旬邑-宜君区块长3段孔隙结构特征及其在储层评价中的应用

2016-08-24杨艺

石油地质与工程 2016年4期

关键词：孔喉储集层微观

杨　艺

(中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006)

旬邑-宜君区块长3段孔隙结构特征及其在储层评价中的应用

杨艺

(中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006)

低渗透储层微观孔隙结构是储层研究的重点与难点，直接影响储层评价的准确性。以鄂尔多斯盆地旬邑-宜君区块延长组长3段低渗透储层为例，在薄片观察、岩石孔渗、压汞测试与测井资料分析基础上，研究储层微观孔隙结构类型及特征，将储层分为4种孔隙结构类型，阐述各类储层的储集空间类型、孔渗特征、毛管压力曲线特征差异，Ⅰ类和Ⅱ类储层为研究区有利储层；选用储层品质系数与储层微观孔隙结构特征参数(排驱压力、平均孔喉半径和分选系数)，对储层进行评价；WB44等4口井评价结果表明，储层孔隙结构类型影响低渗透储层的产能评价和测井解释。

旬邑-宜君区块；孔隙结构；储层评价；储层品质指数

旬邑-宜君区块构造位于鄂尔多斯盆地南部伊陕斜坡与渭北隆起过渡部位，总体呈西北低东南高的单斜特征。研究区处于燕山期渭北隆起带北缘，受南部渭北隆起带逆冲推覆应力的影响，由南向北持续的挤压应力使得南部中生界地层形成了一系列北翼缓、南翼陡的背斜或鼻状构造。研究区目的层长3油层组为辫状河三角洲前缘沉积体系，发育水下分流河道和河口坝砂体，砂体的空间展布特征受沉积相带控制。纵向上长32、长33砂体最为发育，为储集体系大规模发育创造了有利条件，也促使长3油层组较大规模岩性油气藏的形成。由于该类储集层受沉积环境及成岩作用、构造等因素的影响，储集层总体表现出低孔低渗、油层薄和非均质性强的特点，属典型的超低渗透非均质岩性地层油藏，且储集层微观孔隙类型多样，结构复杂，储集性能相差悬殊[1-5]。

1　储层基本特征

研究区延长组长3储集层岩石类型以岩屑长石砂岩为主，其次为长石岩屑砂岩。石英体积分数34%～55%，均值为44.4%；长石体积分数23%～43%，均值为32.0%；岩屑体积分数13%～36%，均值为23.5%。砂岩总体以细粒为主，粒级主区间为粉-细砂岩颗粒，分选中等-较好，但磨圆度差，多为棱角-次棱角状，少部分为次圆状。颗粒间以点-线接触为主，局部为点接触、凹凸接触，多为颗粒支撑。胶结类型主要有薄膜-孔隙式胶结、孔隙-薄膜式胶结、薄膜式胶结、孔隙式胶结、加大式胶结、加大-孔隙式胶结或薄膜-压嵌式胶结。

长3段储层物性较差，孔隙度主要为8%～16%，平均值11.50%；渗透率主要为(0.1～0.8)×10-3μm2，平均值0.829×10-3μm2，为低孔、超低渗储层。分析研究区孔隙度与渗透率的关系(图1)可以看出：储层孔隙度和渗透率呈正相关趋势，但其相关性不高。

图1　旬邑-宜君区块长3段砂岩孔隙度-渗透率关系

2　储层孔隙结构类型及特征

根据岩石薄片资料分析，研究区长3段储层孔隙类型以原生粒间孔、粒间溶孔和长石溶孔为主，其次为岩屑溶孔、晶间孔，少量发育微裂缝；结合储层孔渗特征与压汞资料，按孔隙连通程度进一步把研究区目的层划分为4类储层。

2.1Ⅰ类:高孔渗-连通型储层

高孔渗-连通型储层发育粒间溶孔(图2a)、部分原生粒间孔(图2b)和长石溶孔(图2c)。储层以大孔-中细喉型为主，孔隙连通性好，孔隙度大于12%，渗透率一般大于0.6×10-3μm2；对应的毛管压力曲线呈粗态型(图3中Ⅰ类曲线特征)，排驱压力低(平均0.66 MPa)，平均孔喉半径大(0.27 μm)，最大进汞饱和度高(大于90%)。Ⅰ类储层为研究区长3段最好储层，孔隙度与渗透率之间的匹配关系较好。薄片观察分析发现，该类型储层碎屑和泥质含量较低，分选好，孔隙多为三角形-多边形或不规则形状。

图2　旬宜区块长3段储层微观孔隙结构类型

2.2Ⅱ类:中孔渗-半连通型储层

中孔渗-半连通型储层以粒间溶孔(图2d)、岩屑溶孔(图2e)和粒内溶孔(图2f)为主。偏光镜下，该类储层溶蚀孔隙颗粒的边缘呈弯曲的港湾状，仅隐约见到被溶蚀碎屑颗粒的轮廓，形状极不规则，主要是长石和岩屑及填隙物发生溶蚀或溶解形成的，以中孔-细喉型为主，储层孔隙空间连通性较好，孔隙度为10%～12%，渗透率一般为(0.3～0.6)×10-3μm2。这类孔隙结构对应的毛管压力曲线为偏粗态型(图3中Ⅱ类)，具有较高的排驱压力(平均1.29 MPa)、较低的进汞饱和度(85%～90%)和孔喉半径均值(0.14 μm)。由于储层中碎屑物质和泥质含量增加，该类型储层与Ⅰ类储层相比，孔喉的迂曲度变大，孔隙结构特征更复杂。

2.3Ⅲ类:中低孔渗-微连通型储层

中低孔渗-微连通型储层以中孔-细喉、微喉型为主，部分发育裂缝-微裂缝(图2g)。该类储层微孔隙发育，孔隙间相互孤立，常形成不连通“孤立孔隙”(图2h)，储层总孔隙度值较高(孔隙度8%～10%)，但渗透率往往非常低(一般0.1×10-3μm2左右)；而裂缝的存在极大地改善了储层渗透性，渗透率值增大。储层渗透率的变化取决于裂缝-微裂缝的发育、连通和充填程度，当裂缝充填时，渗透能力减弱或消失。这类型储层毛管压力曲线为偏细歪度型(图3中Ⅲ类)，具有较高的排驱压力(平均2.07 MPa)、较低进汞饱和度(85%左右)和较小孔喉半径均值(0.073 μm)的特点。

2.4Ⅳ类:特低孔渗-致密型储层

特低孔渗-致密型储层孔隙胶结严重(方解石胶结为主)，以小孔-微喉型为主(图2i)，孔隙度和渗透率都非常低(孔隙度小于8%，渗透率小于0.1×10-3μm2)，一般小于有效储层的物性下限值，称之为致密层；其毛管压力曲线形态呈向右凸的缓坡状(图3中Ⅳ类)，具有排驱压力和中值压力高、最大进汞饱和度最低、孔喉半径均值较小的特点。此类孔隙结构储层的孔喉分选较差，这是因为在研究区方解石胶结越强的地方，越不利于孔隙水的流动，从而导致溶蚀孔隙发育困难，储层致密。

图3　不同孔隙结构储层的毛管压力曲线特征

3　基于孔隙结构的储层评价

低渗储层微观孔隙结构特征研究为有效储层评价提供了依据。根据压汞资料可明确不同孔隙结构类型储层的毛管压力特征参数。但受到取样及测试成本高的限制，依靠岩心测试分析不可能提供纵向连续的孔隙结构参数，这给单井纵向孔隙结构的连续评价带来了困难。前人研究表明[5-8]：储层品质指数(RQI)是定量表征储层微观孔隙结构的一个重要物性参数，可作为连续定量表征储层孔隙结构参数的纽带，实现基于微观孔隙结构的储层评价。

RQI定义式(1)揭示：宏观尺度上RQI与储层的孔隙度和渗透率有关；微观孔隙结构来看，当孔喉弯曲度τ变大或毛管变细，r和RQI均减小[8]。因此RQI是岩石微观和宏观物性特征的综合反映，其值越大，储层孔隙度、渗透率和微观孔隙结构越好。

(1)

式中：Fs为形状因子，无量纲；τ为毛管弯曲度，无量纲；K为渗透率，10-3μm2；φe为孔隙度，%。

对压汞测试储层微观孔隙结构特征参数与RQI之间相关性分析表明(图4)：RQI与排驱压力(Pcd)、平均孔喉半径(rm)和分选系数(SP)之间存在良好的相关关系，即储层品质指数越大，对应的排驱压力值越小，平均孔喉半径越大，分选系数越大，储层孔隙结构越好。拟合得到RQI与上述参数之间的定量关系式如下：

rm=0.956 9RQI×10.072 8

(2)

SP=1.218 3RQI×10.126 3

(3)

对于非取心井，利用测井精细解释得到孔隙度、渗透率值求取储层的RQI值，然后利用RQI值带入式(2)和式(3)计算表征储层微观孔隙结构的参数，实现单井储层微观孔隙结构表征。利用测井解释得到RQI、rm、Pcd和SP参数，根据取心井样品分析建立的4类储层孔隙结构参数标准(表1)，可以从纵向上对储层微观孔隙结构类型进行识别与划分，从而评价非取心井段纵向储层孔隙结构类型。

4　储层孔隙结构对产能和电性的影响

低渗透储层孔隙结构差异直接影响储集层测井解释和产能评价的准确性，具有相似物性特征的储层含油性有可能会差别很大[9-11]。从WB44井和WB47井两个层的测井评价结果，可见储集层孔隙结构不同对产能的影响(图5)。图5中所示的两个层，从测井曲线的孔隙度响应和自然伽马值的大小看，储集层的产能与孔隙结构密切相关。

图4　微观孔隙结构参数与储层品质指数交会图

表1　旬邑-宜君区块不同类型储层孔隙结构参数标准

图5　WB44井和WB47井测井综合评价图

孔隙结构不但影响低孔低渗储集层的产能，而且可直接影响油、水层的测井解释。WB62井和WB63井长3段的测井曲线特征和储层品质指数，体现了储集层孔隙结构不同对储集层电性和测井解释的影响(表2)。WB62井和WB63井相距约2.0 km，试油结果都是水层。两个水层的自然伽马、声波时差、中子、密度和孔隙度的平均值非常相似，电阻率却有较大差异。测井解释得出的储层品质指数表明：在其他条件基本一致的情况下，孔隙结构好的储集层电阻率低(WB62井，测井解释储集层结构指数平均为0.29，排驱压力平均0.69 MPa，平均孔吼半径0.21 μm，分选系数平均0.24，综合评价为Ⅰ类储层)；孔隙结构差的储集层电阻率高(WB63井，测井计算储集层结构指数平均0.20，排驱压力平均1.17 MPa，平均孔吼半径0.12 μm，分选系数平均0.13，综合评价为Ⅱ类储层)，油层电阻率甚至比图5中WB44井的油层电阻率(26.4 Ω·m)还高出7 Ω·m。