演武-镇原地区长7油层组孔隙结构特征分析

何维领，罗顺社，李昱东，李梦洁，刘章浩

(1.长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100；2.非常规油气湖北省协同创新中心；3.中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室；4.中国石油集团测井有限公司油气评价中心；5.中国石油西部钻探吐哈录井工程公司)

演武-镇原地区长7油层组孔隙结构特征分析

何维领1，罗顺社2,3，李昱东1，李梦洁4，刘章浩5

(1.长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100；2.非常规油气湖北省协同创新中心；3.中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室；4.中国石油集团测井有限公司油气评价中心；5.中国石油西部钻探吐哈录井工程公司)

摘要：为了更详细和系统地对鄂尔多斯盆地西南部演武-镇原地区延长组长7油层组储层质量进行评估和预测，运用宏观与微观研究相结合的方法，以物性、铸体薄片、阴极发光、扫描电镜及压汞等实验室数据为基础，对储层孔隙结构特征进行描述、分析和精细解剖，并讨论其对储层储渗能力的控制与影响作用。综合研究结果表明，长7油层组孔隙类型以原生粒间孔为主，其次为长石溶孔和岩屑溶孔；孔隙结构以中、小孔-细喉组合的为主，微孔-微喉型组合次之；原生孔隙、次生孔隙和微裂缝共同控制了储层的储渗能力。

关键词：鄂尔多斯盆地；孔隙结构；成岩作用

鄂尔多斯盆地延长组长7油层组储层致密，渗透率一般小于0.3×10-3μm2，按照赵靖舟、赵继勇等学者的研究分类，划归为超低渗透-致密储层，属于致密油储层的范畴[1-2]。

本文将对演武-镇原地区延长组长7油层组的超低渗透-致密储层发育的主要孔隙类型的结构特征及其对储层的影响作用进行讨论，以期对储层的微观特征进行精细研究，进而为优质储层的识别和预测、油气田开发方案的实施和调整以及提高油气采收率提供科学依据、发挥指导性作用。

1区域地质背景

研究区位于鄂尔多斯盆地西南部，北起合道，南至泾川，西抵平凉，东达庆阳，总面积约4 500 km2，区域构造上东西横跨天环坳陷的南端，衔接西缘逆冲带和伊陕斜坡。三叠系延长期主要以三角洲-湖泊沉积体系为主，三角洲平原部分相对不发育，长7亚期为典型的近源浅水辫状河三角洲前缘和半深湖-深湖陆相沉积环境[3-5]。陆相近缘短渠的碎屑沉积物岩石类型以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，含有极少量的岩屑砂岩和长石砂岩，岩屑含量达到27.42%，成分成熟度偏低，分选中等、磨圆较差，结构成熟度达到中等-较好的级别[6]。研究区东部及东北部属于半深湖-深湖沉积环境，紧邻盆地最富集的优质烃源岩生烃中心，区域发育具有鲍马序列层序的浊流沉积和块状无层理的砂质碎屑流沉积，其中后者是研究区重要优质储集砂体，配套有利的生储盖组合，是该区油气勘探的重要目标[7]。

2储集空间类型

通过铸体薄片、阴极发光、扫描电镜和压汞等分析化验数据分析发现，研究区延长组长7油层组的储集空间类型多样、孔径大小差异悬殊。按孔隙成因可分为原生孔隙、次生孔隙和裂缝三大类，孔隙类型可进一步细分为原生粒间孔、长石溶孔、岩屑溶孔、晶间孔、粒间溶孔以及微裂缝等(图1)。长7油层组属于孔隙型储层，原生粒间孔为主要的储集空间，平均面孔率为2.49%。

图1　演武-镇原地区延长组长7油层组孔隙类型统计

2.1原生孔隙

原生孔隙是在沉积阶段碎屑颗粒定向排列后，经构造调整、压实依然保存原始物理结构特征的储集空间，可分为原生粒间孔和原生粒间微孔，研究区长7油层组储层主要发育原生粒间孔。沉积碎屑颗粒中含量20.00%～63.95%的刚性石英颗粒以及在成岩阶段早期形成的绿泥石膜共同作用，坚固了储层内部结构，增强了储层抗压实能力[8-9]。因此，长7油层组的原生粒间孔一般多为刚性石英颗粒之间或石英颗粒与长石颗粒之间未被破坏的原始物理空间，由少量杂基充填，自生胶结物及岩屑成分少见，局部发育石英次生加大边和铁方解石胶结[10-11]，通常呈近三角形、棱角明显或部分明显的似多边形，颗粒边缘界限清楚，无明显的溶蚀表征。该类孔隙分布不均，具有较强的微观非均质性[12]，是造成长7油层组储层低渗透能力的重要因素之一。虽然受到后期构造、成岩等一系列地质改造作用的影响，原生储集空间大幅减小，但原生粒间孔仍占到孔隙总体积的61.67%，构成了长7油层组主要的储集空间。

2.2次生孔隙

次生孔隙是指沉积物受到一系列成岩后生作用改造而形成的再生孔隙，包括次生粒间孔和粒内溶孔，进一步细分为长石溶孔、岩屑溶孔、晶间孔、石英溶孔等。长石溶孔多为酸性斜长石和微斜长石(部分可见条纹长石)受解理及交代矿物的限制，在碱性环境中沿解理、裂隙、颗粒表面、颗粒内部以及喉道发育部位溶蚀而形成的孔隙，多成港湾状或海峡状等不规则形态，拓展了原生孔隙的空间，对储层的改造具有重要的积极作用。岩屑溶孔是不稳定的岩屑与周围环境中的流体发生反应的结果，但溶解后的岩屑具有双重作用：一方面可以疏通喉道，扩大孔隙体积；另一方面被溶解的物质发生再沉淀有可能堵塞喉道，影响渗流能力。晶间孔主要为重结晶作用的结果，常与微裂缝共生，分布较不均匀，只有在扫描电镜下才能依稀见到该类孔隙。由于石英具有稳定性强的特点，石英颗粒很难被碱性流体或有机酸溶解，因此，石英溶孔发育较不常见。长7油层组属于碱性环境的成岩作用，同时垂向上邻靠优质烃源岩，有利于次生孔隙的形成[13]。但是云母、凝灰质等物质的蚀变影响了有机酸的溶蚀作用，在一定程度上抑制了孔隙的演化，次生孔隙占孔隙总体积的37.75%左右，是研究区延长组长7油层组重要的储集空间。

2.3裂缝

在致密砂岩中常常发育一定数量的微裂缝，可分为构造裂缝和非构造裂缝(成岩裂缝、风化裂缝、压溶裂缝)两大类。研究区目的层段的储层主要为构造作用形成的微裂缝和云母层间缝，占总储集空间的0.58%。微裂缝是后期构造挤压或异常高压作用形成的微孔隙，有时可以贯穿颗粒。云母层间缝为白云母受到平行层理方向应力作用，疏松卷曲形成的层理缝。在低孔低渗储层中，微裂缝虽然对储集空间的贡献较小，但是作为连通孔隙的桥梁，为增加储层的渗流能力发挥了重要作用。

3孔隙结构特征

3.1孔隙结构参数特征

3.1.1孔喉半径及分布

从铸体薄片、扫描电镜、压汞资料等测试数据中发现，研究区长7油层组储层平均孔径为15.7 μm，储层孔隙大小主要以中孔、小孔为主，占孔隙总量的70%左右，其次为大孔，占孔隙总量的20%左右(图2)。喉道大小以微喉、微细喉为主，中值孔喉半径范围为0.03～0.81 μm，分选系数大部分在1.0～2.5之间，表明分选为中等-较差(图2、表1)。

图2　延长组长7油层组储层孔、喉类型分布频率

层位压汞值排驱压力/MPa中值压力/MPa中值孔喉半径/μm分选系数退汞效率/%长73长72长71平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值2.984.681.041.936.580.130.330.540.1215.2928.647.9012.1322.870.293.996.241.750.070.100.030.810.180.030.280.430.120.641.820.041.822.600.751.732.061.3932.9135.4228.5234.3840.7128.3831.3431.8130.86

3.1.2喉道类型

喉道是连通孔隙的重要桥梁，也是衡量渗流能力的决定性因素。研究区长7油层组压实作用和胶结作用普遍存在且程度强烈，铁方解石和铁白云石胶结是破坏孔隙和喉道的主要因素[14-15]，因此，孔喉连通性较好的孔隙缩小型喉道普遍不发育，主要见缩颈型喉道、片状喉道和弯状喉道三类。其中，缩颈型喉道常常与原生粒间孔相伴生，局部可能被杂基部分充填，总体上很好地连通了原生粒间孔，为孔隙的有效性及流体的渗流发挥了重要作用。片状和弯状喉道是研究区长7油层组最为发育的两类喉道。宏观上受燕山晚期及喜马拉雅山期构造运动影响，天环坳陷不断向东迁移，构造挤压在成岩作用阶段表现的极为突出[16]。强烈的压实作用使得微观上碎屑颗粒间孔隙大幅减小，呈线式、凹凸式及镶嵌式接触，严重消弱了喉道的疏导能力，是导致长7油层组低渗储层形成的重要因素。

3.1.3孔喉连通性

孔喉配位数和孔隙喉道比是反映孔喉连通性的重要参数。孔隙储集能力的有效与否直接受到与之相连通的喉道大小及数量的影响。孔喉配位数指每一个有效孔隙所沟通喉道的数目，是决定孔隙之间连通性的关键参数。长7油层组的孔喉配位数一般为1～4；原生粒间孔常见呈三角状，孔喉配位数2～3；粒间溶孔发育的区域不但溶蚀了长石颗粒，而且疏导了堵塞的喉道，孔喉配位数一般为2～4；粒内溶孔的配位数为1～2。孔隙喉道比则代表了具有连通关系的孔隙和喉道孔径大小的比值，与孔、渗物性呈负相关关系[17]。研究区目的层孔隙破坏严重，相对而言，喉道的缩小程度远大于孔隙减小的数量级，所以孔隙和喉道的半径相差较大，孔隙喉道比的值较高，也是导致本区储层低渗属性的根本原因之一。

3.2孔隙结构的分类

综合分析，研究区长7油层组的孔隙结构以孔隙型为主，少数为孔缝型，孔隙为大-中孔和小孔，喉道大小主要以微喉型和微细喉型为主，测试样品中微喉含量达75%以上，具有“相对大孔，绝对小喉”的特点。孔喉组合以中、小孔-微喉组合为主，其次为大孔-微喉、大孔-微细喉组合，进一步反映和揭示了长7油层组“相对高孔、绝对低渗”的致密储层特征[18]。

4对储层的控制作用

4.1原生孔隙的储渗作用

作为研究区延长组长7油层组最重要的储集空间，原生孔隙对于储层的贡献作用不仅体现在储集能力方面，对于渗流能力的改善也发挥了积极作用。在原始油气脱离烃源岩初次运移过程中，邻近烃源岩的原生孔隙为油气提供了良好的通道，保障了油气的有效运移。进入输导层的油气在毛细管力、浮力及水动力等驱动力作用下继续运移或者进入具有优势储集空间的原生孔隙而聚集成藏。

4.2次生孔隙的改善作用

次生孔隙是由成岩以及油气疏导过程中一系列物理、化学作用形成的，其中溶蚀作用，尤其是主控次生孔隙形成的长石溶蚀在增孔建储和物性优化方面发挥了重要作用：一方面使得石英长石砂岩碎屑颗粒表面溶蚀，扩大了原生粒间孔隙，同时颗粒内部进一步溶蚀增加了粒内储集空间；另一方面，对于被杂基或填隙物充填的喉道以及压实作用破坏的无效喉道的溶蚀改造，将原生孔隙与原生孔隙、次生孔隙与原生孔隙以及次生孔隙与次生孔隙相互连通，扩大了孔隙的孔喉配位数，缩小了孔隙喉道比值，对储集现状进行了重新分配和有效改善。

4.3微裂缝的辅助作用

长7油层组为鄂尔多斯盆地生烃主力层，烃源岩异常高压产生的微裂缝促进了油气的纵向运移，而构造挤压形成的云母层间缝为油气的横向疏导提供了运移的通道。两者共同作用扩建了孔隙连通性、改善了储集性能，对局部储层储渗能力的增强发挥了重要的辅助作用。

5结论

(1)演武-镇原地区延长组长7油层组的储集空间类型复杂，按孔隙成因可分为原生孔隙、次生孔隙和裂缝三大类，具体可细分为粒间孔、长石溶孔、岩屑孔、晶间孔、粒间溶孔以及微裂缝等。其中原生粒间孔为建孔助储的主要储集类型，次生孔隙主要由长石溶孔和岩屑溶孔组成，裂缝主要分为构造微裂缝和云母层间缝。

(2)储层孔隙大小主要以中孔、小孔为主，其次为大孔；主要发育缩颈型喉道、片状和弯状喉道；孔喉连通性较差，孔喉组合以中、小孔-微喉组合为主，其次为大孔-微喉、大孔-微细喉组合。

(3)原生孔隙为研究区长7油层组主要的储集空间；次生孔隙不仅在原生孔隙基础之上扩增了储集空间，而且改善了孔隙与喉道的连通能力；微裂缝在推助油气运移，增加储渗能力方面发挥了重要作用。

(4)微观孔隙结构是影响储层储集性能和渗流能力的关键因素，是评价储层物性的重要参考，也是决定储层质量好坏的核心问题。在对储层微观孔隙结构充分认识和精细描述的基础之上，才能更好地进行产能评估以及开发方案的调整等工作，进而达到提高油气采收率的目的。

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编辑：刘洪树

文章编号：1673-8217(2016)03-0021-04

收稿日期：2015-12-16

作者简介：何维领，在读研究生，1988年生，2011年毕业于新疆石油学院石油与天然气地质勘探技术专业，现主要从事沉积学与储层地质学研究。

基金项目：油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)开放研究基金(K2015-23)和“构造与油气资源”教育部重点实验室开放研究基金课题(TPR-2015-13)联合资助。

中图分类号：TE112.23

文献标识码：A