普光气田普陆1井须家河组砂岩储层研究

2011-04-10尹太举唐群英油气资源与勘探技术教育部重点实验室长江大学长江大学地球科学学院湖北荆州434023

长江大学学报(自科版) 2011年28期

路遥，尹太举，唐群英(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学）长江大学地球科学学院，湖北荆州434023）

普光气田是我国目前最大的气田，为一构造-岩性复合型大型气藏，其主要含气层位是长兴组和飞仙关组碳酸盐岩。在钻探过程中发现，陆相地层中，特别是须家河组有良好的天然气显示，可成为海相地层良好的接替目标层段。须家河组是四川地区重要的天然气储层，在川西和川西南地区有较大的发现，然而在川东地区一直没有较大的发现，随着普光气田投入开发，对后续储量的储备需求日益重要，对陆相地层的研究也提上了日程。目前中原油田在普光地区针对陆相地层钻探了普陆1井，并完成了大量的分析化验项目，为深入评价须家河组提供了资料基础。下面，笔者基于普光地区新的资料基础，深入研究了须家河组储层特征，并探讨了储层致密的原因。

1 储层岩石学特征

研究区须家河组发育须二段、须四段和须六段含油气储集体，总体来说须家河组储集层为一套成分成熟度较低而结构成熟度较高的陆源碎屑岩，成分成熟度较低表现在石英含量较低，而长石、岩屑含量较高，成分成熟度指数(石英／长石＋岩屑）平均值为1．27；结构成熟度较高表现在碎屑颗粒分选中-好、磨圆较好，以次棱-次圆状为主，杂基含量较少。

根据普陆1井岩心录井、岩屑录井及116块薄片鉴定及粒度等资料分析，可知工区储层岩石类型多样，以细砂岩、中砂岩、粉砂岩为主，其次是泥质粉砂岩和泥岩，而且在砾岩中也有储层。根据碎屑颗粒组分特征图可知，须二、六段主要为长石岩屑砂岩，须四段以长石岩屑砂岩为主，少数为岩屑砂岩（见图1）。

图1 须二段、须四段、须六段砂岩分类三角图

据普陆1井储层的岩石类型统计表(见表1）可知细砂岩储层最为发育，共121．4m，占总厚度的32．52%；其次是中砂岩，发育79．6m储层，占总厚度的22．32%；粉砂岩储层也比较发育，占总厚度的19．39%；砾岩最为不发育。根据统计结果，普陆1井泥岩中也有储层发育，且厚度较大，如在3139～3145m间，岩屑录井为泥岩，测井曲线伽马高值，但是槽面上涨，密度下降，粘度上升，明显是气层显示，最终解释为裂缝性含气层。

表1 普陆1井储层的岩石类型统计表

2 储层的孔隙类型及特征

2．1 储层孔隙类型

通过对普陆1井须家河组的铸体薄片和扫描电镜图片的观察，该区的岩性较致密，孔隙发育较差，原生孔隙和残留孔隙少见，多以次生粒间孔为主。该区次生孔隙主要是由溶蚀作用或其他作用改造原来的颗粒及胶结物形成的孔隙，于普陆1井须家河组各段岩石中可见，是岩石中的主要孔隙类型。主要包括：

1）粒间溶蚀孔隙粒间填隙物、云母被溶蚀或颗粒边缘被溶蚀形成的次生孔隙等。

2）粒内溶孔石英、长石及岩屑颗粒内部溶蚀形成的次生孔隙，长石溶蚀破碎形成的次生孔缝(见图2）。该类孔隙一般呈斑点状和蜂窝状，孔隙细小，一般小于0．005mm，扫描电镜下该类孔隙常见。

3）晶间溶孔岩石中粘土矿物(如伊利石、绿泥石、高岭石等）选择性溶解而形成的次生孔隙。常见的有伊利石晶间孔、高岭石晶间孔和绿泥石晶间孔。由于压实作用影响，在岩石样品中可见，但数量很少影响很小；其次为个别次生石英、长石晶体间孔隙。

4）微裂缝由于机械压实作用产生的裂缝。在显微镜下观察储层微裂缝较发育，一般呈长条状穿越单个或数个颗粒。微裂缝有微构造缝和碎裂纹2种。前者因构造作用而形成，后者因强压实作用而形成。微裂缝的形成与喜山期构造运动有关，褶皱强度大的地方，裂缝发育程度较高。通过铸体薄片观察可见微裂缝发育(见图3）。

图2 灰色细砂岩长石被溶蚀形成粒内溶孔（3503．58mT3x2）

图3 右上角有一蓝色的微裂缝(样品99＿X4＿1）

5）构造裂缝通过岩心的观察，发现该区裂缝发育较多构造缝，裂缝发育的类型也比较多，有张裂缝、剪切缝、张剪裂缝、网状裂缝。据此观察普陆1井岩心照片、岩石薄片和铸体薄片，该井裂缝主要被石英、方解石、沥青和碳质充填-半充填。由于川东地区在印支期主要以沉降运动为主，所以裂缝的形成期次可以分为2期：燕山-早喜山期和晚喜山期，且以燕山-早喜山期为主，对储层的影响最大。

2．2 储层孔隙结构特征

对该区26个样品的统计表明，其平均喉道半径介于0．01～0．07μm，其均值为0．03μm，排驱压力介于2～45MPa，平均11．23MPa，进汞饱和度介于10%～90%，平均仅37．89%，退汞效率介于17%～66%，平均35．94%，表明该区的储层孔隙细、渗流能力差，孔隙连通性差，排驱压力大、进汞量小和退汞效率低。

2．3 孔隙结构分类

按照孔隙结构特征，以进汞饱和度、退汞效率、排驱压力等分析样品结构参数为依据，可划分为Ⅰ和Ⅱ2大类，并且每大类分为2小类(见表2）。

表2 储层孔隙结构分类评价表

1）Ⅰ类 Ⅰ类是孔隙连续性较好、连通孔隙量较大的储层，具体表现在具有较大的进汞量，退汞效率也较高，排替压力相对较小，孔隙喉道相对较粗。此类储层在所有样品中有9个，其进汞饱和度基本上可达50%以上，退汞效率因孔隙结构的差异，变化较大，在17%～56%之间。排驱压力较低，在8MPa以内，RC10多在0．05μm以上，RC50介于0．01～0．04μm之间，表明尽管其具有一定的储集流动能力，但渗流通道很细，流动性很差。

Ⅰ类储层按其退汞效率所反映的储层孔隙的连续性，又可分为2类，一种是具有较高的退汞效率的好储层(Ⅰ1），另一类则是具有很低的、孔隙结构非常复杂的较差储层(Ⅰ2）。前者退汞效率大于30%，后者不到20%。从分析样品看，前者有7个样品，而后者只有2个样品，说明该类储层中以孔隙结构较好的储层为主。

2）Ⅱ类 Ⅱ类储层很差，主要表现在进汞饱和度低、退汞效率低、排驱压力大孔隙喉道细小。该类储层在分析样品中有17个，占总样品的2／3，表明该区储层以较差的储层孔隙结构为特征。从进汞饱和度看，该类样品进汞饱和度基本在30%以下，表明连通孔隙少，退汞效率多在30%以下，个别由于存在微裂缝而具有较好的退汞效率，说明整体上储层孔隙结构非常复杂，流体难于流动。从孔隙喉道大小看，该类储层孔隙喉道细小，RC10基本上只有0．01μm以上，个别可到0．05μm。其排驱压力多在8MPa以上，个别高达45MPa，说明渗流通道很细，流动性很差。

Ⅱ类储层按驱替压力分为2类，一类(Ⅱ1）是具有较小的驱替压力的、孔隙喉道分布相对宽广的具有较低排替压力的储层，另一类(Ⅱ2）是具有较大的排替压力，孔隙喉道分布比较窄小，只发育极细喉道的储层。前者排替压力多在10MPa以内，而后者则高达20MPa以上，最高达45MPa。

3 物性特征

普陆1井在须家河组共有269块常规物性测量取样的样品，测试了岩石密度、孔隙度和渗透率，测试分析结果表明该区岩石较致密，储层物性较差，为超低孔、超低渗储层[1]。岩石密度变化不大，处于2．48～2．72g／cm3之间，平均2．64g／cm3，最高位于须四段。孔隙度介于0．14%～7．84%之间，平均1．77%，最高位于须六段。渗透率介于(0．023～0．844）×10-3μm2，平均0．04×10-3μm2，最高位于须二段的浅灰色中砂岩中。图4是其孔隙度分布图，表明其孔隙度分布基本具有正态分布特征，峰值为1．5%，主要分布于0．5%～2．5%之间，大于4．5%的值很少，表明该井孔隙度整体上很小。图5是渗透率分布图，主要集中于(0．02～0．04）×10-3μm2之间，大于0．04×10-3μm2的样品很少，而且测试样品中没有大于1×10-3μm2的样品，表明其渗透率极低，属于致密储层。

4 储层综合评价

4．1 储层分类

根据普光地区储集层划分与评价标准，统计须家河组储层厚度，须家河组有效储层厚度总计为169．4m，须二段、须四段和须六段是有效储层分布的有利层位，且储层主要以Ⅱ类较好储层为主，Ⅰ类储层厚度小，且只分布于须六段和须二段。这与须家河组储层整体微观特征一致，表现为孔喉细小、分选性差、连通性差的特点，储层质量低。

图4 普陆1井岩心测试孔隙度分布

图5 普陆1井岩心测试渗透率分布

4．2 影响储层致密的因素

虽然须家河组砂岩中的裂缝广泛发育对改善储层渗透性有利，但岩石依旧结构致密，属低孔、低渗和特低孔、特低渗储层[2]，认为储层性质由常规变为非常规(致密）的主要原因是由成岩作用所造成的。

由于该区的岩石成分成熟度较低，早期岩石易受到强烈的压实作用。除此之外，由于成岩早期地层水性质为弱酸性，颗粒型胶结物很难形成而导致早期的胶结作用较弱，岩石中的碎屑物质就被压得更加紧密[3]。在成岩中后期，随着温度和压力的升高，酸性流体注入，大量长石等铝硅酸盐与酸性流体发生反应，这些铝硅酸盐与酸发生反应形成SiO2，流体携带SiO2可能沿着石英颗粒表面或在孔隙中沉淀形成了非常稳定的硅质胶结物(包括次生加大）[4]，这些稳定的硅质胶结物及成岩后期生成的连生式碳酸盐胶结物会封堵部分孔隙喉道。长期封闭条件下的成岩流体只对长石等部分易溶矿物进行了溶解，由于孔喉连通性较差，限制了地下酸性流体的流动，使得后期的溶蚀作用受限。