鄂尔多斯盆地镇原地区长8油层组超低渗储层孔隙结构特征

胡作维，李云，王海红，侯长冰，王昌勇，刘犟

鄂尔多斯盆地镇原地区长8油层组超低渗储层孔隙结构特征

胡作维1，李云1，王海红2，侯长冰2，王昌勇1，刘犟1

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都610059；2.中国石油长庆油田分公司超低渗透油藏第四项目部，甘肃庆阳745100）

孔隙结构特征作为油气勘探与开发中必不可少的重要基础资料，日益成为油气储层综合评价和油气藏精细描述中不可或缺的组成部分。根据岩石薄片、常规物性及高压压汞等分析结果，系统地研究了鄂尔多斯盆地镇原地区长8油层组超低渗储层的孔隙结构特征，并对其进行了分类评价。结果表明：镇原地区长8油层组岩石类型主要为富含长石和岩屑砂岩，总体属于低孔、超低渗储层，其喉道半径较小，产油能力较低，驱油效率不高，喉道分布的集中程度和均匀程度较差，粗细喉道分异性较强；砂岩孔隙结构可分为好、较好、中等、较差和差5类，其中中等和较差孔隙结构是镇原地区长8油层组中最为典型的孔隙结构类型。

砂岩储层；超低渗储层；孔隙结构；长8油层组；鄂尔多斯盆地

0 引言

镇原地区位于鄂尔多斯盆地西南部，面积约6 000 km2，构造上位于伊陕斜坡西南部及天环坳陷南段（图1），整体构造平缓［1］。镇原地区中生界延长组属于典型的陆缘近海湖泊碎屑岩沉积体系［2-3］，其中长8油层组属于浅水辫状河三角洲沉积体系［4-5］。经过数十年的集中勘探，已经证实镇原地区长8油层组（尤其是长81小层）具有良好的油气勘探潜力［6］，并已发现了桐川、太白梁等油藏富集区。然而，目前镇原地区仍属于油气勘探程度相对较低的地区，也因其长8油层组的油藏具有面积大、丰度低、超低渗及非均质性较强等特点而没有取得重大突破。前人已经对镇原地区长8油层组进行了较为深入的研究，包括沉积环境［7-10］、砂体类型［11］、层序地层［12］、油源对比与石油运聚机理［13-16］及储层特征等［6，14，17-18］，但对储层孔隙结构缺乏清晰的认识。近年来，石油地质学家越来越重视超低渗砂岩储层评价中孔隙结构分析的应用［19-22］。笔者利用薄片鉴定、常规物性及高压压汞等分析资料，深入研究镇原地区长8油层组的储层孔隙结构，系统总结储层的孔隙结构类型及其特征和分类，对提高鄂尔多斯盆地镇原地区长8油层组的油气勘探开发具有一定的借鉴作用。

图1 鄂尔多斯盆地构造分区图[1]Fig.1 Tectonic zoning map of Ordos Basin

1 砂岩类型与物性特征

镇原地区长8油层组储层砂岩主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，粒度大多为细至中粒，分选和磨圆度中等，颗粒支撑，孔隙式—接触式胶结，胶结物主要为绿泥石、方解石、自生石英、高岭石、伊利石、白云石和菱铁矿等，其中绿泥石、方解石和自生石英的平均体积分数均大于1%，杂基以伊利石为主，体积分数较低，一般为2%～3%。总体具有成分成熟度较低、结构成熟度中等偏高的特点，表明镇原地区长8油层组距物源区较近，具有近物源快速堆积和环境能量较高的三角洲沉积性质［4，8］。根据薄片鉴定和扫描电镜分析结果，认为镇原地区长8油层组砂岩储层的储集空间主要为剩余原生粒间孔（图版Ⅰ-1、图版Ⅰ-2），其次为粒间溶孔（岩屑和长石颗粒边缘溶孔，图版Ⅰ-3）、粒内溶孔（岩屑和长石粒内溶孔，图版Ⅰ-4、图版Ⅰ-5）和铸模孔（长石铸模孔，图版Ⅰ-6），部分砂岩储层中发育颗粒边缘缝、构造缝及少量溶蚀缝。由于多数粒间孔属于沉积原生成因，因而沉积相是储层砂岩储集空间的主要控制因素。镇原地区长8油层组砂岩储层的孔隙度介于0.80%～18.76%，主要分布于6%～12%，平均为9.4%；渗透率介于0.001～22.350 mD。主要分布于0.02～0.60 mD，平均为0.815 mD，孔隙度与渗透率之间存在明显的正相关性：φ=0.010 8×e0.3548K，相关系数为0.834，反映其渗流性能主要依赖于砂岩中基质孔隙与喉道，因而镇原地区长8油层组总体属于低孔、超低渗储层。

2 孔隙结构特征

2.1定量参数特征

2.1.1 排驱压力

镇原地区长8油层组储层砂岩排驱压力为0.05～8.00 MPa，平均为1.3 MPa，但以＜3 MPa为主，由于排驱压力＜1 MPa以下的样品所占比例超过了50%［图2（a）］，因而多数样品具有相对较低的排驱压力。同时，与排驱压力相对应的最大连通喉道半径为0.09～14.70 μm，平均为2.01 μm，由于最大连通喉道半径为0.1～4.0 μm的样品所占比例超过了90%［图2（b）］，因而多数样品的最大连通喉道半径小于4 μm。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩的最大连通喉道较为集中且相对较细，反映了储层总体物性较差。

图2 孔隙结构定量参数直方图Fig.2 Histograms of the quantitative parameters of pore structure

2.1.2 中值压力

镇原地区长8油层组储层砂岩中值压力介于1.34～94.06 MPa，平均为20.71 MPa，主要分布于1.34～20.00 MPa，由于中值压力＞20 MPa的样品所占比例超过了30%［图2（c）］，因而多数样品具有较高的中值压力。同时，与中值压力相对应的中值喉道半径为0.01～0.55 μm，平均为0.13 μm，总体较为分散，由于中值喉道半径为0.01～0.15 μm的样品所占比例超过了70%［图2（d）］，因而多数样品的中值喉道半径均在0.15 μm以下。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩的中值喉道半径细小，反映了储层产油能力较低。

2.1.3 最大汞饱和度

镇原地区长8油层组储层砂岩最大汞饱和度介于55.56%～99.36%，平均为88.76%，主要分布于80%～100%，由于超过40%的样品其最大汞饱和度可达95%以上［图2（e）］，因而多数样品具有较高的最大汞饱和度。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩的最大汞饱和度较高，反映了在类似的最高进汞压力条件下储层的非汞饱和微喉道的体积较小。

2.1.4 汞退出效率

镇原地区长8油层组储层砂岩汞退出效率为27.46%～73.46%，平均为46.25%，由于汞退出效率为40%～55%的样品所占比例接近70%［图2（f）］，因而多数样品具有较高的汞退出效率，甚至个别样品的汞退出效率可达70%以上。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩的汞退出效率较高，反映了在水驱油时储层具有较好的驱油效率，但镇原地区长8油层组储层砂岩的弱亲油性会对驱油效率有一定影响。

2.2统计参数特征

2.2.1 平均喉道半径及分选系数

镇原地区长8油层组储层砂岩平均喉道半径介于0.02～2.83μm，平均为0.42μm，主要分布于0.08～0.75 μm，由于平均喉道半径＜0.25 μm的样品所占比例接近50%［图3（a）］，因而多数样品具有较小的平均喉道半径。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩的平均喉道半径较小，反映了储层喉道半径集中分布在微细喉道的范围。

镇原地区长8油层组储层砂岩中喉道分选系数介于1.75～4.95，平均为2.83，主要分布于2.0～3.5，由于个别样品的喉道分选系数接近5［图3（b）］，因而多数样品具有较大的喉道分选系数。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩喉道分选系数相对较大，反映了储层喉道大小分选差，分布不集中，均质性总体较差。

图3 孔隙结构统计参数分布直方图Fig.3 Histograms of the statistic parameters of pore structure

2.2.2 变异系数

镇原地区长8油层组储层砂岩中喉道变异系数介于0.12～0.61，平均为0.26，主要分布于0.15～0.30，仅个别样品的喉道变异系数超过了0.5［图3（c）］，因而多数样品具有相对较小的喉道变异系数。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩喉道变异系数相对较小，反映了储层喉道大小均匀程度及孔隙结构均较差。

2.2.3 峰态

镇原地区长8油层组储层砂岩中喉道峰态介于1.37～4.05，平均为2.18，主要分布于1.50～2.75，个别样品的喉道峰态超过了4［图3（d）］，因而多数样品具有相对较大的喉道峰态。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩喉道大小分布曲线的尖锐程度较高，反映了储层喉道多集中分布于某一半径区间范围内。

2.2.4 喉道歪度

镇原地区长8油层组储层砂岩中喉道歪度介于-0.34～1.95，平均为1.01，主要分布于0～1和1.25～1.75［图3（e）］，因而多数样品的喉道歪度相对较大，样品喉道歪度之间的差别也较大。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩喉道的歪度处于正偏—强正偏的程度，反映了储层喉道大小相对于平均喉道半径更偏向于大喉道。

2.2.5 结构系数

镇原地区长8油层组储层砂岩中喉道结构系数介于0～8.43，平均为0.62，主要分布于0～1.5，由于喉道结构系数＜0.5的样品所占比例超过了75%［图3（f）］，因而多数样品的喉道结构系数相对较小。总体来看，镇原地区长8油层组储层砂岩喉道结构相对较好，反映了储层喉道迂曲度较低。

3 综合评价

笔者选取了镇原地区长8油层组储层砂岩样品的14个孔隙结构参数变量进行Q型聚类分析（Ward离差平方和法，以d=5为标准），并将这些储层砂岩的孔隙结构分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ共5类（表1）。

Ⅰ类：具有物性较好、排驱压力和中值压力低、平均喉道半径大、喉道变异系数大、喉道峰态较大及喉道歪度稍正偏等特点（表1、图4）。然而，该类样品喉道分选系数和结构参数较大，且汞退出效率低，反映了其喉道大小分布不集中，喉道弯曲度和迂曲度大，驱油效率不高。该类孔隙结构类型以粗喉道为主，喉道连通性较好，但仅集中分布在镇原地区东部的个别钻井中（图5）。

Ⅱ类：具有物性好、排驱压力和中值压力较低、平均喉道半径较大、喉道变异系数较大、喉道峰态中等及喉道歪度正偏等特点（表1、图4）。然而，该类样品喉道分选系数较大，结构参数较大，汞退出效率较低，反映了其喉道大小分布相对不集中，驱油效率不高。该类孔隙结构以中喉道为主，喉道连通性较好，主要分布在镇原地区的南部和中部的偏北方向（参见图5）。

表1 孔隙结构综合分类统计表Table 1 Statistics of the comprehensive classification of pore structure

图4 不同孔隙结构类型典型压汞曲线Fig.4 Typical capillary pressure curves of different types of pore structure

图5 不同孔隙结构类型分布图Fig.5 Regionaldistributionofdifferenttypesofporestructure

Ⅲ类：具有物性中等、排驱压力和中值压力中等、平均喉道半径中等、喉道分选系数小、喉道峰态小及汞退出效率高等特点（参见表1和图4）。然而，该类样品喉道变异系数小，喉道歪度弱正偏，结构参数中等，反映喉道大小分布均匀程度较差，大喉道比例较低，喉道弯曲度和迂曲度较大。该类孔隙结构以细喉道为主，喉道连通性中等，集中分布在镇原地区中部和东部，同时还有部分样品分布在镇原地区西南部（参见图5）。总体来看，该类孔隙结构是镇原地区长8油层组储层砂岩中典型的孔隙结构之一。

Ⅳ类：具有物性（尤其渗透率）较差、排驱压力和中值压力较高、平均喉道半径较小、喉道分选系数较小、喉道歪度强正偏及结构参数较小等特点（参见表1和图4）。然而，该类样品喉道变异系数较小，喉道峰态大，汞退出效率较低，反映了其喉道大小分布均匀程度较差，喉道多集中分布于某一半径区间，驱油效率不高。该类孔隙结构以细喉道为主，喉道连通性中等，集中分布在镇原地区中部和北部，同时部分样品分布在镇原地区东南部（参见图5）。总体来看，该类孔隙结构也是镇原地区长8油层组储层砂岩典型的孔隙结构之一。

Ⅴ类：具有物性（尤其渗透率）最差、排驱压力和中值压力最高、平均喉道半径最小、喉道分选系数大、喉道变异系数最大、喉道峰态稍大及喉道歪度较强正偏等特点（参见表1和图4）。然而，该类样品喉道结构参数小，汞退出效率较高，反映了其喉道（多数为细、微喉道）的弯曲度和迂曲度小，驱油效率较高。该类孔隙结构以细、微喉道为主，喉道连通性差，集中分布在镇原地区中部和西部（参见图5）。

4 结论

（1）镇原地区长8油层组储层主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，总体属于低孔、超低渗储层。

（2）镇原地区长8油层组储层砂岩的排驱压力、中值压力较高，平均喉道半径较小，主要集中在微细喉道的范围，总体喉道半径较小，产油能力较低，驱油效率不高。

（3）镇原地区长8油层组储层砂岩喉道的分选系数较大、变异系数较小、峰态和歪度较大以及结构系数较小，总体喉道分布的集中程度和均匀程度较差，粗细喉道分异性较强。

（4）镇原地区长8油层组储层砂岩孔隙结构可分为5类：Ⅰ类为好；Ⅱ类为较好；Ⅲ类为中等；Ⅳ类为较差；Ⅴ类为差。其中，Ⅲ类和Ⅳ类孔隙结构是镇原地区长8油层组中最为典型的孔隙结构类型。

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图版Ⅰ

（本文编辑：杨琦）

Pore structure characteristics of ultra-low permeability reservoirs of Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area,Ordos Basin

HU Zuowei1，LI Yun1，WANG Haihong2，HOU Changbing2，WANG Changyong1，LIU Jiang1
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.The Fourth Section of Ultra-low Permeability Reservoirs，PetroChina Changqing Oilfield Company，Qingyang 745100，Gansu，China）

As important basic data for petroleum exploration and development,the characteristics of pore structure increasingly became an indispensable part in the comprehensive evaluation and fine description of the oil and gas reservoirs.Based on the analysis of thin sections,routine physical properties and high-pressure mercury injection,this paper systematically studied the characteristics and comprehensive classification of the pore structure of the ultra-low permeability reservoirs of Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area,Ordos Basin.The results showthat the reservoir sandstones are characterized byfeldspar and lithic-rich sandstone types,low-porosityand ultra-lowpermeability,microfine sizes ofpore-throat radius,lowcapacityofoil production,not high efficiencyofoil displacement,poor concentration and uniformityofpore-throat sizes,and strongdifferentiation between coarse-throats and fine-throats.The pore structure of reservoir sandstones can be divided into five types:good,slightly good,moderate,slightly poor and poor types.The moderate and slightlypoor types are the most typical types ofthe pore structure.

sandstonereservoir；ultra-lowpermeabilityreservoir；porestructure；Chang8oilreservoirset；OrdosBasin

TE122.2+3

A

1673-8926（2014）02-0015-06

2013-10-20；

2013-12-20

国家“十二五”重大科技专项“鄂尔多斯盆地延长组低孔渗储层特征及相对高渗储层形成控制因素”（编号：2011ZX05001-004-002）资助

胡作维（1981-），男，博士，副教授，主要从事石油地质方面的科研与教学工作。地址：（610059）四川省成都市成华区二仙桥东三路1号成都理工大学沉积地质研究院。E-mail：huzuowei@foxmail.com。