蔡玥，李勇 （ 長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院成礦作用及其動(dòng)力學(xué)部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （長(zhǎng)安大學(xué)），陜西 西安710054）

葛善良 （中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊830011）

丁迎超 （長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安710054）

下志留統(tǒng)柯坪塔格組 （S1k）為塔里木盆地塔中地區(qū)油氣勘探的重點(diǎn)層段，自下而上可以劃分為3段。長(zhǎng)期以來的關(guān)注焦點(diǎn)和研究成果均集中于上段層位［1～5］，而柯坪塔格組下段 （S1kL）由于分布局限且未見良好油氣顯示，對(duì)其研究一直停留在探討沉積體系及地層展布特征等方面。

2011年，順托果勒地區(qū)S9井通過加砂壓裂在S1kL獲得低產(chǎn)油流，后又在S901井鉆遇油氣顯示，由此實(shí)現(xiàn)了該層段油氣勘探的突破［6，7］。已有鉆井資料顯示，S1kL埋藏深度均大于5400m，屬于超深埋藏的碎屑巖儲(chǔ)層。目前，以該層段儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征為重點(diǎn)的研究甚少［6～9］，缺乏精細(xì)的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征描述，將孔隙結(jié)構(gòu)與孔隙流體相聯(lián)系的研究更屬空白。

儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征控制和影響著流體的分布及滲流特征，對(duì)其研究是否深入在一定程度上影響著油（氣）、水分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)和油田的勘探開發(fā)［10～13］。筆者在掃描電鏡、鑄體薄片觀察的基礎(chǔ)上，結(jié)合常規(guī)壓汞、核磁共振、恒速壓汞等多項(xiàng)測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)順托果勒地區(qū)S1kL儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征的精細(xì)表征，以期為該區(qū)下一步的勘探開發(fā)提供一定的地質(zhì)依據(jù)［14，15］。

1 地質(zhì)概況

順托果勒地區(qū)位于在塔里木盆地中部的中央隆起帶上，是夾持于沙雅隆起和卡塔克隆起、滿加爾坳陷和阿瓦提斷陷之間的 “馬鞍形”低隆起［5～7］（圖1），形成于加里 東中 期，在海西早期運(yùn)動(dòng)中加強(qiáng)改造，歷經(jīng)多次構(gòu)造變動(dòng)后形成現(xiàn)今相對(duì)平緩的構(gòu)造格局。

圖1 研究區(qū)位置圖

S1kL在該區(qū)主要發(fā)育以潮坪為主的碎屑海岸沉積［7，8］，儲(chǔ)層巖石類型以巖屑砂巖為主。填隙物以膠結(jié)物為主，體積分?jǐn)?shù)變化較大，平均為7．18%。碎屑顆粒多呈次棱角－次圓狀，以線接觸為主，分選中等，總體上，成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度中等。

研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層孔隙度 （剔除裂縫樣品）主要分布于4%～8%，滲透率主要分布于0．05～0．87mD，為典型的低孔、超低滲透儲(chǔ)層［8～10］（圖2）。成巖早期的壓實(shí)作用和膠結(jié)作用造成砂巖中原生孔隙的大量喪失，長(zhǎng)石、巖屑等溶蝕產(chǎn)生的次生孔隙在一定程度上改善了儲(chǔ)層物性，晚期的膠結(jié)作用最終使得儲(chǔ)層物性變差［6］。

圖2 研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層孔隙度－滲透率相關(guān)關(guān)系圖

2 儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征

2．1 孔隙、喉道類型

鑄體薄片和掃描電鏡觀察可見，順托果勒地區(qū)S1kL儲(chǔ)層孔隙類型多樣，孔徑大小相差懸殊且迂回程度較高，面孔率整體較低，平均為4．1% （表1）。

表1 研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層孔隙類型統(tǒng)計(jì)表

殘余粒間孔在S1kL占據(jù)主導(dǎo)地位，由原生粒間孔被充填改造而形成，分布不均勻，其邊緣較為平直且多被綠泥石薄膜包裹，多呈三角形或規(guī)則多邊形。次生孔隙主要是粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，粒間溶孔主要是自生長(zhǎng)石和方解石溶蝕形成，而粒內(nèi)溶孔主要由巖屑、長(zhǎng)石等不穩(wěn)定顆粒溶蝕而形成。與殘余粒間孔不同，次生溶蝕孔邊緣多呈不規(guī)則港灣狀、蜂窩狀且直徑變化較大，但同樣具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性。

孔隙類型中還發(fā)育有花瓣?duì)罹G泥石、蜂窩狀伊－蒙混層內(nèi)的晶間孔以及微裂縫。微裂縫在S1kL普遍發(fā)育，主要包括由石英顆粒受壓實(shí)作用在周緣形成的粒緣縫和破裂形成的裂理縫，巖石收縮或構(gòu)造變形形成的結(jié)構(gòu)縫以及區(qū)域應(yīng)力作用下的構(gòu)造縫。裂縫不同程度的發(fā)育對(duì)儲(chǔ)層物性，尤其是滲透率的改善起到了積極的作用。

喉道為連通孔隙的狹窄通道，其大小和形態(tài)對(duì)儲(chǔ)層的滲流能力有決定性的影響。研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層喉道類型以片狀喉道為主，其次為縮頸型喉道和管束狀喉道。

2．2 孔喉連通狀況

孔喉連通狀況常用鏡下薄片中連通單個(gè)孔隙的喉道數(shù)量表征，即孔喉配位數(shù)。統(tǒng)計(jì)表明S1kL儲(chǔ)層孔喉配位數(shù)大多為1～2個(gè)，少數(shù)為3～4個(gè)。相比較而言，在長(zhǎng)石、石英含量較高且粒度較粗處孔喉連通狀況較好，而在雜基及巖屑含量較高處連通狀況較差?？傮w來說，S1kL儲(chǔ)層孔喉連通狀況一般且復(fù)雜程度較高。

2．3 孔隙結(jié)構(gòu)類型

研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)劃可分為3種類型（圖3），分別為Ⅰ類細(xì)喉型 （低排驅(qū)壓力）、Ⅱ類微細(xì)喉型 （中排驅(qū)壓力）和Ⅲ類微喉型 （高排驅(qū)壓力），從Ⅰ類到Ⅲ類儲(chǔ)層，微觀孔隙結(jié)構(gòu)依次變差。

Ⅰ類孔隙結(jié)構(gòu)毛細(xì)管壓力曲線平臺(tái)較明顯，孔喉分選相對(duì)較好，排驅(qū)壓力平均小于1MPa。殘余粒間孔和溶蝕孔隙相對(duì)發(fā)育，孔喉連通性較好，孔隙度一般為5．5%～9．1%，滲透率分布在0．06～0．83mD之間，平均孔喉半徑0．15～2．37μm，最大進(jìn)汞飽和度平均值接近85%，退汞效率23．07%～31．34%。該類孔隙結(jié)構(gòu)主要發(fā)育于潮汐水道和潮汐砂壩微相，是S1kL較好且最為發(fā)育的孔隙結(jié)構(gòu)類型，分布頻率為50．9%。

Ⅱ類孔隙結(jié)構(gòu)毛細(xì)管壓力曲線相對(duì)于Ⅰ類平臺(tái)不明顯，多出現(xiàn)在潮汐水道和潮汐砂壩的較薄砂體中，出現(xiàn)頻率為18．2%。排驅(qū)壓力普遍大于1MPa，粒間孔與溶蝕孔含量比Ⅰ類少，且連通性一般，孔隙度為5．7%～7．0%，滲透率為0．04～0．23mD，平均孔喉半徑分布于0．03～0．22μm之間，最大進(jìn)汞飽和度平均為74．2%，退汞效率平均為23．07%。

Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)中僅發(fā)育少量溶蝕孔隙和微孔，殘余粒間孔幾乎不發(fā)育，孔喉半徑分布范圍窄且不連通，排驅(qū)壓力均大于2MPa。該類孔隙結(jié)構(gòu)中滲透率一般低于0．06mD，基本不具備儲(chǔ)集性能，多出現(xiàn)于潮汐砂壩及陸棚的薄層砂體中，個(gè)別分布于潮汐水道砂體中，由于后期成巖作用使得孔隙結(jié)構(gòu)變差。

圖3 研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層常規(guī)壓汞毛細(xì)管壓力曲線特征圖

2．4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

分析常規(guī)壓汞試驗(yàn)中獲取的參數(shù)與儲(chǔ)層孔隙度、滲透率之間的關(guān)系，確定影響物性的主要孔喉特征參數(shù) （表2、圖4）。

表2 研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層常規(guī)壓汞孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)

排驅(qū)壓力代表汞能在孔隙內(nèi)流動(dòng)的最小壓力，反映了汞注入的難易程度；中值壓力則反映孔隙中同時(shí)存在油、水兩相時(shí)原油的產(chǎn)能大小，二者與孔隙度、滲透率均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。隨著物性變差，排驅(qū)壓力、中值壓力以指數(shù)規(guī)律遞減，且對(duì)滲透率更為敏感。

研究區(qū)S1kL平均孔喉半徑較小，屬于微細(xì)－細(xì)喉道儲(chǔ)層，與物性呈正相關(guān)關(guān)系。分選系數(shù)、變異系數(shù)均是孔隙喉道差異的度量，當(dāng)數(shù)值增大時(shí)，物性隨之增大且投點(diǎn)分布有離散趨勢(shì)，表明隨著物性的變好，分選系數(shù)、變異系數(shù)與物性的相關(guān)性變差。最大進(jìn)汞飽和度反映了儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間的變化，孔隙度、滲透率隨該值增大而增大。

圖4 研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與物性相關(guān)關(guān)系圖

3 儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)孔隙流體的影響

核磁共振成像技術(shù)是快速無損探測(cè)巖石物性和流體性質(zhì)的一項(xiàng)新技術(shù)［16，17］，根據(jù)目的層段12塊樣品測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì) （表3）表明，S1kL可動(dòng)流體飽和度范圍變化較大，從2．78%～26．3%均有分布，平均為13．53%，總體可動(dòng)流體飽和度低。占據(jù)大部分孔隙空間的小孔喉難以參與流體的流動(dòng)，是導(dǎo)致該區(qū)儲(chǔ)層滲流能力較差的主要原因。

表3 研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層核磁共振試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

筆者對(duì)12塊核磁共振樣品同時(shí)也做了常壓壓汞試驗(yàn)并對(duì)其孔隙結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行了劃分。Ⅰ類孔隙結(jié)構(gòu)類型樣品中粒間孔和溶蝕孔較為發(fā)育且連通性較好，平均孔喉半徑最大，因此其可動(dòng)流體飽和度最高，滲流能力相對(duì)最好；Ⅲ類孔隙結(jié)構(gòu)特征樣品僅發(fā)育少量的溶蝕孔隙和微孔隙，絕大部分孔隙為微小的死孔隙，大部分孔隙流體處于束縛不可動(dòng)狀態(tài)，其所對(duì)應(yīng)的可動(dòng)流體飽和度最小，滲流能力最差；Ⅱ類孔隙結(jié)構(gòu)類型樣品與Ⅲ類相比粒間孔較為發(fā)育，但小于Ⅰ類樣品，孔喉連通狀況中等，所以可動(dòng)流體飽和度介于兩類之間，滲流能力中等。從Ⅰ類到Ⅲ類，孔喉對(duì)應(yīng)的可流動(dòng)流體飽和度依次降低，表明儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)孔隙流體的賦存狀態(tài)及其可流動(dòng)性具有明顯的控制作用。

影響低滲透儲(chǔ)層可動(dòng)流體的微觀孔隙結(jié)構(gòu)因素眾多，排驅(qū)壓力、中值壓力、平均孔喉半徑和最大進(jìn)汞飽和度這4個(gè)參數(shù)與可動(dòng)流體飽和度相關(guān)性較好，其中平均孔喉半徑與其相關(guān)性最好，而其他參數(shù)與之相關(guān)性均較差 （圖5）。與此同時(shí)，研究區(qū)內(nèi)S1kL微裂縫普遍發(fā)育，可有效改善孔喉連通性，使可動(dòng)流體含量增加。因此，研究區(qū)較大孔喉半徑及微裂縫發(fā)育程度高的儲(chǔ)層應(yīng)作為重點(diǎn)開發(fā)的對(duì)象。

圖5 研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與可動(dòng)流體飽和度相關(guān)關(guān)系圖

恒速壓汞測(cè)試作為新興的孔隙結(jié)構(gòu)研究手段，在低滲透儲(chǔ)層中得到了廣泛應(yīng)用且多集中于鄂爾多斯盆地［18～20］。該測(cè)試的先進(jìn)之處在于能夠有效區(qū)分孔隙、喉道并提供其含量分布。筆者從目的層段Ⅰ類孔隙結(jié)構(gòu)中選取2塊樣品進(jìn)行恒速壓汞測(cè)試，從中獲取了總毛細(xì)管壓力曲線以及單獨(dú)的孔隙、喉道毛細(xì)管壓力曲線（圖6）。

從圖6中可以看出，當(dāng)進(jìn)汞壓力較小時(shí)，汞首先進(jìn)入大喉道所控制的孔隙內(nèi)，喉道的影響并不明顯，總毛細(xì)管壓力曲線的形態(tài)主要取決于孔隙毛細(xì)管壓力曲線的變化特征；當(dāng)進(jìn)汞壓力持續(xù)增加時(shí)，汞開始進(jìn)入小喉道所控制的孔隙，孔隙中進(jìn)汞量的增加顯得異常緩慢，此時(shí)喉道開始起控制作用，總毛細(xì)管壓力曲線的變化逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊淼浪刂?。由此表明，?duì)S1kL低滲透儲(chǔ)層的開發(fā)，應(yīng)尤其注重喉道的開發(fā)和保護(hù)。

圖6 研究區(qū)S1kL儲(chǔ)層恒速壓汞毛細(xì)管壓力曲線特征圖

4 結(jié)論

1）塔中地區(qū)柯坪塔格組下段 （S1kL）儲(chǔ)層為典型的低孔、超低滲透儲(chǔ)層，孔隙類型多樣且分布不均，以殘余粒間孔為主，其次為溶蝕孔隙及微裂隙，晶間微孔含量最少。

2）根據(jù)常規(guī)壓汞孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)和毛細(xì)管壓力曲線形態(tài)劃分出Ⅰ類細(xì)喉型 （低排驅(qū)壓力）、Ⅱ類微細(xì)喉型 （中排驅(qū)壓力）和Ⅲ類微喉型 （高排驅(qū)壓力）3種孔隙結(jié)構(gòu)類型，以Ⅰ類最為發(fā)育，從Ⅰ類到Ⅲ類，儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)逐漸變差。

3）S1kL儲(chǔ)層可動(dòng)流體飽和度變化較大，總體較低。儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)控制著孔隙流體的賦存狀態(tài)及其可流動(dòng)性，從Ⅰ類到Ⅲ類可動(dòng)流體飽和度依次降低。

4）S1kL中具較大孔喉半徑且微裂縫發(fā)育程度高的儲(chǔ)層應(yīng)作為開發(fā)重點(diǎn)，在開發(fā)過程中應(yīng)尤其注重喉道的開發(fā)與保護(hù)。

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