潘 輝，武富禮，袁 珍

西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710000

0 引言

隨著油氣勘探開發(fā)程度的提高，對于低滲透儲層的研究正在不斷深入，而儲層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)對于儲層的物性特征、油氣的富集情況以及開發(fā)方案的制定具有重要的影響[1-5]。因此，對于微觀孔喉結(jié)構(gòu)定量表征就顯得尤為重要。目前研究微觀孔喉結(jié)構(gòu)的主要方法有壓汞法、氣體吸附法、掃描電鏡、核磁共振以及CT 掃描法，能夠在不同方面反映儲層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征[6-10]。

論文在前人研究的基礎(chǔ)上，主要利用高壓壓汞法結(jié)合鑄體薄片、掃描電鏡等方法對鄂爾多斯盆地中部長4+5儲層的微觀孔喉特征進行定量表征，從微觀層面對該地區(qū)砂巖儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)分析，并建立起微觀孔喉和物性之間的定量關(guān)系，對后續(xù)的油氣勘探開發(fā)和有利區(qū)預(yù)測有著重要的意義。

1 地質(zhì)背景及樣品信息

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地中部，構(gòu)造平緩，不發(fā)育大型構(gòu)造及斷裂帶。區(qū)內(nèi)延長組長4+5地層沉積相類型為三角洲平原相，細分為分流河道、分流河道間灣和分流河道側(cè)翼三類微相[11-12]。儲層類型屬于低滲—特低滲砂巖儲層，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、非均質(zhì)性強，需要結(jié)合實際的地質(zhì)情況進行研究，從而為后續(xù)的開發(fā)提供可靠的指導(dǎo)[13-16]。因此，筆者從研究區(qū)長4+5砂巖儲層的物性特征、孔喉結(jié)構(gòu)特征方面，利用密閉取芯的方式取得長4+5儲層砂巖樣品20塊，埋藏深度為1 280～1 370 m。主要實驗方法為薄片鑒定、掃描電鏡分析以及高壓壓汞法，對儲層的微觀孔喉特征進行定量表征。

圖1 研究區(qū)位置圖Fig 1 General situation of the study area

2 儲層巖石學(xué)特征

2.1 巖性分類

研究區(qū)內(nèi)長4+5儲層屬于三角洲平原沉積，巖性以細砂巖為主，極細砂質(zhì)細砂巖、細砂質(zhì)中砂巖較少，少量為中砂巖、中砂質(zhì)細砂巖、極細砂巖及粉砂巖，根據(jù)X-衍射全巖定量分析結(jié)果做出的砂巖分類三角圖（圖2）可知，長4+5儲層巖性主要為長石砂巖。通過對長4+5儲層選取20件樣品進行掃描電鏡分析表明，樣品巖性以長石砂巖為主，填隙物主要為綠泥石、伊利石，可見綠泥石（圖3-e）、伊利石（圖3-d）等黏土礦物及次生石英充填孔隙。

圖2 長4+5儲層砂巖分類三角圖Fig. 2 Triangulation of sandstone classification of Chang4 +5 reservoirs

2.2 儲集空間類型

研究區(qū)長4+5砂巖儲層整體較為致密，發(fā)育原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙主要為粒間孔（圖3-a、圖3-d），孔徑差距較大，具有強烈的非均質(zhì)性。次生孔隙以溶蝕型次生孔隙為主，其中長石溶孔（圖3-b、圖3-c）較為發(fā)育，巖屑溶孔次之，被溶蝕的顆粒邊緣極不規(guī)則，呈港灣狀，連通性一般。

喉道為連通兩個孔隙的狹窄通道，是影響儲層滲流能力的主要因素，羅蟄潭教授最早將喉道按形態(tài)及成因分為：孔隙縮小型喉道、縮頸型喉道、片狀喉道、彎片狀喉道、管束狀喉道。研究區(qū)長4+5和長6低滲儲層主要以細短型、細長型、微細型的片狀、彎片狀喉道（圖3-g、圖3-h）為主，偶見縮頸型喉道。

圖3 研究區(qū)長4+5儲層孔隙類型Fig. 3 Images of the microscopic pore structures of Chang 4+5 reservoir in the study area.

3 儲層物性特征

根據(jù)研究區(qū)長4+5儲層實測巖心分析資料表明：孔隙度分布區(qū)間為1.94%～16%，平均值為12.0%；滲透率分布區(qū)間為0.0121×10-3μm2～10.841×10-3μm2，平均值為1.01×10-3μm2。與孔隙度相比，滲透率分布區(qū)間更廣，非均質(zhì)性也較強，通過長4+5儲層的孔隙度和滲透率相關(guān)性圖（圖4）可知：孔隙度和滲透率之間有較為明顯的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.6694，整體趨勢為滲透率隨著孔隙度的增大而升高。說明孔隙和喉道對儲層的滲透率有一定的控制作用，儲層的物性受到孔喉發(fā)育程度的影響，同時從相關(guān)關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，儲層的孔隙度和滲透率呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律的正相關(guān)，當孔隙度小于10%時，滲透率隨著孔隙度的增大變化較慢，而當孔隙度大于10%時，滲透率隨著孔隙度的增大產(chǎn)生更為明顯的增大，這種差異是由于巖石的微觀孔喉結(jié)構(gòu)所引起的，特別是喉道的大小、數(shù)量和分布[17-18]。

圖4 孔隙度和滲透率相關(guān)性圖Fig. 4 Correlation graph of porosity and permeability

4 微觀孔喉特征與物性的關(guān)系

4.1 微觀孔喉特征參數(shù)與物性的關(guān)系

微觀孔喉特征參數(shù)主要包括孔喉分布、孔喉大小和孔喉連通性三方面內(nèi)容，論文針對孔喉大小特征參數(shù)與物性的關(guān)系進行研究，主要分析了平均孔喉半徑、中值孔喉半徑和最大連通半徑與孔隙度、滲透率之間的關(guān)系。從相關(guān)性關(guān)系圖（圖5）可以看出，平均孔喉半徑、中值孔喉半徑、最大連通半徑與孔隙度的相關(guān)性較差，但是與滲透率呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2均達到了0.7以上。平均孔喉半徑和中值孔喉半徑反映了孔喉半徑分布的主要范圍，該值越大，儲層的孔喉結(jié)構(gòu)越好，最大連通半徑反映了樣品中連通孔隙的最大半徑，三種孔喉半徑的大小對孔隙度貢獻率都不高，但是對儲層的滲透率有較大的影響，當儲層的孔喉半徑尤其是連通半徑越大，儲層的滲透性越好，滲流能力越強。

圖5 孔喉特征參數(shù)與物性相關(guān)性分析Fig. 5 Correlation analysis between characteristic parameters of pore throat and physical properties

4.2 喉道個數(shù)對滲透率的影響

根據(jù)此前的分析已經(jīng)得出喉道半徑的大小對儲層滲透率有著很重要的影響作用，而儲層中喉道的個數(shù)對滲透性也具有很大的影響。因此筆者對研究區(qū)長4+5儲層所采樣品的喉道個數(shù)與滲透率進行了相關(guān)性分析，從相關(guān)性圖（圖6）可以看出，喉道個數(shù)與滲透率呈較好的正相關(guān)關(guān)系，喉道個數(shù)越多，滲透率越大。這就因為當孔隙周邊發(fā)育的喉道個數(shù)越多時，孔隙之間的連通率也會隨之增加，這就能夠大大提高有效孔隙的個數(shù)，使得孔隙中的流體能夠有更多的通道進行運移，從而提升儲層的滲透率。

圖6 喉道個數(shù)與滲透率相關(guān)性分析Fig. 6 Correlation analysis of throat number and permeability

5 孔滲性和退汞效率的關(guān)系

退汞效率是在一定的壓力范圍內(nèi)，從最大注入壓力降到最小時，退出巖樣的汞體積占最大進汞飽和度的百分比，是表征儲層滲流能力的一個重要參數(shù)，可以反映非潤濕相的采收率。通過對孔隙度和滲透率分別與退汞效率進行相關(guān)性分析（圖7）可以得出：滲透率與退汞效率具有明顯的正相關(guān)性，孔隙度與退汞效率呈微弱的正相關(guān)，相關(guān)性不是很高，這是因為低滲透儲層具有較強的非均質(zhì)性，會影響儲層的滲流能力，而且物性越好非均質(zhì)性越強，對于儲層的開發(fā)也具有很大的影響，因此在低滲透儲層的開發(fā)過程中不僅要注重儲層的微觀孔喉特征，還要重視儲層的非均質(zhì)性。

圖7 退汞效率與物性相關(guān)性分析Fig. 7 Correlation analysis between mercury removal efficiency and physical properties

6 結(jié)論

（1）研究區(qū)長4+5儲層的孔隙類型主要包括原生孔隙和次生孔隙，原始孔隙以殘余粒間孔為主，次生孔隙主要包括粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，粒內(nèi)溶孔常見于長石、云母以及部分巖屑中；喉道類型主要為片狀和彎片狀喉道為主。

（2）表征儲層孔喉大小的三個孔喉特征參數(shù)均與滲透率呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，與孔隙度相關(guān)性較差，說明當儲層的孔喉半徑越大時，尤其是連通的孔喉半徑越大，油氣在儲層中運移時所受到的毛細管力越小，儲層的滲透性越好，滲透率越高。

（3）喉道個數(shù)對儲層的滲透率也具有較為明顯的貢獻，喉道個數(shù)越多，油氣的運移通道也隨之增加，使得儲層的滲透率升高。

（4）退汞效率與孔隙度和滲透率均呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，但是由于受到低滲透儲層非均質(zhì)性較強的影響，二者的相關(guān)性并不是很明顯，因此在低滲透油藏的開發(fā)過程中不僅要關(guān)注儲層的物性和微觀孔喉特征，儲層的非均質(zhì)性對儲層的影響也是不容忽視的。