致密砂巖氣藏微觀孔隙特征探討

李山川

摘 要：隨著常規(guī)油氣藏可開(kāi)采量的逐漸減少，致密砂巖氣藏作為非常規(guī)油氣資源的一種，逐漸成為我國(guó)油氣勘探的重要領(lǐng)域。致密砂巖氣藏大多具有儲(chǔ)量豐度低、單井產(chǎn)量低、儲(chǔ)層孔滲差的特點(diǎn)，并且具有典型的多層系含氣特征，氣藏開(kāi)發(fā)投資和開(kāi)采成本均較高，開(kāi)發(fā)難度較大，而儲(chǔ)層微觀孔隙特征對(duì)油氣的聚集成藏和油氣分布具有重要影響。因此，本文以鄂爾多斯盆地為例，通過(guò)薄片鑒定和鏡下分析，厘清致密砂巖儲(chǔ)層微觀孔隙類型，探討其對(duì)油氣聚集和運(yùn)移的影響。

關(guān)鍵詞：致密砂巖；儲(chǔ)層特征；孔隙類型；鄂爾多斯

致密砂巖氣藏是指孔滲較差、非均質(zhì)性較強(qiáng)的氣藏，其孔隙度一般低于13%，滲透率一般低于0.1×10-3μm2。雖然致密氣藏低孔低滲，但在現(xiàn)有壓裂、酸化等開(kāi)采工藝的不斷提升下，已有很大的開(kāi)采價(jià)值。致密砂巖油氣藏的開(kāi)發(fā)最早始于1927年美國(guó)的圣胡安盆地，大型開(kāi)發(fā)始于1976年在加拿大阿爾伯達(dá)盆地的埃爾姆沃斯。我國(guó)自1971年發(fā)現(xiàn)川西中壩氣田之后，也逐步系統(tǒng)地開(kāi)始了對(duì)致密砂巖含氣領(lǐng)域的研究，現(xiàn)在蘇里格氣田已成為我國(guó)最重要的致密氣產(chǎn)區(qū)。

1地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地地處陜西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)，在構(gòu)造上位于伊陜斜坡帶西北部，靠近天環(huán)坳陷，整體為一條寬緩的西傾單斜，坡角不足1°，面積約1100km2。盆地內(nèi)發(fā)育一系列北東-南西走向的鼻隆構(gòu)造，局部存在小幅頂面凸起和頂面洼地。鄂爾多斯盆地上古生界發(fā)育石炭系本溪組、太原組，二疊系山西組、石盒子組和石千峰組，目的層山1段和盒8段是研究區(qū)主力產(chǎn)氣層，發(fā)育有較好儲(chǔ)層物性的砂巖層，儲(chǔ)集巖類型主要為砂巖，砂體具有縱向厚度大，橫向分布呈近南北向條帶狀分布的特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，有效砂體疊置模式復(fù)雜，連通性差，氣田地質(zhì)特征復(fù)雜，開(kāi)發(fā)難度大。沉積環(huán)境為沼澤背景下的辮狀河三角洲和曲流河三角洲沉積，可分為水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、席狀砂、分流間灣等沉積微相。儲(chǔ)層埋藏時(shí)間長(zhǎng)，成巖作用復(fù)雜，礦物間轉(zhuǎn)化多樣，孔隙發(fā)育受成巖作用影響較大。

2儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

儲(chǔ)層巖性一般為石英砂巖、巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和雜砂巖，礫巖和泥巖較少。碎屑顆粒中石英、巖屑含量較高，石英含量39～64%，平均66.2%，長(zhǎng)石不多，巖屑以燧石、千枚巖、石英巖、噴出巖巖屑為主。填隙物包括雜基和膠結(jié)物，膠結(jié)物包括硅質(zhì)、鈣質(zhì)和高嶺石、伊利石、綠泥石等粘土礦物。顆粒粒度中到粗粒，分選中等，顆粒多呈次棱-次圓狀，顆粒間點(diǎn)、線接觸，膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)和接觸式膠結(jié)為主，結(jié)構(gòu)成熟度較低。孔隙以次生孔隙為主，原生孔隙多被阻塞破壞，次生孔隙以溶蝕孔隙和晶間孔為主。

3儲(chǔ)層微觀孔隙特征

儲(chǔ)層孔隙以次生孔隙為主，原生孔隙較少。原生孔隙包括原生粒間孔和原生粒內(nèi)孔；次生孔隙包括溶蝕孔隙（雜基溶孔、方解石溶孔、巖屑溶孔、長(zhǎng)石溶孔）、填隙物晶間孔（高嶺石晶間孔、伊利石晶間孔）、云母水化孔隙以及微裂縫等。

3.1微觀孔隙類型

3.1.1原生孔隙

因遭受強(qiáng)烈的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，大部分原生粒間孔隙消失殆盡，僅局部發(fā)育殘余粒間孔，多分布在顆粒邊緣處，沒(méi)有加大邊，孔隙被顆粒包圍，沒(méi)有或有很少填隙物，無(wú)被溶礦物殘余，孔隙形態(tài)較規(guī)則，可呈三角狀。地層中的泥質(zhì)夾層會(huì)因壓實(shí)而彎曲，碎屑顆粒會(huì)被壓裂產(chǎn)生裂隙，成為油氣運(yùn)移通道，云母可發(fā)生明顯變形，巖屑被擠入顆粒之間，占據(jù)原生粒間孔，堵塞孔隙空間，同時(shí)后期的膠結(jié)會(huì)進(jìn)一步占據(jù)孔隙空間，阻塞孔喉，降低孔隙流體的流通性，使儲(chǔ)層孔隙變差。因此，原生孔隙在總孔隙中所占比例較低，盒8段好于山1段。

3.1.2次生孔隙

當(dāng)儲(chǔ)層流體呈弱堿性時(shí)，石英會(huì)發(fā)生局部溶蝕現(xiàn)象，表現(xiàn)為顆粒的不規(guī)則邊緣、石英顆粒的殘余或加大邊的溶蝕等，邊緣多呈港灣狀，溶蝕粒間孔連通性好，但在研究區(qū)比例很低。區(qū)內(nèi)溶孔以巖屑溶孔為主，燧石、石英巖等巖屑由于內(nèi)部成分不穩(wěn)定，被溶蝕形成孔隙，多呈斑點(diǎn)狀，亦發(fā)育少量石英粒內(nèi)溶孔和方解石溶孔，是研究區(qū)山1、盒8段重要貢獻(xiàn)孔隙類型之一。部分樣品中雜基含量較高，雜基在適宜的成巖環(huán)境下部分溶蝕形成雜基溶孔，孔徑往往很小，但大量的細(xì)小孔隙聚集在一起會(huì)形成較好的儲(chǔ)層。

研究區(qū)可見(jiàn)大量形成于成巖過(guò)程中的分布于碎屑顆粒間自生礦物晶體間的微孔隙，主要有高嶺石、伊利石、伊/蒙混層和綠泥石的晶間微孔。此類孔隙半徑較小，具有一定連通性，但數(shù)量較多，是研究區(qū)目的層位重要貢獻(xiàn)孔隙類型之一。山1段高嶺石晶間孔較好，盒8段伊利石晶間孔較好，晶間孔可占面孔率的一半以上。微裂隙多由巖石組分收縮或構(gòu)造應(yīng)力作用而形成，可切穿碎屑顆粒和填隙物，具一定的延伸方向，而且隨著延伸距離的增大可能逐漸變窄或消失，研究區(qū)壓實(shí)作用較強(qiáng)而構(gòu)造活動(dòng)較弱，僅有少量微裂隙發(fā)育。

3.2儲(chǔ)層喉道特征

盆地內(nèi)儲(chǔ)層喉道多樣，通過(guò)鑄體薄片鏡下觀察分析，喉道以片狀（彎片狀）喉道、縮頸型喉道為主，孔隙縮小型喉道較少，雜基含量較高的薄片中可見(jiàn)少量管束狀喉道，具體的喉道如下：

孔隙縮小型喉道：為孔隙縮小部分所形成，在以粒間孔為主的薄片中常見(jiàn)，巖石結(jié)構(gòu)多以顆粒支撐為主，填隙物較少，為大孔粗喉，孔喉直徑比接近于1。

縮頸型喉道：此類喉道是顆粒的不接觸面因壓實(shí)等作用而緊密排列時(shí)，可變斷面彼此緊鄰而形成，也可由粘土薄膜襯邊式膠結(jié)而成。此類喉道連接的孔隙可能比較大，但喉道卻較窄，油氣難以流動(dòng)，使得儲(chǔ)層可能孔隙度較高，但滲透率卻可能較低，一般為大孔細(xì)喉型，多見(jiàn)于有綠泥石薄膜發(fā)育的點(diǎn)接觸顆粒間。

片狀喉道：喉道細(xì)長(zhǎng)，彎曲程度不高者為片狀，彎曲程度較高者為彎片狀。此類喉道為顆粒之間的長(zhǎng)條狀通道，有窄片狀和寬片狀兩種類型，研究區(qū)一般為小孔極細(xì)喉道，后期受溶解改造也可以成為粗喉型。

管束狀喉道：孔隙由細(xì)而長(zhǎng)的管狀喉道相連，其斷面近于圓形，由于細(xì)長(zhǎng)，吸附力較大，流體自由流通較困難，雜砂巖中可見(jiàn)少量此類喉道。

結(jié)論

1鄂爾多斯盆地儲(chǔ)層孔隙度為4.1%～13.6%，滲透率為0.03～1.9μm2，平均為0.49μm2，屬于典型的低孔低滲、致密砂巖氣藏。

2儲(chǔ)層孔隙以次生孔隙為主，原生孔隙較少，其中粘土礦物晶間孔和溶蝕粒間孔是主要孔隙，對(duì)儲(chǔ)層物性改善具有重要作用。

3儲(chǔ)層喉道以片狀喉道、彎片狀喉道、縮頸型喉道為主，孔隙縮小型喉道較少，雜基含量較高的薄片中可見(jiàn)少量管束狀喉道，片狀吼道和彎片狀喉道對(duì)油氣運(yùn)移最重要和有利的通道。

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