鄂尔多斯盆地姬塬油田长8储层微观孔隙结构特征

2013-05-10李永胜刘学刚章志锋

石油化工应用 2013年4期

李永胜，刘学刚，章志锋，王荣

（1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710021；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710021；3.中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

姬塬油田位于陕西省定边县、吴起县和宁夏盐池县境内。工区总面积9 792.64 km2。区域构造位置横跨陕北斜坡与天环坳陷中部，构造平缓。区内长8储层属于三角洲沉积体系，发育大面积储集砂体。孔隙结构是影响并决定储层微观孔喉内流体流动和油气运移的重要地质条件，加强储层微观特征的研究，对油气田的开发相当重要。本文通过物性分析、薄片鉴定、扫描电镜、毛管压力曲线等资料对姬塬油田长8储层微观孔隙结构特征进行深入研究。

1 岩石学特征

通过对431个砂岩样品薄片鉴定结果统计分析，姬塬油田长8储层砂岩岩性主要以长石岩屑砂岩为主，其次是岩屑长石砂岩和岩屑砂岩。碎屑颗粒大多具细粒结构，夹少量的中粒碎屑和粉砂级碎屑，颗粒以次棱角状为主，分选性总体上为中等，结构成熟度低到中等。碎屑组分中石英类占29.1%，长石类占26.74%，火山岩岩屑占8.88%，变质岩岩屑占15.06%，沉积岩岩屑占0.14%。填隙物以绿泥石、铁方解石、水云母、高岭石、硅质等为主。从砂岩组分来看，研究区砂岩成分成熟度较低。

图1 姬塬油田长8储层砂岩岩石类型三角图

2 储层物性特征

通过对姬塬油田长8储层335块岩石样品的孔渗测试结果进行分析汇总，得出该区长8储层的大部分岩石样品的孔隙度分布在5%～15%，占所测样品的85.67%（见图2a）；渗透率绝大部分小于1.0 mD，占所测样品的83%（见图2b）。上述物性数据表明，该区长8储层整体上属于低孔、超低渗储层。孔隙度和渗透率具有较好的正相关性（见图2c）。

3 储层微观孔隙结构特征

3.1 孔隙类型及组合特征

对研究区所取样品的铸体薄片和扫描电镜分析表明，姬塬油田长8砂岩储集空间主要有粒间孔（见图3a）、长石溶孔（见图 3b）、岩屑溶孔（见图 3c）、微裂隙、晶间孔（见图3d）等类型（见表1），其中粒间孔和长石溶孔是区内最主要的孔隙类型。孔隙组合类型以溶孔-粒间孔和微孔型为主。

表1 姬塬油田长8储层各类孔隙参数特征

3.2 孔喉分布特征

图3 孔隙类型图

据薄片孔隙特征资料统计，研究区长8储层孔隙相对较小。大孔隙（平均孔径>100 μm）在该区内分布较少占1.37%，细孔隙（平均孔径0.5～10 μm）和中孔隙（平均孔径 50～100 μm）分别占18.85%和12.30%，小孔隙（平均孔径10～50 μm）分布相对较多，占总孔隙的67.49%，为研究区最主要的孔隙类型。喉道为连通孔隙的狭窄通道。按平均喉道半径，可以将喉道分为粗喉（>3.0 μm）、中细喉（1.0～3.0 μm）、细喉（0.5～1.0 μm）、微细喉（0.2～0.5 μm）和微喉（<0.2 μm）5 种类型。据统计，研究区长8储层的平均喉道半径分布在 0.06～5.74 μm，平均值为 0.24 μm，为微喉和微细喉道类型。因此，研究区长8储层整体上属细小孔、微喉和微细喉道类型。

3.3 微观孔隙结构特征

毛管压力曲线常用来定性和半定量描述储层的微观孔隙结构特征，包括岩石所具有的孔隙和喉道的几何形态、大小、分布及其连通状况。常用的孔隙结构特征参数有：排驱压力、中值压力、最大进汞饱和度、最大连通孔喉半径、平均喉道半径、分选系数、变异系数、歪度等。

3.3.1 排驱压力排驱压力是划分岩石储集性能好坏的主要参数之一，与孔隙度、渗透率具有较好的负相关性。随着排驱压力的减小，储层孔隙度和渗透率增大（见图4a）。研究区长8储层排驱压力一般在0.5～5 MPa（见图4b）约占分析样品的77%，少数样品排驱压力高达14 MPa，从频率分布图可以看出，具有较高排驱压力值的样品占绝大多数，说明储层渗透性较差。

3.3.2 中值压力中值压力主要反映储层岩石的孔渗性，与孔渗参数呈一定的负相关性（见图5a）。该值越小，岩石的孔隙度和渗透率越好，产油能力越强。姬塬油田长8储层中值压力集中分布在2～20 MPa（见图5b），所占比例超过了80%，个别样品高达44 MPa。这说明长8储层储集岩岩性致密，渗流能力弱。

3.3.3 最大进汞饱和度最大进汞饱和度与物性呈正相关性（见图6a）。最大进汞饱和度越小，岩石中未被汞所饱和的孔喉体积越大，孔喉的连通性越差；最大汞饱和度越大，岩石中未被汞所饱和的孔喉体积越小，孔喉的连通性越好。姬塬油田长8储层砂岩的最大进汞饱和度集中分布在60%～80%（见图6b），所占比例约60%。这一参数反映出该储层的孔喉连通性中等。

3.3.4 最大连通孔喉半径最大连通孔喉半径与孔渗呈明显的正相关性（见图7a）。最大连通孔喉半径越大，储层岩石的物性越好。在分析的样品中最大连通孔喉半径集中分布在0.2～1 μm（见图7b），占所测样品的68%，表明姬塬油田长8储层砂岩的孔隙最大连通孔喉相对较细，总体物性较差。

3.3.5 平均喉道半径平均喉道半径与孔渗参数呈正相关性（见图8a）。平均喉道半径越大，储层岩石的物性越好。在分析的样品中平均喉道半径集中分布在小于0.5 μm的范围内，占所测样品的97%（见图8b），表明姬塬油田长8储层砂岩平均喉道相对较细，以微喉道和微细喉道为主。

3.3.6 分选系数分选系数用来描述喉道大小的分选程度，与物性参数呈良好的正相关性（见图9a），分选系数越大，孔喉分选越差，物性反而越好。这就说明在低渗透储层中，以微细喉道为主，当具有一定量的较大孔喉时，孔喉分选性变差，而储集性相对变好。孔喉分选系数主要集中分布在 1～2（见图9b），表明该区长8储层喉道分选系数相对偏大，分选较差。

3.3.7 变异系数变异系数反映储集层岩石孔隙结构的好坏，与物性呈良好的正相关性（见图10a）。一般来说，该值越大，储集岩的孔隙结构越好。该区长8储层的变异系数主要集中分布在0.1～0.2（见图10b），约占64%，说明孔隙结构较差。

3.3.8 歪度歪度表示孔喉富集位置的一个参数，与物性参数不具备相关性（见图11a）。孔喉歪度越小，岩石孔喉大小分布则越偏于小孔，孔喉歪度越大，岩石孔喉大小分布则越偏于大孔。该区长8储层砂岩中孔喉歪度主要集中分布在-1～0.5，约占87%（见图11b）。因而多数样品的孔喉分布相对于平均值属细歪度，偏小孔。

3.4 毛管压力曲线分类

毛管压力曲线能够比较直观地反映储层的孔隙结构，不同的毛管压力曲线代表不同的孔隙结构类型。研究区样品的毛管压力曲线和平均毛管压力曲线总体上表现出较高的排驱压力、略细歪度，孔喉分选性较差。结合前人对鄂尔多斯盆地延长组孔隙结构分类标准和研究区长8储层排驱压力、饱和度中值半径、平均喉道半径等微观孔隙结构特征参数，将研究区内长8储层毛管压力曲线分为四类（见图12），主要以I类和II类为主。

I类：I类曲线以黄81井长8毛管压力曲线为代表。曲线有一个明显的平台，相对偏向于横坐标。样品孔隙度为15.6%，渗透率为6.53 mD，排驱压力为0.16 MPa，饱和度中值压力为3.79 MPa，平均喉道半径为0.5 μm。此类曲线的排驱压力和中值压力均较低，渗透率高，孔喉类型为中孔、细喉型，储层的孔隙结构和渗流能力好。

II类：II类曲线以黄215井长8毛管压力曲线为代表。曲线相对于I类曲线在纵向上稍有抬升。样品孔隙度为11.5%，渗透率为0.38 mD，排驱压力为0.89 MPa，饱和度中值压力为15.91 MPa，平均喉道半径为0.2 μm。此类曲线反映的储层微观孔隙结构各项参数都没有I类好，孔喉类型为小孔、微细喉型，表明储层的孔隙结构和渗流能力中等。

III类：III类曲线以罗103井长8毛管压力曲线为代表。曲线相对于II类曲线在纵向上稍有抬升，横向上变短。样品孔隙度为6%，渗透率为0.04 mD，排驱压力为4.60 MPa，饱和度中值压力为31.07 MPa，平均喉道半径为0.1 μm。此类曲线反映的储层微观孔隙结构各项参数都没有前2类好，孔喉类型为小孔、微喉型，表明储层的孔隙结构和渗流能力差。

IV类：IV类曲线以黄133井长8毛管压力曲线为代表。曲线为陡坡状，偏向于右上方。样品孔隙度为2.8%，渗透率为0.02 mD，排驱压力为12.89 MPa，平均喉道半径为0.1 μm。此类曲线反映的储层孔隙结构和渗流能力差，为非有效储层。