柴北缘冷湖-冷东地区路乐河组致密砂岩储层低产原因分析

武月荣 ，刘 永 ，王 坤

(1.川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院，陕西西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018；3.青海油田钻采工艺研究院，甘肃敦煌 736200)

随着天然气藏的逐年开发，致密砂岩气在天然气总产量中所占的比例越来越大[1-4]。冷湖-冷东地区位于柴达木盆地西北部，油气资源丰富，是柴达木盆地最先发现工业油气流的地区之一。其自下而上发育基岩、侏罗系 J、古近系(E1+2、E31、E32)和新近系(N1)等地层。其中，古近系路乐河组E1+2段为该区天然气勘探主要目的层，为低孔低渗致密砂岩储层。目前普遍存在改造后产能低下或无产能的情况，制约着该区的规模开发。因此，有必要对该区主力层E1+2段的储层特征及单井低产的地质原因进行深入分析研究，为后期储层压裂改造工艺措施的指定提供指导性价值，从而实现致密砂岩储层单井产量的提高。

1 储层特征

1.1 储层岩石学特征

1.1.1 岩石类型 柴达木盆地北缘(简称柴北缘)冷湖-冷东地区路乐河组E1+2段砂岩的岩石类型主要为长石砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩(见图1)。砂岩的结构成熟度不高，分选普遍较差，碎屑颗粒磨圆度较差，以次棱角和棱角状为主(见表1)。反映出碎屑颗粒搬运距离较近，水动力稳定性变化较大的特征。整体上成分成熟度与结构成熟均较低。

图1 路乐河组储集层砂岩类型三角图Fig.1 Triangular diagram of sandstone types of Lulehe formationin

表1 路乐河组岩心分选、磨圆统计表Tab.1 Lulehe formation core sorting，grinding round

表2 路乐河组储层组分对比Tab.2 Comparison of reservoir components in Lulehe formation

1.1.2 岩石组分特征

(1)碎屑组分特征，通过岩矿分析结果得出，柴北缘冷湖-冷东地区路乐河组E1+2段储层的碎屑组分(见表2)主要有长石(平均体积分数为29.5%)、岩屑组分(平均体积分数为32.0%)与石英(平均体积分数为20.0%)；塑性组分主要有千枚岩、板岩、片岩、泥岩及云母等，平均体积分数为7.4%，含量较高。

(2)填隙物组分特征，冷湖-冷东地区路乐河组储层填隙物主要为黏土矿物(蒙脱石、伊利石、绿泥石及高岭石)及碳酸盐胶结物等。且由X衍射分析结果看出研究区黏土矿物含量无规律可寻，差异性较大；碳酸盐胶结物(见表3，图2)主要为方解石，白云石次之，个别岩样中含有菱铁矿，并以细晶、微晶形式充填于粒间孔中，呈星散状、斑状分布于各油层中。

1.2 物性特征

1.2.1 储层孔、渗分布 对研究区177块岩心分析资料物性统计(见表4)看出：该区路乐河组E1+2段储层物性变化较大，分析孔隙度最小为3.29%，最大可达20.18%，平均孔隙度为8.93%；分析渗透率最小为0.001 7×10-3μm2，最大可达 309.0×10-3μm2，平均渗透率为 5.28×10-3μm2。

1.2.2 测井解释物性 剔除干层、水层等小层，统计了冷东地区物性参数(见表5)，可以看出，孔隙度较大(平均 18.3%)，但渗透率很低(平均 0.14×10-3μm2)，这正反映了冷东地区物源近、分选差、成熟度低等特点。

表3 冷湖-冷东地区路乐河组X衍射黏土分析表Tab.3 X-ray diffraction analysis of Lulehe formation in Lenghu-Lengdong area

图2 铸体薄片鉴定图Fig.2 Casting sheet identification

表4 岩心分析资料物性统计Tab.4 Reservoir properties of core analysis data

表5 路乐河组储层物性参数表Tab.5 Reservoir properties of Lulehe formation

总体来说，储集岩的物性与岩性关系密切，砂岩和细砂岩物性普遍较好，粉砂岩和泥质砂岩及泥质粉砂岩物性普遍较差。主要由于后者泥质及钙质含量普遍较高，随着填隙物(杂基+方解石等胶结物)含量的增加储集岩物性迅速下降。

图3 路乐河组压汞曲线图Fig.3 Mercury injection curves of characteristics of Lulehe formation

1.3 孔隙结构特征

1.3.1 孔隙类型 对研究区52块样品的孔隙类型结果统计得出：研究区主要有溶孔-粒间孔、粒间孔-溶孔、晶间孔-粒间孔及微孔等孔隙类型，其中以溶孔-粒间孔为主，晶间孔-粒间孔次之。储层孔隙较差，不利于油气渗流。

1.3.2 孔隙结构 研究区路乐河组压汞曲线(见图3)大部分有明显曲线平台，排驱压力与孔隙度、渗透率关系密切，除个别孔渗值较低岩样外，排驱压力主要集中在 0.17 MPa～3.57 MPa，平均为 1.12 MPa；中值压力在1.48 MPa～42.51 MPa，平均为 14.1 MPa，平均最大进汞饱和度达90.55%，平均退汞效率为30.94%；总体反映出了路乐河组储层岩石偏于细歪度，反映储层岩石较致密、孔喉半径相对较小，喉道的连通程度一般，总体反映出该储层段的储集能力较差。

由表6得出：冷东地区路乐河组储层主要为低孔类储层，其平均孔隙度为8.9%；均值系数的平均值为12.11；歪度系数-0.21～0.46，平均值为 0.24，喉道近正态分布；孔喉分选系数平均值为2.04，分选性差；变异系数均值为14.93，孔隙分布不均匀；总体反映出该层系非均匀性较强。

1.4 应力敏感性特征

表6 路乐河组储层压汞法测孔隙结构数据表Tab.6 Analysis of pore structure data of reservoir laminating mercury in Lulehe formation

图4 冷东平1井20、14号岩心应力敏感性曲线图Fig.4 Core stress sensitivity curve of wells 20 and 14 in Lengdongping 1 well

对柴北缘冷湖-冷东地区路乐河组2块岩心进行应力敏感性评价，实验结果(见图4)。

由应力敏感性评价实验结果可知，岩样的渗透率损害率分别为99.19%，91.46%，为强应力敏感性。随着岩石所承受的压力增大，岩石变形，导致储层的渗流能力发生变化。

1.5 渗流特征

运用气水相渗和核磁共振实验研究柴北缘路乐河组储层的渗流特征。

1.5.1 气水相渗实验 冷东平1井E1+2层5块岩心气水相渗曲线(见图5)。气驱水驱替实验显示，5块岩心的最终束缚水饱和度在52.9%～78.80%，平均为66%。属于高束缚水饱和度。且两相区较窄，不利于储层水的产出和压裂、酸化等入井流体的返排。

束缚水下的气体有效渗透率在0.107×10-3μm2～0.367×10-3μm2，与干岩心空气渗透率相比，降低率在71.70%～98.51%，平均降低率为90.26%。所以地层水后者外来流体的存在大大降低气体的有效渗透率，影响气井产量。

1.5.2 核磁共振实验 核磁共振实验主要是通过对储层孔隙流体中氢核信号的观测，测量出岩石孔隙中的流体特性。通过核磁共振实验可以直接测量岩石孔隙中流体特性，获取储层有效孔隙度、渗透率、可动流体及束缚流体体积等岩石孔隙中流体特性[5，6]。对研究区路乐河组3块岩心样品进行核磁共振实验，结果显示:储层可动流体饱和度平均为36.97%，束缚水饱和度为63.03%。由此表明，柴北缘冷湖-冷东地区路乐河组砂岩储层黏土矿物束缚水微孔较发育，束缚水饱和度高，可动流体孔隙度小，饱和度低，渗流能力弱。但随着驱替压力的增大，部分束缚水会随气体流出，增加气体的渗流空间，随即岩心的气相渗透率也有所增加[7](见表7、图6)。

图5 路乐河组气水相渗曲线图Fig.5 Gas-water relative permeability curve of Lulehe formation

2 低产原因分析

2.1 塑性含量高，应力敏感性强

表7 测试样品核磁共振测试结果Tab.7 Test sample nuclear magnetic resonance test results

图6 冷湖-冷东地区路乐河组储层可动流体测试Fig.6 T2relaxation time spectrum of movable fluid test of Lulehe formation in Lenghu-Lengdong area

通过岩矿特征分析发现，柴北缘冷湖-冷东地区路乐河组砂岩的岩石类型主要为长石砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，成熟度低、分选差。储层具有刚性组分(石英类)含量低，塑性组分含量高的特点，覆压条件下，塑性组分受压变形，储层渗透率大幅度降低[8]，是造成单井产量低的一个重要因素。

2.2 储层渗透性差，微细喉道发育，孔喉连通性差，水锁伤害大

通过储层压汞实验分析得出：该区储层表现为较高的排驱压力和中值压力，反映储层的渗透性较差；中值喉道半径较小，表现为微细喉道的特征；最大进汞饱和度较大，但退汞效率较低，则表明喉道和孔隙间的连通性较差，束缚水饱和度高，导致了储层水锁伤害大，水锁损害率高[8，9]；储层气相渗透率受外来水侵入降幅大，是造成单井产量低的重要原因。

3 结论

(1)柴北缘冷湖-冷东地区路乐河组储层刚性组分含量低，塑性组分含量高，应力敏感性强，地层覆压，塑性组分受压变形，渗透率大幅度降低是造成单井产量低的一个重要因素。

(2)柴北缘冷湖-冷东地区路乐河组可动流体饱和度低、储层喉道半径小、孔喉分布与连通性较差是单井低产的重要原因。

(3)柴北缘冷湖-冷东地区路乐河组储层黏土矿物束缚水孔隙发育，束缚水饱和度高，水锁伤害大、气相渗流能力弱均是单井产量低的原因。

参考文献：

［1］杨茜，付玲.致密砂岩气的成藏机理及勘探前景［J］.断块油气田，2012，19(3)：302-306.

［2］赵宏波.鄂尔多斯盆地榆林地区煤系地层山2段致密石英砂岩储集层特征及形成机理［J］.岩性油气藏，2010，22(4)：57-63.

［3］张晓峰，侯明才，陈安清.鄂尔多斯盆地东北部下石盒子组致密砂岩储层特征及主控因素［J］.天然气工业，2010，30(11)：34-38.

［4］罗诗薇，陈海龙.致密砂岩气藏［J］.国外油田工程，2007，23(2)：31-36.

［5］王为民，赵刚，谷长春，等.核磁共振岩屑分析技术的实验及应用研究［J］.石油勘探与开发，2005，32(1)：56-59.

［6］范宜仁，倪自高，邓少贵，等.储层性质与核磁共振测量参数的实验研究［J］.石油实验地质，2005，27(6)：624-626.

［7］叶礼友.川中须家河组低渗砂岩气藏渗流机理及储层评价研究［D］.廊坊：中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所)博士论文，2011.

［8］林光荣，邵创国，徐振峰，等.低渗气藏水锁伤害及解除方法研究［J］.石油勘探与开发，2003，30(6)：117-118.

［9］魏虎，孙卫，李达，等.鄂尔多斯盆地致密砂岩气藏微观孔隙结构对气井生产的影响［J］.西北大学学报(自然科学版)，2011，41(5)：869-875.