基于孔隙组合类型的低渗透储层孔隙结构特征研究

李冠男，孙卫，任大忠，刘登科

（西北大学大陆动力学国家重点实验室，地质学系，陕西西安710069）

油气地质

基于孔隙组合类型的低渗透储层孔隙结构特征研究

李冠男，孙卫，任大忠，刘登科

（西北大学大陆动力学国家重点实验室，地质学系，陕西西安710069）

利用铸体薄片、X衍射、常规压汞、物性分析、扫描电镜等岩心测试分析资料，对鄂尔多斯盆地吴定地区长6储层微观孔隙结构进行研究分析。研究表明：吴定地区长6储层孔隙以微-小孔隙为主，岩石类型主要为长石砂岩；基于孔隙组合类型可将研究区储层分为三类：溶孔-粒间孔型储层、溶孔型储层、晶间微孔型储层，不同类型储层宏观物性及微观特征均有差异；物性及黏土矿物是控制研究区储层微观孔隙结构特征的重要宏观及微观参数，不同类型储层物性及黏土矿物含量对微观孔隙结构影响程度均不同，因此在开发过程中应开展合理的储层评价工作，提升开发效率。

吴定地区；长6储层；孔隙组合类型；微观孔隙结构

吴定地区长6段储层是研究区优势储集层位，沉积环境为三角洲前缘水下分流河道，属于典型的低渗透储层，但研究区储层宏观及微观非均质性强、物性较差、地质条件复杂，导致研究区勘探开发难度高，制约了该区增储上产工作[1-3]。前人已经对该地区的物源、沉积以及非均质性等方面做了部分研究，取得了丰硕成果，但对该地区微观孔隙结构特征研究较少，尤其是基于孔隙组合类型开展储层微观特征研究比较少见[4，5]。本文利用铸体薄片、X衍射、常规压汞、物性、扫描电镜等岩心测试分析资料，开展基于孔隙组合类型的储层分类评价，分析造成不同类型储层微观孔隙结构各异的宏观及微观因素，以期为今后该地区油气勘探开发提供依据。

1 区域地质背景

鄂尔多斯盆地吴定地区位于陕西省定边县和宁夏盐池县境内，构造位置隶属于天环坳陷东部及伊陕斜坡西部两个构造单元之间，前人研究发现[6-8]，吴定地区在晚三叠系延长组沉积演化期间主要受北西、北东两大物源区控制，三角洲前缘亚相构成了吴定地区长6时期储层的主要沉积相，发育有水下分流河道等沉积微相。整体构造特征继承鄂尔多斯盆地构造特征，相对平缓且大型构造不发育，整体为西倾单斜，偶见鼻状隆起。

2 储层岩石学特征

通过利用铸体薄片、X衍射、常规压汞、物性、扫描电镜等岩心测试分析资料，依据石油行业标准（SY/T5368-2000），通过铸体薄片进行数据统计不难得出，吴定地区长6储层岩性主要为灰色、灰黑色砂岩，砂岩粒度在0.10 mm～0.25 mm，为细粒砂岩，岩石类型主要为长石砂岩，岩屑长石砂岩含量较少（见图1）。通过分析研究区碎屑岩薄片鉴定资料及物性资料可以得出，研究区碎屑成分主要以长石、石英为主，岩屑含量较少，其中长石体积含量在25%～70%，平均体积含量为41%，石英体积含量在25%～60%，平均体积含量为32%，岩屑体积含量在0～30%，平均体积含量为9.5%，填隙物含量较少，以高岭石、绿泥石、伊利石等黏土矿物以及碳酸盐类为主，岩石成分成熟度低，颗粒分选性中-好，磨圆度以次棱角状为主，胶结方式以孔隙胶结和薄膜-孔隙胶结为主，颗粒接触方式主要以点-线接触。储层孔隙度主要集中在7%～13%，平均9.25%，渗透率集中在0.15×10-3μm2～0.4×10-3μm2，平均0.25×10-3μm2，因此吴定地区长6储层为低孔、特低渗-低渗储层。

图1 吴定地区长6储层含油砂岩分类图

3 基于孔隙组合类型的储层分类评价

通过相关实验开展基于储层孔隙类型的储层评价工作发现，吴定地区长6储层的孔隙类型以残余粒间孔和溶孔为主，其中原生孔隙被绿泥石、伊利石等黏土矿物所覆盖，大量的原生孔隙被堵塞，局部边缘原生孔隙被溶蚀，溶孔是以长石溶孔为主，岩屑溶孔次之，晶间孔最少；孔隙组合类型主要分为三类：溶孔-粒间孔型、溶孔型、微孔型，其中溶孔-粒间孔型为吴定地区长6储层最发育的一种孔隙组合类型，孔径一般在60 μm～100 μm；溶孔型发育也很普遍，其中又以长石溶孔型为主，岩屑溶孔型次之，孔径一般在20 μm～70 μm，溶孔型孔隙尤其是长石溶孔对本地区渗流能力的改善发挥着积极作用；微孔型孔隙发育较少，在本地区发育很不均匀，但其对本地区的孔隙起到连通作用，对渗流能力的改善也有积极作用。同时在以上三种分类的基础上，对不同种类的孔隙选取样品进行高压压汞实验，根据压汞曲线毛管压力的展布来区分不同孔隙类型的储集能力和渗流能力的高低（见图2）。

Ⅰ.溶孔-粒间孔型储层：此类孔隙结构孔隙度、渗透率高，分选性中等，主流孔隙半径大，排替压力低，最大汞饱和度高，退汞效率高。

通过对此类孔隙度、渗透率的统计分析不难看出，该类的孔隙度较高，分布范围集中在1.1%～13.5%，平均值为10.52%；渗透率的分布范围主要集中在0.005×10-3μm2～4.52×10-3μm2，平均值为1.02×10-3μm2；该类毛管压力曲线门槛压力为0.05 MPa，中值压力为0.31 MPa，最大汞饱和度为95.2%，从图2中可以看出一类毛管压力曲线偏向左下方，孔隙半径最大，以大孔隙为主，孔隙度渗透率较高，分选性中等，可见此类型孔隙是本地区长6储层渗流能力和储集能力最佳的孔隙结构类型，一般发育在水下分流河道砂体，代表较强的水动力较强的环境，且溶孔-粒间孔型在本地区发育较多（见图2）。

Ⅱ.溶孔型储层：此类孔隙结构孔隙度、渗透率相比前者较差，分选性中等，主流孔隙半径较小，排替压力逐渐升高，最大汞饱和度较高，退汞效率较好，此类孔隙主要包括长石溶孔和岩屑溶孔，其中以长石溶孔为主。

图2 吴定地区长6段不同类型储层物性及孔隙结构特征

通过对此类孔隙度、渗透率的统计分析不难看出，此类的孔隙度较高，分布范围集中在0.84%～12.9%，平均值为8.65%；渗透率的分布范围主要集中在0.01×10-3μm2～2.34×10-3μm2，平均值为0.53×10-3μm2；此类毛管压力曲线门槛压力为0.85 MPa，中值压力为2.01 MPa，最大汞饱和度为80.94%，从图中可以看出一类毛管压力曲线偏向左下方，孔隙半径较大，以中等孔隙为主，孔隙度渗透率较高，分选性中等，同时因溶蚀作用发育的大规模的溶蚀孔隙可以很好的将其他孔隙连通在一起，对本地区的渗流能力的改善也起到积极的作用，可见此类型孔隙是本地区长6储层渗流能力和储集能力第二好的孔隙结构类型，该类型储层在研究区发育程度较好（见图2）。

Ⅲ.晶间微孔型储层：此类孔隙结构孔隙度、渗透率为本地区最低，分选性差，主流孔隙半径最小，排替压力最高，最大汞饱和度低，退汞效率低，微孔型样品是本地区长6储层物性最差的，微孔型孔隙也是渗流能力和储集能力最差的孔隙结构类型。

通过对微孔型孔隙度、渗透率的统计分析不难看出，此类的孔隙度最低，分布范围集中在0.76%～10.25%，平均值为4.52%；渗透率的分布范围主要集中在0.003×10-3μm2～2.14×10-3μm2，平均值为0.32×10-3μm2；此类毛管压力曲线门槛压力最高为2.32 MPa，中值压力为16.24 MPa，最大汞饱和度为61.7%，从图中可以看出此类毛管压力曲线偏向右上方，孔隙半径最小，以微-小孔隙为主，孔隙度渗透率最低，分选性最差，可见此类型孔隙是本地区长6储层渗流能力和储集能力最差的孔隙结构类型（见图2）。

4 微观孔隙结构影响因素

储层微观孔隙结构影响因素众多，按大类主要分为宏观及微观两种因素，前人对低渗透储层孔隙度、渗透率、填隙物等方面对孔隙形态、大小、产状等方面开展了细致的研究[9-12]，但基于孔隙类型开展微观孔隙结构影响因素方面的分析较少。本文从物性及黏土矿物两个角度出发，分析其对储层最大连通孔喉性质、喉道半径及孔喉分选程度方面的影响，探讨代表着不同孔喉特征的微观参数与宏观及微观特征之间的关系，研究不同孔喉类型对孔隙结构影响因素的作用。

4.1 物性

4.1.1 物性与最大连通孔喉半径的关系最大连通孔喉半径代表着储层可储集空间的最大半径（见图3，图4），由图3、图4可知，物性与最大连通孔喉半径具有良好的正相关关系，且渗透率的相关性要远好于孔隙度，表明物性对最大连通孔喉半径影响较大。各储层类型渗透率与最大连通孔喉半径相关性均较好，而溶孔-粒间孔型储层孔隙度与最大连通孔喉半径相关性较差，这说明对于溶孔-粒间孔型储层而言，较大的最大连通孔喉半径未必对应着较大的孔隙度，由于该类型储层残余粒间孔保存较好，导致部分样品所对应的最大连通孔喉半径较大，而储集空间并不多，从而使相关性减弱。

4.1.2 物性与平均孔喉半径的关系平均孔喉半径与物性相关性稍差于最大连通孔喉半径，且渗透率相关性依然好于孔隙度，且溶孔-粒间孔型储层、溶孔型储层及晶间微孔型储层平均孔喉半径与物性的相关性依次变好（见图5，图6），表明孔喉半径越大的储层，孔喉半径与物性的相关性越弱，这是由于相对于溶孔-粒间孔型储层而言，晶间微孔这种孔喉半径相对较小的储层受到的后期成岩作用改造相对较强，造成储层的储集及渗流能力更加依赖于物性特征，而孔喉相对较大的溶孔-粒间孔型储层由于相对大孔隙搭配相对小的喉道等情况，导致储集能力及渗流能力容易受到孔喉配置关系的影响。

4.1.3 分选系数分选系数与孔隙度和渗透率正相关关系均较好，且各类型储层分选系数与物性的相关关系均较强，分选系数越大，表明孔喉分选性越差，非均质性越强，而相对高的分选系数表明储层相对大的孔喉较发育，导致孔隙度渗透率较高（见图7，图8）。

图3 研究区不同类型储层孔隙度与最大连通孔喉半径相关性图

图4 研究区不同类型储层渗透率与最大连通孔喉半径相关性图

图5 研究区不同类型储层孔隙度与平均孔喉半径相关性图

图6 研究区不同类型储层渗透率与平均孔喉半径相关性图

图7 研究区不同类型储层孔隙度与分选系数相关性图

图8 研究区不同类型储层渗透率与分选系数相关性图

4.2 黏土矿物含量

4.2.1 高岭石含量高岭石含量与平均孔喉半径没有明显的相关关系（见图9），表明将储层视为一个整体来研究黏土矿物与微观孔隙结构的关系显然并不合理，需要分别探讨。溶孔-粒间孔型储层高岭石含量与平均孔喉半径呈负相关关系，表明对于该类储层而言高岭石主要起充填孔隙作用，导致孔喉半径变小；溶孔型储层有良好正相关关系，这是由于研究区长石溶孔发育，长石溶蚀产生高岭石，因此高岭石含量是长石溶蚀孔的良好指示，高岭石含量越高，溶蚀孔越发育，孔喉半径越大；晶间微孔型储层二者关系不太明显，说明该类储层还有其他黏土矿物影响孔喉大小发育情况。

图9 研究区不同类型储层平均孔喉半径与高岭石含量相关性图

4.2.2 绿泥石含量溶孔-粒间孔型储层绿泥石含量与平均孔喉半径相关性不强（见图10），说明该类型储层绿泥石较为发育，既有早期包膜式绿泥石保存孔喉，又有晚期充填式绿泥石充塞孔隙，因此二者综合而言导致相关性变弱；溶孔型储层绿泥石含量与平均孔喉半径呈负相关关系，表明晚期充填式胶结在该类储层中占主导地位；晶间微孔型储层相关性依然很弱，表明其他填隙物对该类型储层的影响依然不可忽视。

图10 研究区不同类型储层平均孔喉半径与绿泥石含量相关性图

4.2.3 伊利石含量三类储层平均孔喉半径与伊利石含量均呈负相关关系（见图11），且溶孔-粒间孔型储层及溶孔型储层负相关性明显，表明伊利石充填及切割孔喉对储层孔喉的破坏性较大，伊利石含量越高越不利于孔喉保存。

图11 研究区不同类型储层平均孔喉半径与伊利石含量相关性图

5 结论和认识

（1）吴定地区长6储层岩性为砂岩，粒径在0.10 mm～0.25 mm，为细粒砂岩，颜色以灰色、灰黑色为主，岩石类别主要以长石砂岩为主，岩屑长石砂岩含量较少，主要集中在7%～13%，平均9.25%，渗透率集中在0.15×10-3μm2～0.4×10-3μm2，平均0.25×10-3μm2，属于典型的低孔、特低渗-低渗储层。

（2）根据镜下特征、孔渗关系以及高压压汞实验，孔隙组合类型主要分为三类：Ⅰ溶孔-粒间孔型、Ⅱ溶孔型、Ⅲ微孔型；Ⅰ型孔隙组合类型发育最广，为吴定地区储集能力、渗流能力最强的孔隙组合类型，Ⅱ型孔隙组合类型也普遍发育，也是本地区优势孔隙结构，Ⅲ型孔隙发育最少，其储集能力和渗流能力最差，是吴定地区长6储层物性最差的孔隙组合类型。

（3）储层物性及黏土矿物含量与微观孔隙结构联系密切，最大连通孔喉半径、平均孔喉半径及分选系数与物性的相关性均较好，渗透率对储层孔隙结构的影响程度普遍高于孔隙度。基于不同储层类型的黏土矿物影响因素分析表明，不同储层类型黏土矿物对平均孔喉半径的影响程度不同，因此在开发中应当注意对储层开展有效的分类评价，采取合理的开采模式。

［1］杨华，付金华，何海清，等.鄂尔多斯华庆地区低渗透岩性大油区形成与分布［J］.石油勘探与开发，2013，39（6）：641-648.

［2］王学存.陕北志吴定地区延长组长-6油层组储集层评价［J］.西安石油大学学报（自然科学版），2009，24（4）：23-26.

［3］于波，周康，郭强，等.鄂尔多斯盆地吴定地区延长组下部油气成藏模式与主控因素［J］.地质与勘探，2012，48（4）：858-864.

［4］陈晓东，郭宏勃，王青.吴定地区长6油藏储层特征及影响因素分析［J］.内蒙古石油化工，2009，（23）：146-148.

［5］杨县超.鄂尔多斯盆地吴定地区晚三叠世早期的沉积环境与古地理演化［D］.西安：西北大学，2009.

［6］王伟，朱玉双，牛小兵，等.鄂尔多斯盆地姬塬地区长6储层微观孔隙结构及控制因素［J］.地质科技情报，2013，（3）：118-124.

［7］公繁浩，鲍志东，季汉成，等.鄂尔多斯盆地姬塬地区上三叠统长6段储层成岩非均质性［J］.吉林大学学报（地），2011，41（3）：639-646.

［8］张振红，汪伶俐，朱静.姬塬地区长6油层组砂岩储层中黏土矿物分布规律研究［J］.西安科技大学学报，2015，35（2）：197-201.

［9］单华生，周锋德.伊通盆地鹿乡断陷低渗储层敏感性机理分析及分布预测［J］.地球科学-中国地质大学学报，2012，37（4）：719-727.

［10］焦翠华，夏冬冬，王军，等.特低渗砂岩储层物性下限确定方法-以永进油田西山窑组储集层为例［J］.石油与天然气地质，2009，30（3）：379-383.

［11］滕建彬.基于低渗透成因分析的储层分类方法-以临南洼陷带沙三段下亚段碎屑岩储层为例［J］.油气地质与采收率，2012，19（5）：6-9.

［12］任大忠.鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层微观特征［D］.西安：西北大学，2015.

The study of the features of pore-throat structures based on pore assembly type

LI Guannan，SUN Wei，REN Dazhong，LIU Dengke
（State Key Laboratory for Continental Dynamics，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China）

The micro pore structures'characteristics were studied by using casting thin sections,scanning electron microscope（SEM）,X-ray scattering,physical property analysis and other techniques in Wuding area,Ordos basin.The results shows that micro-small pore was the main type of reservoirs'pore and the rock type mostly arkose sandstone.The reservoirs can divided into three parts based on pore assembly type,dissolved-intergranular pore,dissolved pore and intergranular micropore,and their physical property and micro characteristics are different.Physical property and clay mineral are main controlling factors on micropore structures.Therefore in the process of development reasonable reservoir evaluation method should be taken for higher development efficiency.

Wuding area；Chang 6 reservoir；pore assembly type；micro pore structures

TE122.23

A

1673-5285（2017）06-0102-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.06.022

2017－05-16

陕西省科技统筹创新工程计划项目，项目编号：2015KTCL01-09；中国博士后科学基金，项目编号：2015M582699；陕西省自然科学基础研究计划-青年人才项目，项目编号：2016JQ402。

李冠男，硕士，从事油气地质与开发研究工作，邮箱：805744645@qq.com。