低渗透砂岩储层成岩及微观孔隙特征研究

陈婷婷

摘要：低渗透储层综合评价和有利储层预测是低渗透油气藏勘探和开发的基础和关键，但受沉积、成岩和构造作用等多因素的影响，低渗透储层成因复杂、非均质性强，严重制约了低渗透储层评价的精度。因此在低渗透储层沉积相研究的基础上，开展低渗透储层成岩作用、储层特征研究，明确成岩相及微观孔隙结构的展布特征，对低渗透储层的综合评价和有利储层预测具有重要理论指导意义。

关键词：成岩作用;孔隙结构;低渗透储层

低渗透储层中裂缝油气藏与常规油气藏相比具特有的成藏规律，研究中涉及到的资料繁多，分析方法复杂，评价困难。所以尽早的认识裂缝系统的作用并掌握收集和分析有关资料的系统方法，对裂缝油气藏的有效评价和预测是至关重要的。

1.储层成岩作用研究

成岩作用是影响储层致密、不均一性的重要因素，自20世纪70年代开始，成岩作用的研究深化了碎屑岩储层地质学理论、精细描述了油气储集空间形成机理和次生孔隙发育带，加快了油气勘探和开发的进程。目前国内学者对成岩作用的研究主要参照应凤祥等对碎屑岩储层成岩作用的定义。研究思路一般包括分析地质背景，了解沉积相展布特征;岩石薄片分析成岩作用类型、孔隙类型及特征;成岩阶段划分、成岩相分析及孔隙演化特征等方面。成岩阶段主要在中成岩阶段，中期成岩作用改变和影响砂体的储集性的变化主要包括以下内容：

（1）粘土的转换主要发生在低温向高温的稳定转换时期，例如高岭石转换为迪开石;高岭石到伊利石，蒙脱石到伊利石;磁绿泥石，钛云母，三面八体蒙脱石转化为绿泥石。（2）斜长石和钾长石的钠长石化。（3）孔隙充填胶结的形成，例如铁白云石，钛白云石，方解石，菱铁矿，石英此生加大，重晶石，硬石膏，粗晶黄铁矿胶结。（4）地层格架中的颗粒溶蚀与碳酸盐和硫酸盐的胶结。（5）石英颗粒的压溶作用，这些是由于云母和伊利石的出现而加速了这个过程。

成岩作用早期对深部储层质量有好坏两面，积极作用包括通过早期的孔隙附着胶结物来抑制压实作用和石英后期胶结，消极的影响包括胶结物和早期形成的高岭石充填孔隙，这些高岭石含有钾长石在高温条件下转化为伊利石的残余物，这些可能依靠他们的结构来阻塞毛孔与孔喉。绿泥石晶体比较小，一般不会造成严重的孔喉阻塞，特别是在中粒-粗粒砂岩中。

在中期成岩作用过程中，石英胶结是一个对储层质量不利的过程，同时还会造成砂岩非均质性。石英胶结的分布很大程度与前面讨论的颗粒膜层，成岩矿物等有很大联系，因此在层序地层背景下可能得到预测。石英胶结分布的重要控制因素包括前面详细讨论的硅质物源。石英颗粒的压实溶解被认为是在埋深超过3千米的砂岩重要的硅质来源。石英颗粒的压实溶解沿着以下位置得到加剧（1）缝合线位置，这主要发育在粘土纹层与富云母，泥内碎屑纹层附近;（2）被伊利石膜层包裹的石英颗粒的接触部位;（3）云母和石英颗粒接触位置。压实溶解和石英胶结主要发生在（1）在相同的砂岩层内，这些砂岩层富含云母，同时缺少颗粒支撑胶结物（特别是碳酸盐）或者颗粒膜层伊利石是主要的非均质性导致因素;（2）在相邻的砂岩层内。压实溶解发生在含云母和富伊利石膜层的砂岩层内，相邻砂岩层发生的胶结作用，这之中的石英具有潔净表面同时可以作为石英次生加大沉淀的核心。相反地，含有大面积的微晶石英，伊利石，绿泥石的石英颗粒会限制石英胶结。绿泥石与伊利石相比，抑制石英次生加大胶结的效率更加突出的结论不是很清楚。但是将它们的不同归结于绿泥石是油湿，而伊利石是水湿。因此，颗粒表层薄水膜附近的石英胶结出现在硅离子扩散的油砂岩中。在开放的成岩系统中，用于石英胶结的硅质可以来自于外源，主要来自于（1）蒙脱石的伊利石化和泥岩中的硅酸盐溶解;（2）来自深部的硅离子的运移与循环，特别是盆地压力释放，岩浆热平流，盐底辟热对流的影响。硅质来自外源的证据主要包括重晶石和石英胶结，这主要是由于钡元素在砂岩内源中是不会出现的。

2.储层成岩相研究

成岩相最早由陈彦华引入碎屑岩储层成岩作用的研究，是在成岩与构造等作用下，沉积物经历一定成岩作用和演化阶段的产物，是表征储层特征、类型和优劣的根本性标志。对低渗透储层研究而言，成岩相研究更为重要。在一定的构造和沉积背景下，特别是针对深层、低渗透砂岩中有利储层的成因和分布，成岩作用的影响更为显著，所以成岩相的定量研究及其展布具有非常重要的意义。于目前国内外学者对成岩相研究主要是利用岩心观察、薄片观察、扫描电镜、阴极发光等方法技术开展单井成岩相的定性分析，而对成岩相定量表征、平面预测和评价方法研究相对较少。

（1）有前人提出视溶蚀率、视压实率与其对储层物性贡献大小没有对应关

系，不适合作为成岩相定量划分的依据。但在储层弱胶结的前提下，视溶蚀率、视压实率代表了储层相对溶蚀和压实的程度，在视压实率一定的情况下，视溶蚀率的高低代表了次生孔隙相对发育程度，即可作为成岩相定量划分的依据，也是相对优质储层预测的基础。

（2）由于成岩作用差异导致的岩石组分、孔隙结构等变化在测井资料上具有明显不同的响应特征，并且测井资料具有连续记录的特点，因此筛选出与成岩相相关的测井参数，将成岩相和测井参数相对应，建立连续的成岩相测井解释模型。目前国内外主要通过测井参数及数学方法建立成岩相测井判别模型，如赖锦等将成岩相与测井参数通过蜘蛛网图来直观反应;张海涛等通过贝叶斯判别建立测井参数与成岩相的线性多元判别关系，从而进行成岩相的连续定量识别;景成等结合多种成岩定量参数与测井信息，利用灰色理论综合评价法定量分析致密气藏的单井成岩相。本研究针对弱胶结的低渗透砂岩储层，筛选出与溶蚀、压实作用相关的测井敏感参数，如自然伽马、中子、声波时差、密度和电阻率，利用BP神经网络技术建立视溶蚀率、视压实率与测井敏感参数的关系，进而实现成岩相的测井定量解释。

（3）由于地震资料的解释精度问题，目前国内外利用地震手段，对成岩相的平面预测成果较少。如利用地震地层学和地震岩石学的手段，粗略的区别出多孔成岩相带和致密成岩相带，建立了成岩相的地震-地层模型;曾洪流等分析方解石含量及泥质相对含量和波阻抗的关系，识别出了两种地震成岩相（钙质胶结相和泥质胶结相），并结合沉积相展布进行地震成岩相的预测。

3.储层微观孔隙特征研究

储集岩的孔隙结构是影响油气储集与油气田开发效果的重要因素。特别针对低渗透砂岩储层孔隙结构的研究，是深入剖析油气储层强非均质性的重要环节。近年来，国内外学者针对于低渗透砂岩储层微米级孔喉的发育特征，形成了铸体薄片图像分析、扫描电镜、常规压汞、恒速压汞、CT扫描等多种分析手段。针对不同手段可以从不同角度解释微观孔隙结构特征，利用压汞分析技术的中值半径与储层物性开展储层评价综合研究;应用恒速压汞分析技术特低-超低渗透砂岩油藏储层微观孔喉特征;苏娜等应用CT扫描技术分析和重建了低渗气藏微观孔隙结构。此外关于微观孔隙结构的分类评价，前人也做了大量研究，利用曲线形态和排替压力为基础对孔隙结构进行分类;但是，由于低渗透砂岩储层孔喉结构复杂，孔隙与喉道耦合关系多样，常规的传统方法表征微观孔喉结构不够精确，必须结合上述多种方法综合使用，才能做到微观孔隙结构定性、定量的综合表征。

参考文献：

[1]汲云涛;黄庭芳;灰岩微观孔隙的三维定量描述及其对变形的影响[J];国际地震动态;2012年06期

[2]连会青;夏向学;王世东;冉伟;刘德民;含水层微观孔隙分形特征与渗透性关联研究[J];工程勘察;2014年01期