(R2小于0.5)，表明不同類(lèi)孔隙對(duì)孔隙度均有貢獻(xiàn)。在孔喉半徑從0.01 μm增加到100.00 μm時(shí)，孔隙度從1%增加到10%，孔隙度增長(zhǎng)緩慢(見(jiàn)圖6)，與大部分致密儲(chǔ)層實(shí)測(cè)孔隙度小于14%的結(jié)果相符。

考慮儲(chǔ)層非均質(zhì)性，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層的中值孔喉半徑與滲透率、孔隙度相關(guān)性較好，分別呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系(R2=0.631 3)和對(duì)數(shù)正相關(guān)關(guān)系(R2=0.899 9)(見(jiàn)圖7)，表明白云巖類(lèi)儲(chǔ)層大部分孔喉對(duì)儲(chǔ)層物性有貢獻(xiàn)，原因是孔喉結(jié)構(gòu)均質(zhì)性較強(qiáng)，孔喉連通性較好，與白云巖類(lèi)儲(chǔ)層孔喉大小和孔徑分布結(jié)果相符。

圖7　杜家臺(tái)油層白云巖類(lèi)儲(chǔ)層孔徑大小與物性關(guān)系Fig.7 The correlation curves of pore radius and dolomicrite physical properties in Dujiatai formation

細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層主要流動(dòng)孔喉半徑與滲透率相關(guān)性好，表明該類(lèi)儲(chǔ)層滲透性主要由較大孔喉提供，與雷家地區(qū)杜家臺(tái)油層致密儲(chǔ)層的整體趨勢(shì)相符(見(jiàn)圖8(a))；主要孔喉半徑與孔隙度相關(guān)性差，原因是孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜(見(jiàn)圖8(b))。

圖8　杜家臺(tái)油層細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層孔徑與物性關(guān)系Fig.8 The correlation curves of pore radius and fine grained diamictite physical properties in Dujiatai formation

方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層最大孔喉半徑與滲透率呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系(見(jiàn)圖9(a))，孔隙度影響因素與白云巖類(lèi)儲(chǔ)層的一致，與最大孔喉半徑呈對(duì)數(shù)正相關(guān)關(guān)系(見(jiàn)圖9(b))。原因是方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層是白云巖類(lèi)儲(chǔ)層中方沸石質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%的過(guò)渡類(lèi)型，其孔隙度影響因素與白云巖類(lèi)儲(chǔ)層的類(lèi)似。

圖9　杜家臺(tái)油層方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層孔徑與物性關(guān)系Fig.9 The correlation curves of pore radius and analcimolith physical properties in Dujiatai formation

4.2物性下限

根據(jù)杜家臺(tái)油層致密儲(chǔ)層孔隙度頻率分布，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度略高于另外兩類(lèi)儲(chǔ)層的(見(jiàn)圖2)。白云巖類(lèi)儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型簡(jiǎn)單，連通性好，飽和度中值壓力最低，為三類(lèi)巖性?xún)?chǔ)層中最有利儲(chǔ)層；細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型多樣，孔隙連通性較好，飽和中值壓力居中，在三類(lèi)巖性?xún)?chǔ)層中為次等有利儲(chǔ)層；方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層納米孔隙占比例大，孔隙連通性較差，飽和度中值壓力高，在三類(lèi)巖性?xún)?chǔ)層中為最差等儲(chǔ)層。

儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能包括儲(chǔ)集能力和滲流能力，杜家臺(tái)油層不同巖性致密儲(chǔ)層平均孔隙度相差不大，滲透率相差很大，滲透率為儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的主控因素。孔喉半徑對(duì)滲透率影響分析結(jié)果表明，各類(lèi)儲(chǔ)層的最大孔喉半徑與滲透率呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系，儲(chǔ)層的滲透性主要由較大孔喉提供。

根據(jù)孔徑(r)與滲透率(K)相關(guān)性分析結(jié)果，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層中，中值孔喉半徑與滲透率相關(guān)性曲線(xiàn)的切線(xiàn)，與x軸交點(diǎn)對(duì)應(yīng)于滲透率明顯增大的孔喉半徑值，為0.07 μm，即孔喉半徑大于0.07 μm時(shí)，滲透率明顯增大(見(jiàn)圖8)。以0.07 μm作為有利儲(chǔ)層的孔徑下限，根據(jù)孔徑(r)與孔隙度(φ)的相關(guān)性，求得對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層孔隙度為5.8%，即當(dāng)儲(chǔ)層孔隙度大于5.8%時(shí)，白云巖類(lèi)致密儲(chǔ)層為較有利儲(chǔ)層(見(jiàn)表3)。根據(jù)難流動(dòng)孔徑(r＇)與滲透率、孔隙度的相關(guān)關(guān)系，估算有效儲(chǔ)層孔隙度下限值，得出白云巖類(lèi)儲(chǔ)層有效孔隙度下限為2.8%(見(jiàn)表3)。使用相同的方法，細(xì)?；旆e巖類(lèi)和方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層滲透率明顯增大時(shí)孔徑分別為4.00 μm和6.00 μm(見(jiàn)圖9、圖10)，對(duì)應(yīng)的有利儲(chǔ)層孔隙度下限分別為6.2%和7.1%。根據(jù)細(xì)?；旆e巖類(lèi)和方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層難流動(dòng)孔徑(r＇)與滲透率、孔隙度的相關(guān)關(guān)系，估算兩者有效儲(chǔ)層孔隙度下限分別為3.3%和4.6%(見(jiàn)表3)。

由于孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，考慮巖性差別，孔徑大小與滲透率相關(guān)性較好，但與孔隙度相關(guān)性較差。由于滲透率主要由較大孔徑提供，并不是所有的孔徑與滲透率有良好的相關(guān)性。如不考慮巖性差別時(shí)，最大孔喉半徑與滲透率的相關(guān)性好于中值孔喉半徑和主要流動(dòng)孔喉半徑與滲透率的。同類(lèi)巖性中，孔徑大小與孔隙度、滲透率的相關(guān)性大大提高，各孔喉半徑與物性的相關(guān)因數(shù)在0.5以上。由于細(xì)粒混積巖類(lèi)儲(chǔ)層礦物成分多樣，孔隙類(lèi)型復(fù)雜，主要流動(dòng)孔喉半徑與孔隙度相關(guān)性較差(R2為0.341 4)，由此估算的有利儲(chǔ)層孔隙度下限有待進(jìn)一步研究。

致密儲(chǔ)層物性下限的確定能為勘探方向或開(kāi)發(fā)決策提供指導(dǎo)，也是資源評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。三類(lèi)儲(chǔ)層雖然巖性不一，但儲(chǔ)層物性相差不大。在雷家地區(qū)斷裂發(fā)育的背景下，儲(chǔ)層普遍發(fā)育裂縫，而裂縫的存在能極大增加滲透率。對(duì)于致密儲(chǔ)層，在孔隙度相差不大的情況下，滲透率是劃分相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層最重要的因素。白云巖類(lèi)儲(chǔ)層含油性較好，細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層和方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層也含油。若某類(lèi)巖性所處構(gòu)造位置較好，裂縫發(fā)育，在其他成藏條件相同的前提下，該類(lèi)巖性為最有利儲(chǔ)層。

雷家地區(qū)致密油勘探過(guò)程中，首先，尋找最有利的白云巖類(lèi)儲(chǔ)層；其次，細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層和方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層也要協(xié)同開(kāi)發(fā)。由于致密油開(kāi)發(fā)需要實(shí)施儲(chǔ)層壓裂改造，雷家地區(qū)致密含油儲(chǔ)層分布面積小(400 km2)、巖性混雜，開(kāi)發(fā)時(shí)區(qū)分巖性意義不大。在致密油資源量估算時(shí)，儲(chǔ)層孔隙度下限能將資源量分級(jí)，并確定優(yōu)質(zhì)資源量的大小及分布范圍。分析三類(lèi)巖性孔隙度下限結(jié)果，孔隙度小于3%的儲(chǔ)層，致密油資源品質(zhì)差；孔隙度大于5%的儲(chǔ)層，致密油資源品質(zhì)較好。

表3　不同類(lèi)型巖性有利儲(chǔ)層、有效儲(chǔ)層估算結(jié)果

5　結(jié)論

(1)雷家地區(qū)杜家臺(tái)油層儲(chǔ)層可分為白云巖、方沸石巖和細(xì)?；旆e巖三類(lèi)儲(chǔ)層。三類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育裂縫—微孔—納米孔多級(jí)孔喉系統(tǒng)，納米孔孔徑為5～60 nm，微米孔孔徑為1～100 μm，裂縫寬度為1.0～2.5 μm。

(2)白云巖類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度分布較為均勻，連通孔隙體積占總孔喉體積的37%；細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層連通孔隙體積占總孔喉體積的35%；方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層連通孔隙體積占總孔喉體積的28%。白云巖類(lèi)儲(chǔ)層飽和度中值壓力最低，是最有利儲(chǔ)層；細(xì)?；旆e巖類(lèi)儲(chǔ)層飽和中值壓力居中，為次要儲(chǔ)層；方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層飽和度中值壓力高，儲(chǔ)層物性最差。

(3)杜家臺(tái)油層儲(chǔ)層滲透率與最大孔喉半徑、主要流動(dòng)孔喉半徑相關(guān)性較好，呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系，表明致密儲(chǔ)層的滲透性主要由較大孔喉提供。根據(jù)孔喉值估算，白云巖類(lèi)儲(chǔ)層的有利儲(chǔ)層孔隙度下限為5.8%，有效儲(chǔ)層孔隙度下限為2.8%；細(xì)粒混積巖類(lèi)儲(chǔ)層物性居中，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層孔隙度下限為6.2%，有效儲(chǔ)層孔隙度下限為3.3%；方沸石巖類(lèi)儲(chǔ)層物性最差，有利儲(chǔ)層孔隙度下限為7.1%，有效儲(chǔ)層孔隙度下限為4.6%。

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2015-11-16；編輯：張兆虹

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05028-002)；中國(guó)石油天然氣股份有限公司科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目(2013E-0502)

汪少勇(1988-)，男，博士研究生，主要從事常規(guī)、非常規(guī)油氣資源評(píng)價(jià)方面的研究。

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.01.006

TE122.3

A

2095-4107(2016)01-0051-11