碳酸盐岩储层影响因素及产能评价方法探讨

樊金鹿 （英国曼彻斯特大学地球大气和环境科学学院，Manchester M139PL，UK）

碳酸盐岩储层影响因素及产能评价方法探讨

樊金鹿 （英国曼彻斯特大学地球大气和环境科学学院，Manchester M139PL，UK）

针对碳酸盐岩储层原生生物活动影响和孔隙结构变化影响两个方面，分析了碳酸盐岩储层产能评价的复杂性，评介了不同识别精度下产能评价所使用的技术方法。认为决定碳酸盐岩储层性质和质量的重要因素是成岩前期生物活动影响和成岩后期孔隙结构变化，包括溶蚀作用和白云岩化作用所形成的次生孔隙。在产能评价实践过程中，针对不同目标的评价期望，使用不同识别精度的技术方法，更有利于得到理想的评价结果。

碳酸盐岩；储集层；产能评价；评价方法；影响因素

碳酸盐岩储层和砂岩储层是现今石油工业进行勘探开发最常见的两大储层类型。目前可识别的碳酸盐岩储层主要有6种类型：不整合面封闭储层、白云岩储层、鲕粒和团粒浅滩储层、生物礁储层、微孔隙储层及微裂缝储层。相对于砂岩储层的产能评价，碳酸盐岩储层油气产能评价更为复杂，也通常被认为是勘探开发中的难点。为此，笔者对碳酸盐岩储层产能的影响因素和产能评价方法进行研究。

1 碳酸盐岩储层产能的影响因素

储层产能评价是指评价估计储层岩石内储集有机质的能力和总体含量，并以此对储集层总体经济生产开发方案提供有效技术信息。储集层中有机质的经济价值直接取决于所在油（气）藏的地质储量、开发最优化方案和生产效率。下面通过分析原生生物活动的影响和孔隙结构的变化来论述碳酸盐岩储层产能评价的难点和影响因素。

1.1 原生生物活动环境及沉积方式的影响

1.1.1 原生生物活动环境的影响

在现代地质沉积环境中，超过90%的碳酸盐岩沉积体系都被认为是在海洋沉积环境下，生物在原地生长所形成，这些在暖水条件下可分泌碳酸钙的生物包括［1，2］：孔虫、海绵、层孔虫、苔藓动物、腕足动物等。而不同造礁生物所形成的碳酸盐岩储层在结构特点上也有本质区别，例如，红藻为了抵御海浪对生物礁的破坏，所形成的碳酸盐岩储层多为坚硬的固态结构；而蓝绿藻所形成的碳酸盐岩储层是灌木状形态，这种形态的生物礁抵抗不了海浪等巨大外力作用，是难以生长的。生物活动对碳酸盐岩沉积的影响还体现在生物所处的气候、环境等因素对碳酸盐岩沉积的控制能力上［3］，这种控制能力表现为气候和环境分布特征、原始生长环境特征、骨架建造结构特征等。

1.1.2 沉积方式的影响

碳酸盐岩储层沉积方式与砂岩储层沉积方式截然不同。碳酸盐岩沉积物通常都是在原始造礁生物生长地域附近沉积形成；而砂岩沉积物一般情况下是在其原始沉积地域以外形成，原始沉积物经过运移到最终沉积区域，最终沉积区域内沉积过程控制了砂岩沉积的具体分布。碳酸盐岩沉积物的颗粒直径和颗粒分选程度，更大程度上是由产生碳酸钙分泌物的生物群落活动情况、分布情况、生物超微结构特征所控制。而砂岩沉积物沉积结构受沉积过程中如风能、波浪和水动力等物理能量类型和影响程度所控制［4］。碳酸盐岩沉积物和砂岩沉积物主要区别是沉积物的来源不同。通常情况下，碳酸盐岩沉积物与形成过程和环境中的生物组分有直接关系，并缺乏物质运移过程，所以碳酸盐岩沉积物的颗粒组成反映其原始沉积环境。与这种情况截然相反的是，砂岩沉积物的颗粒组成并不是像碳酸盐岩沉积物一样反映原始沉积环境，而是取决于最终形成沉积地域内的物源情况、气候条件和构造演化［5～8］。

1.2 储层孔隙结构变化的影响

碳酸盐岩储层孔隙结构较砂岩储层孔隙结构要复杂很多，其类型可分为原生孔隙和次生孔隙。其中，原生孔隙包括粒间孔隙、粒内孔隙、晶间孔隙、铸模孔隙、网格孔隙、骨架孔隙、遮蔽孔隙、溶孔、溶洞、溶沟、角砾孔隙、钻孔孔隙、潜穴孔隙、收缩孔隙、裂缝；次生孔隙包括生物溶蚀孔隙和化学溶蚀孔隙。相比于砂岩沉积物，碳酸盐岩沉积物孔隙结构存在更多不确定性和复杂性［9］。在次生孔隙形成过程中，生物来源不同对粒间孔隙、遮蔽空隙和骨架孔隙的影响都是不同的。例如，生物活动会增加钻孔孔隙、潜穴孔隙和生物溶蚀孔洞的数量；而化学反应对成岩过程中次生孔隙影响也很严重。

1.2.1 溶蚀作用产生的次生孔隙

在埋藏早期，碳酸盐岩储层孔隙流体中的化学成份和化学特征极易产生变化，如盐度变化、温度变化和二氧化碳含量变化等，其溶蚀作用随之发生变化。在快速埋藏过程中，有机质成熟演化和泥页岩脱水作用所产生的溶蚀性流体也有可能导致溶蚀作用。在埋藏过程中，如果灰岩与地质不整合相连并接触大气降水，溶蚀作用也有可能会发生［10］。

1.2.2 白云岩化作用产生的次生孔隙

由白云岩化作用产生的次生孔隙所占主导的白云岩储层，多沉积于潮上带至常规海相层序的沉积环境中，形成这种储层孔隙的原因是发生在晚期成岩作用的白云岩化和随之产生的粒间孔隙。白云岩化作为一种方解石的置换作用，所形成的固态孔隙格架在某种程度上可以减少后期压实作用对孔隙空间的影响。白云岩化作用对孔隙空间的影响，不同的学者也有不同见解：①Murray［11］通过试验证明，不同程度白云岩化作用对孔隙度影响是不同的。在他的试验中，白云岩化作用早期，随着白云岩化作用增强，孔隙度呈下降趋势；直到白云岩化作用进行到中期，即50%的方解石被白云石置换后，孔隙度才随着白云岩化作用进一步增强而增加。②Weyl［12］认为如果白云岩化作用通过一定数量方解石置换得到同等数量的白云石，那么在从方解石到白云石的转化过程中，白云石会因为与方解石相对比重的差异而导致总体孔隙度会有约13%的增加。③Enos等［13］则认为，在潮坪带和类似的沉积环境中，如果白云岩化作用比压实作用更早发生，灰岩中原生孔隙的增加有可能超过60%。④笔者更赞成Purser［14］的观点，白云岩化作用对孔隙空间的影响与原生灰岩的特征有关。如果成岩作用发生在碳酸钙缺乏运移情况下，孔隙度会随着白云岩化作用的增强而增加。

2 碳酸盐岩储层产能评价方法

在碳酸盐岩产能评价方法中，不同理论学说通过研究不同沉积环境和物源所得到的试验结果，用来指导评价处于不同构造条件、物源运输和沉积环境下的储层。下面将对应用于产能评价的主要技术方法，根据不同识别精度分辨率进行简要评介。

2.1 碳酸盐岩储层产能评价主要技术方法

在勘探开发不同阶段碳酸盐岩储层产能评价的主要技术方法见表1。

1）岩心分析 在实际勘探开发中，岩心分析测试是非常重要和必要的。岩心数据是提供目的层具体性质和特征的唯一确切可见数据。通过精细岩心分析，可以观察目的层岩性、构造、沉积结构和含油性特征等。针对岩心薄片所做的一系列观测分析，可以得到岩石具体物理特征，如孔隙度、渗透率、毛细管压力、油水饱和度数据等，这在产能评价过程中极为重要。

表1 碳酸盐岩储层不同阶段产能评价主要技术方法

2）地层测试 地层测试是通过附于钻杆或油管之上的地层测试仪器对储层产能、温度和即时地层压力所进行的测量，同时可以获得在生产流动状态下的地层流体样本。地层测试可以直接有效地验证油气藏的存在和质量，其中包括含油面积、油气（水）接触边界等。并能通过分层测试得到具体的产层流体特征参数、油气藏驱动类型。地层测试主要包括中途测试和完井测试或套管测试。地层测试是对前期所进行的一系列测量、试验做最后的证明。

3）裸眼录井 裸眼录井是为所有产能分析提供综合校准的技术方法。对于储层孔隙度、渗透率和岩石类型等物性特征，只有通过裸眼录井才能得到连续记录。裸眼电缆测井记录了地层本身的电阻率、地层体积密度、天然的和后期的放射性、含油（气）饱和度等，大部分测井技术都是通过记录这些特征来检测储层中的有机质含量。

4）泥浆录井 泥浆录井是借助钻井中循环的泥浆和钻屑而进行直接连续监测和计算储层相关参数的过程。这一过程包括对钻屑的物理测试、描述和与钻井数据的对比关系。泥浆录井是针对岩石类型和所含流体成份进行的综合分析，其技术优势在于使钻屑的实际地层分析在半连续基础上具有可行性，并能在未开发时预测钻井过程中可能发生的问题。

5）随钻测量 越来越多的地层特征和数据是通过运用特殊钻具在钻进过程中随钻测量得到的。在需要严格控制钻进路径的定向井中，随钻测量方法尤为重要。因为在定向井中，需要运用即时地层特征来计算地层压力并确定套管封固位置。另外，随钻测量是紧随钻头钻进之后即时进行的，所以随钻测量技术方法受井下环境影响更小，更有利于精确数据计算。

2.2 碳酸盐岩储层不同分辨率的产能评价方法

在产能评价过程中，理想顺序是，先由卫星航空照片得到总体地形构造、有利区块面积等；之后再通过地震、重力和磁力分析研究出有利区块的构造格局，如储集层深度、位置、圈闭形态等；然后进行随钻测量、泥浆录井、地层测试；同时，在钻井钻进过程中进行测井和岩心采样，从中分析研究目的层流体含量及性质。其中，泥浆录井分析和地层测试可以预测具有生产潜力的优势地层及储量和产能；而岩心分析和测井数据则可以得到更为详尽的储集层和流体定性分析资料。因此，在实际勘探开发中，也可以通过使用不同分辨率数量级的技术方法（表2）进行产能评价，以达到不同的评价期望和效果。

3 结 语

在勘探开发碳酸盐岩储层过程中，针对储层产能评价的方法和技术显得尤为重要。但是，相比于砂岩储层，碳酸盐岩储层的产能影响因素较多，难以建立某种特定的评价模型，要针对不同的原生生物影响、孔隙结构变化等因素进行单独的分析和研究，并加以不同识别精度（分辨率数量级）技术方法，以达到不同程度的评价期望和评价效果。

表2 碳酸盐岩储层不同分辨率的产能评价方法

［1］Milliman J D.Marine carbonates.part 1，recent sedimentary crbonates［M］.New York：Springer Verlag，1974.

［2］Wilson J L.Carbonate facies in geologic history［M］.New York：Springer Verlag，1975.

［3］Lees A.Possible influence of salinity and temperature on modern shelf carbonate sedimentation［J］.Marine Geology，1975，19：159～198.

［4］Folk R L.Petrology of sedimentary rocks［M］.Austin：Hemphills Bookstore，1968.170.

［5］Krynine P D.Petrographic sudies of variations in cementing material in the oriskany sand［J］.Mineral Industry Experiment Station Bulletin，1941，33：108～116.

［6］Folk R L.The distinction between grain size and mineral composition in sedimentary rock nomenclature［J］.Journal of Geology，1954，62：344～359.

［7］Pettijohn F J.Sedimentary rocks［M］.New York：Harper Brothers，1957.

［8］Blatt H.Sedimentary petrology［M］.San Francisco：Freeman and Sons，1982.

［9］Choquette P W，Pary L C.Geologic nomenclature and cassification of porosity in sedimentary carbonate［J］.American Association of Petroleum Geologists Bulletin，1970，54：207～250.

［10］Saller A H，Budd D A，Harris P M.Unconformities and porosity development in carbonate strata：ideas from a Hedberg conference［J］.American Association of Petroleum Geologists Bulletin，1994，78：857～872.

［11］Murray R C.Origin of porosity in carbonate rocks［J］.Journal of Sedimentary Petroleum，1960，30：59～84.

［12］Weyl P K.Porosity through dolomitisation［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1960，30：86～90.

［13］Enos P，Sawatsky L H.Pore networks in holocene carbonate sediments［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1981，51：961～986.

［14］Purser B H，Brown A，Nature A.Origins and evaluation of porosity in dolomites［A］.Purser B.Dolomites［C］.International Association of Sedimentologists Special Publication，1994.

［编辑］ 宋换新

53 The Influential Factors of Carbonate Reservoirs and Their Productivity Evaluation Methods

FAN Jin－lu （Authors Address：School of Earth Atmosphere and Environmental Sciences，Manchester University，Manchester M139PL，UK）

In allusion to the aspects of influence of protist activity and pore structural changes in carbonate reservoirs，the complexity of productivity evaluation on carbonate reservoirs were analyzed，the methodologies of the productivity evaluation were evaluated under different recognition accuracies.It was considered that the important factors determining the property and quality of carbonate reservoirs included the influence of organism activity at initial stage and the pore structural changes at the late stage，as well as the secondary pore structure induced by erosion and dolomitisation.In the practice of productivity evaluation，based on different evaluation purposes，it is beneficial for obtaining more ideal results by using the methodologies with different accuracies.

carbonate；reservoir；productivity evaluation；evaluation method；influential factor

book=373,ebook=373

TE122.24；TE155

A

1000－9752（2012）07－0053－04

2012－03－20

樊金鹿（1988－），女，2011年大学毕业，硕士生，现主要从事石油地质方面的研究和学习。