储集空间类型对宏观物性的影响——以鄂东临兴神府地区为例

郭明强

(中联煤层气有限责任公司，北京 100016)

临兴-神府勘探区块位于鄂尔多斯盆地东缘，构造位置为鄂尔多斯盆地伊陕斜坡和晋西挠摺带，地势上呈东高西低、北高南低，上古生界储层是目前致密砂岩气勘探的主要层位，临兴、神府区块多套层系试气产能获得突破，自下而上层系分别为太原组、山西组、H8段、H6段、H4段、H2段和千5段，这充分展示了研究区上古生界致密砂岩气勘探具有良好前景。

1 孔隙类型

利用偏光显微镜、扫描电镜等手段开展了致密砂砾岩的储集空间类型研究，研究区储层后期成岩作用强烈，原生孔隙基本消失殆尽，很难见到完整的原生粒间孔，其中溶蚀粒间孔和粒内溶孔较发育，其次为原生残留粒间孔和胶结物溶孔，含少量微裂缝。

(1)原生孔隙

研究区储层后期成岩作用强烈，原生孔隙基本消失殆尽，很难见到完整的原生粒间孔，可见部分残余原生粒间孔与晶间孔。

①原生粒间孔：多发育于砾石支撑岩石的颗粒之间，埋藏深度较浅。在强压实作用下，此类孔隙孔径相对较小，仅局部零星可见(图1a)。

②残余原生粒间孔：为被胶结物充填之后剩余的原生粒间孔，填充孔隙的多为泥质杂基和碳酸盐矿物等(图1b)。

(2)次生孔隙

研究区次生孔隙主要包括粒间溶孔、粒内溶孔(包括铸模孔)、胶结物溶孔以及交代蚀变作用形成的晶间孔(图1d,1e,1f,1fg)。

①粒间溶孔：在原生粒间孔隙与剩余粒间孔隙的基础上经过次生溶蚀作用后形成的溶蚀孔。粒间溶孔形态不规则，外形呈港湾状，孔隙大小和分布不均，常与长石、岩屑溶孔等伴生，并被细小的溶蚀缝连通(图1d,1e)。

②粒内溶孔及铸模孔：多沿矿物解理或裂缝发育，当颗粒全部或几乎完全被溶解而保留其原晶体假象时，则成为铸模孔。研究区内岩石总体为高岩屑、中长石、低石英含量的特征，长石及岩屑中易溶组分容易遭受溶蚀，形成形态较为规则的长石粒内溶孔(图1f)、岩屑粒内溶孔，部分岩屑甚至全部被溶蚀而成为铸模孔。当溶解作用较强时，石英颗粒表面也发生溶解而形成小的次生溶孔，发生溶解后的石英表面呈现凹凸不平状，边缘呈不规则状和港湾状(图1g)。

③胶结物溶孔：充填于碎屑颗粒之间的填隙物一般稳定性差，也是一种可溶组分；该区胶结物溶孔主要为填隙物(如方解石、白云石、高岭石等)溶蚀溶孔，研究区储层此类溶孔主要产于充填粒间的方解石胶结物中，溶解作用一般沿着解理面或晶体边缘进行(图1h,1i)。

④晶间孔：为自生及交代型粘土矿物、碳酸盐矿物等晶体间的孔隙(图1c)。

(3)微裂隙

研究区微裂隙的规模小，主要为成岩缝及构造缝，主要为压实作用、收缩作用以及各种构造应力作用形成的，由溶蚀作用形成的溶蚀缝不包括在微裂缝范围内。

①构造缝：构造应力所造成的裂缝，常可贯穿塑性岩屑、杂基等(图1j)，缝内较为洁净，少数充填有泥质、硅质和方解石胶结物。

②收缩缝：主要出现在颗粒间被粘土矿物(主要为伊/蒙混层、伊利石)充填的情况。这些粘土矿物在成岩过程中失去结合水，向靠近碎屑颗粒的一方或孔隙中心发生收缩，形成收缩孔或呈线状展布的收缩缝(图1k)。收缩孔/缝的形成有利于酸性水的进入以及对矿物颗粒和填隙物的溶解，经溶蚀后可形成孔径较大的溶蚀孔和更大的溶蚀缝，孔内及缝内往往残留有未被完全溶蚀的粘土、硅质、碳酸盐胶结物及杂基等。

图1 研究区储层孔隙类型

③压裂缝：是岩石受到较大的纵向或侧向压力时，如来自上覆地层的压力，颗粒接触点处承受较大的压强而产生的一种裂缝，该裂缝主要分布在碎屑颗粒的内部，从而有别于构造应力产生的微裂缝。在压实作用下，部分刚性碎屑颗粒在强压实作用下发生破裂，产生压裂缝(图1l)，尤其以砾石含量较高的砂砾岩中较发育，这主要与砾石颗粒大，颗粒间接触表面积少，单位面积所承受到的压强大有关。研究区内储层埋深均小于2200m，部分井石千峰组埋深<1000m，压实作用不强，故压裂缝发育较少。

(4)孔隙组合类型

通过岩石薄片观察与扫描电镜观察，研究区上古生界砂岩储层孔隙组合可分为5类：粒间孔+溶蚀孔+晶间孔、粒间(溶蚀孔)(图2a)、粒间+粒内溶蚀型(图2b)、溶蚀孔+晶间孔型(图2c)和晶间孔型(图2d)。

图2 典型孔隙组合类型图片

图3 储层孔隙吼道形态示意图

2 吼道类型

一般将岩石粒间孔相对开阔部分称为孔隙，两个开阔孔隙之间的狭窄部分称为喉道。喉道的形态通常可分为五类：分别为孔隙缩小型喉道、缩颈型喉道、片状喉道、弯片状喉道以及管束状喉道(图3)。结合薄片镜下观察结果，分析研究区储层喉道的形态特征。

(1)孔隙缩小型喉道

在粒间孔隙或扩大粒间孔隙为主的砂岩储层中，孔隙与喉道难以区分，其喉道仅仅是孔隙的缩小部分。常见于颗粒支撑、漂浮状颗粒接触以及无胶结物的类型。此类孔喉结构具有孔径大、喉道粗的特点，孔喉直径比接近于1:1，岩石中孔隙几乎都是连通有效的(图3a)。研究区储层岩石颗粒以点-线、线-线接触为主，岩屑含量较高，后期充填胶结物发育，因此不发育此类型的喉道。

(2)缩颈型喉道

当砂岩颗粒被压实而排列较紧密时，虽然保留下来的孔隙还是较大，然而喉道半径则快速变小。该类型储层的孔隙度较高，但渗透率很低。常见于颗粒支撑、点接触类型。此类孔喉结构属于孔径大(或较大)、喉道细的类型，孔喉直径比很大，岩石中局部孔隙是不连通的(图3b)。研究区储层此类喉道类型局部发育(图4a)。

图4 研究区储层孔喉形态特征

(3)片状或弯片状喉道

图5 研究区储层孔隙类型分布

图6 不同孔隙组合类型与储层物性关系图

当砂岩进一步压实，或者由于压溶作用使晶体再次生长时，其再生长边之间包围的孔隙变得较小，一般是四面体或多面体形。这些孔隙相互连通的喉道就是晶体之间的晶间隙。这种晶间隙视颗粒形状的不同又可分为片状的和弯片状的(图3c、3d)，其有效张开宽度很小，一般小于1μm，个别的有几十微米。此类孔隙结构的孔径很小，喉道极细。常见于线触式、凹凸接触式类型。片状(图4b)或弯片状喉道(图4c)在研究区储层中比较发育，是主要的喉道形式。

(4)管束状喉道

当杂基及各种胶结物含量较高时，原生粒间孔隙有时可以完全被堵塞。在杂基及胶结物中许多微孔隙本身既是孔隙又是连通通道。这些微孔隙像一支支微毛细管交叉地分布在杂基及胶结物中(图3e)。其孔隙度较低，渗透率则极低。常见于杂基支撑、基底式及孔隙式、缝合接触式类型中。研究区粘土矿物含量较高的储层中管束状吼道比较发育(图4d)。

研究区储层致密砂岩多为颗粒支撑结构，颗粒间以线接触为主，少见点状接触，并且后期成岩作用强烈，常见孔隙式胶结。因此储层喉道窄小，孔喉类型以片状、弯片状及管束型为主。这类喉道使得部分地区孔隙度较大，但渗透率极低，常可见孤立的无效死孔。

3 孔隙类型对宏观物性的影响

(1)不同类型孔隙面孔率

研究区储层不同类型孔隙的面孔率分布表明粒间溶孔、粒内溶孔比较发育，临兴地区石千峰组与上石盒子组以粒间溶孔为主，面孔率约为2%，相对含量40%～60%；下石盒子组粒间溶孔与粒内溶孔含量相当，分别为近2%，相对含量均为30%左右；而山西组与太原组以粒内溶孔为主，面孔率在1%～2%之间，相对含量在40%～60%之间(图5)。神府地区石千峰组残余粒间孔为最主要的孔隙类型，面孔率近6%，相对含量近超过50%；下石盒子组、山西组、太原组中粒内溶孔为最主要的孔隙类型，面孔率分别在2%～3%之间，相对含量均近60%；本溪组粒间溶孔、粒内溶孔与胶结物溶孔含量相近，面孔率分别在1.5%～2%之间，相对含量在30%～40%之间(图5)。由此可知，除神府地区石千峰组以外，研究区储层中孔隙度所占比例较大的孔隙类型为溶蚀孔隙。

(2)孔隙组合与储层物性相关性

研究区上古生界砂岩储层孔隙组合可分为5类：粒间孔、粒间+溶蚀+晶间、粒间+晶间、溶蚀+晶间、晶间孔五类，不同组内孔隙组合发育类型存在差异，孔隙组合类型与孔隙度也存在较强的相关性。

根据不同孔隙组合类型储层孔隙度与渗透率变化范围可知，以粒间(溶蚀)孔为主要孔隙组合的储层物性较好，孔隙度通常>10%，渗透率多数>1mD；其次为以粒间孔+晶间孔与粒间+溶蚀+晶间孔，孔隙度通常在5%～15%之间，渗透率多数在0.1～1mD之间；再次为以溶蚀+晶间孔为主要孔隙组合的储层，孔隙度通常在5%～10%之间，渗透率在0.01～1mD之间；以晶间孔为主要孔隙组合的储层物性最差，孔隙度通常<5%，渗透率通常在0.01～1mD之间(图6)。

研究区不同层系致密砂岩储层中孔隙组合类型不一致，导致孔隙组合在垂向上有所变化与孔渗异常发育带对应。从图7a中可以看出，临兴地区孔隙度>8%储层以粒间(溶蚀)孔组合为主，孔隙度在4%～8%之间储层为粒间孔+晶间孔与粒间+溶蚀+晶间孔组合，孔隙度<4%储层以晶间孔为主，-300m～-400m以及-600m～-700m为粒间(溶蚀孔)组合发育带，对应临兴储层孔渗异常带。从图7b中可以看出，神府地区孔隙度>8%储层除了以粒间(溶蚀)孔组合为主的石千峰组以外，下石盒子组、山西组与太原组中部分以粒间+溶蚀+晶间孔组合为主的储层孔隙度也超过了8%，孔隙度在4%～8%之间储层主要为以溶蚀孔+晶间孔组合为主，以及少量溶蚀孔为主的储层，孔隙度<4的储层主要以晶间孔为主，在-500m左右、-800m左右以及-950m～-1050m区间内粒间(溶蚀)孔组合与粒间+溶蚀+晶间孔组合较发育，对应神府地区储层孔渗异常带。

研究表明尽管临兴与神府地区孔隙组合发育带在深度上并非完全对应，但是总体上粒间孔+溶蚀孔为高孔渗储层最主要的孔隙组合，其次为粒间+溶蚀+晶间孔组合，以晶间孔为主的储层孔渗最差。