楊慶龍，劉 雙，袁立穎，李 磊，郝臨山,2

（1.SGS-通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司，北京 102200；2.山西大同大學(xué)，山西大同 037009）

儲層孔隙結(jié)構(gòu)是油氣儲層評價的關(guān)鍵指標(biāo)，因其不僅控制著儲層滲流特征，且直接影響著致密氣井的產(chǎn)量和最終采收率[1]。致密砂巖具有低孔、低滲等非常規(guī)儲層典型物性特征，其孔喉細小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強、連通性差等獨特的孔隙結(jié)構(gòu)[2]。目前，針對致密砂巖儲層孔隙結(jié)構(gòu)的研究手段多樣，對孔隙特征進行定性描述的手段有掃描電鏡、CT 掃描、鑄體薄片、壓汞、液氮吸附等。對孔隙特征進行定量評價的手段有壓汞、液氮吸附、核磁共振等。但綜合考慮樣品代表性、觀測尺度、測試時間等因素，壓汞測試仍是目前研究致密砂巖儲層孔隙特征的重要手段。

鄂爾多斯盆地位于華北地塊西部，盆地北部沖積平原-三角洲沉積體系是天然氣的主要富集區(qū)[3]，氣源主要為盆地內(nèi)石炭-二疊紀(jì)含煤層系[4]。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北緣。伊陜斜坡為一大型寬緩西傾單斜，地層傾角不足1°[5]。研究區(qū)內(nèi)盒8 段砂巖十分發(fā)育，儲集及含氣性能較好，具有良好的勘探開發(fā)潛力。

位置示意圖，見圖1。

1 孔滲特征

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

孔滲是表征儲層儲集、滲流性能兩個重要參數(shù)[6]。研究區(qū)內(nèi)盒8 砂巖氮氣滲透率測試，滲透率范圍在0.01～5.36 mD 之間，平均為0.31 mD。其中＜0.1mD占35.77%，0.1～1 mD占58.98%，＞1 mD占5.25%。盒8段孔隙度范圍在1.04～19.52%之間，平均為9.96%。其中孔隙度＜5%占總量的8.27%，5～10%占總量的38.64 %，10～15%占總量的50.08%，＞15%占總量的3.02%。滲透率和孔隙度測試結(jié)果顯示，盒8段砂巖整體上孔隙度與滲透率相關(guān)性較好，隨著孔隙度的升高，滲透率相應(yīng)增加，在半對數(shù)曲線上表現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系，見圖2。

圖2 盒8砂巖孔滲關(guān)系及其分類

盒8段砂巖儲層分類結(jié)果顯示，砂巖孔隙度主要分布在特低孔-低孔之間，滲透率主要分布在致密-超低滲之間[7]。綜合分類結(jié)果，盒8段砂巖以超低滲-低孔為主（44.67 %），致密-特低孔次之（25.91%），超低滲-特低孔（16.06%）較少，具致密砂巖低孔低滲的典型特征。

2 掃描電鏡下孔隙結(jié)構(gòu)特征

掃描電鏡是油氣儲層孔隙結(jié)構(gòu)研究必不可少的手段[8]。研究區(qū)內(nèi)原生孔隙的粒間孔一般為微米級，在成巖后生過程中，儲層經(jīng)過壓實、壓溶、膠結(jié)等致密化過程，大多的易溶易碎陸源碎屑如長石、碳酸鹽礦物等已失去骨架顆粒的支撐作用，導(dǎo)致原生粒間孔常被蝕變礦物、自生礦物及次生加大充填，造成致密砂巖中的粒間孔得以保留的很少，僅存少量剩余粒間孔，見圖3(a)。

次生孔隙中溶蝕孔發(fā)育廣泛，數(shù)量多，尺度范圍大，一般為微米至納米級，是研究區(qū)致密砂巖儲層中主要的孔隙類型。鏡下碎屑長石的溶蝕孔常沿解理發(fā)育。溶蝕程度較輕者，保留碎屑輪廓；溶蝕嚴(yán)重者，碎屑輪廓已不復(fù)存在，見圖3(b)。

砂巖中的晶間孔以納米孔為主，由于自生礦物種類和發(fā)育程度不同，造成了晶間孔形狀和大小各異。高嶺石集合體常呈蠕蟲狀、手風(fēng)琴狀，常充填粒間孔；綠泥石、伊利石和伊蒙混層礦物晶間孔多成葉片狀、似蜂窩狀，綠泥石常與石英、高嶺石共生，見圖3(c)。

自生石英、長石、碳酸鹽礦物的晶間孔以狹縫狀孔、不規(guī)則多邊形孔為主，但規(guī)模相對較小。部分樣品顯微構(gòu)造發(fā)育，可見摩擦面、角礫、碎粒，對儲層孔隙結(jié)構(gòu)有一定的破壞作用，見圖3(d)。

圖3 掃描電鏡下孔隙特征

掃描電鏡觀察認為，研究區(qū)內(nèi)盒8砂巖儲層孔隙主要以納米晶間孔為主，巖石較致密。

3 壓汞參數(shù)特征

壓汞測試所獲得參數(shù)可分為兩類。一類為反映孔隙大小的參數(shù)，如排驅(qū)壓力，中值壓力等。排驅(qū)壓力是劃分巖石儲集性能好壞的主要指標(biāo)之一[9]。因為其既反映了巖石的孔隙喉道的集中程度，同時又反映了這種集中的孔隙喉道的大小。中值壓力是指Shg=50%時相應(yīng)的注入曲線的毛細管壓力，該參數(shù)反應(yīng)孔隙中存在氣、水兩相時，用以衡量氣的產(chǎn)能大小。另一類為反映孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)，如退汞效率、歪度、分選系數(shù)等。退汞效率反映非濕潤相的毛細管效應(yīng)采收率，表示喉道體積占巖心中孔隙與喉道總體積的百分數(shù)。顯然，退出效率越大，則巖心中孔隙與喉道的尺寸大小越均勻。歪度是量度孔隙喉道大小分布不對稱性的參數(shù)。分選系數(shù)是樣品中孔隙喉道大小標(biāo)準(zhǔn)差的量度，直接反應(yīng)了孔隙喉道分布的集中程度。在總孔隙中，當(dāng)具有某一等級的孔隙喉道占絕對優(yōu)勢時，表明其孔隙分選程度好。Sp值反映孔隙分布均勻程度，值越小，孔隙分布越均勻。

盒8 段砂巖樣品排驅(qū)壓力范圍在0.23～1.46 MPa之間，平均為0.70 MPa，中值壓力范圍在2.07～63.12 MPa 之間，平均為12.42 MPa。退汞效率范圍在24.56～52.00 %之間，平均37.52 %。歪度范圍在-0.59～0.36 之間，平均-0.01，分選系數(shù)范圍在1.52～2.32 之間，平均1.86。盒8 組底部排驅(qū)壓力、中值壓力、分選系數(shù)較高，退汞效率較低，較細歪度。表現(xiàn)出孔隙最大連通喉道半徑小，儲層致密程度高，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連通性差等儲層特點。排驅(qū)壓力與孔隙度和滲透率分別表現(xiàn)出線性負相關(guān)及指數(shù)負相關(guān)性（見圖4），中值半徑與孔隙度和滲透率分別表現(xiàn)出線性正相關(guān)及指數(shù)正相關(guān)性（見圖5）。

圖4 排驅(qū)壓力與孔滲參數(shù)關(guān)系

圖5 中值半徑與孔滲參數(shù)關(guān)系

關(guān)于孔徑結(jié)構(gòu)的劃分，在國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的是B.B 霍多特的十進制劃分方案，霍多特對煤的孔徑結(jié)構(gòu)劃分主要依據(jù)孔隙與氣體分子的相互作用特征，將其劃分為大孔（＞1 000 nm）、中孔（100～1 000 nm）、小孔（過渡化，10～100 nm）和微孔（＜10 nm）四種類型，他認為氣體在大孔中主要以層流或紊流方式滲透，在微孔中以毛細管凝結(jié)、物理吸附及擴散現(xiàn)象等方式存在[10]。該分類應(yīng)用較為廣泛，客觀反映了煤巖中連續(xù)的孔徑結(jié)構(gòu)特征。

研究區(qū)盒8 段微孔含量范圍在0.41～40.12%之間，平均為6.81%；小孔含量范圍在24.90～67.65%之間，平均為47.96 %；中孔含量范圍在20.44～71.99%之間，平均為44.23%；大孔含量范圍在0～10.51 %之間，平均為1.00 %；總體上，研究區(qū)內(nèi)盒8 段主要以小孔及中孔為主，微孔含量較少。在部分層位微孔也是主要的孔隙結(jié)構(gòu)重要組成部分（見圖6）。

圖6 盒8段孔隙結(jié)構(gòu)組成

根據(jù)研究區(qū)盒8 砂巖毛細管壓力曲線形態(tài)特征，砂巖孔隙類型主要有以下四種（見圖7）。

（1）多峰型：此類砂巖整體表現(xiàn)為孔喉半徑集中分布在多個不連續(xù)數(shù)值段內(nèi)，壓汞曲線有明顯拐點，在此拐點處孔喉半徑分布頻率較低，此拐點前后，孔喉半徑分布頻率明顯升高。此類砂巖排驅(qū)壓力高，粗歪度，分選程度差，中值半徑較低，在半對數(shù)毛細管壓力進汞曲線低壓力段有下凹形趨勢，高壓段有上凸趨勢。

（2）寬峰型：此類砂巖整體表現(xiàn)為各孔喉半徑分布相對比較均勻，無明顯集中分布段。此類砂巖排驅(qū)壓力低，細歪度，分選程度較好，中值半徑較高，在半對數(shù)毛細管壓力進汞曲線上表現(xiàn)為一斜率相對穩(wěn)定直線。

（3）單峰遞減型：此類砂巖整體表現(xiàn)為大、中孔喉類型含量較多，小、微孔喉含量較少。此類砂巖排驅(qū)壓力較低，較粗歪度，分選程度一般，中值半徑高，在半對數(shù)毛細管壓力進汞曲線上表現(xiàn)為一下凹型曲線，隨著毛細管壓力的增大，斜率逐漸升高。

（4）單峰遞增型：此類砂巖整體表現(xiàn)為小、微孔喉含量較多，大、中孔喉含量較少。此類砂巖排驅(qū)壓力高，細歪度，分選程度較好，中值半徑較低，在半對數(shù)毛細管壓力進汞曲線上表現(xiàn)為一上凸型曲線，隨著毛細管壓力的增大，斜率逐漸降低。

圖7 砂巖典型毛細管壓力曲線

根據(jù)各峰型特征及其對應(yīng)的孔滲特征，盒8砂巖儲層開發(fā)潛力優(yōu)先順序為寬峰型＞單峰遞減型＞多峰型＞單峰遞增型。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)內(nèi)砂巖孔隙度與滲透率具正相關(guān)，且以超低滲-低滲孔為主。掃描電鏡下孔隙發(fā)育程度低，孔隙主要以晶間納米孔為主，巖石較致密。壓汞結(jié)果顯示研究區(qū)內(nèi)致密砂巖孔隙大小以中孔及小孔為主，少量大孔，部分地區(qū)微孔含量較高。

（2）研究區(qū)內(nèi)致密砂巖主要孔隙結(jié)構(gòu)類型分為雙峰型、寬峰型、單峰遞減型、單峰遞增型等四種類型。