鄂尔多斯盆地中部长4+5低渗透储层微观孔喉特征及物性响应

潘 辉，武富礼，袁 珍

西安石油大学 地球科学与工程学院，陕西 西安 710000

0 引言

随着油气勘探开发程度的提高，对于低渗透储层的研究正在不断深入，而储层的微观孔喉结构对于储层的物性特征、油气的富集情况以及开发方案的制定具有重要的影响[1-5]。因此，对于微观孔喉结构定量表征就显得尤为重要。目前研究微观孔喉结构的主要方法有压汞法、气体吸附法、扫描电镜、核磁共振以及CT 扫描法，能够在不同方面反映储层的微观孔喉结构特征[6-10]。

论文在前人研究的基础上，主要利用高压压汞法结合铸体薄片、扫描电镜等方法对鄂尔多斯盆地中部长4+5储层的微观孔喉特征进行定量表征，从微观层面对该地区砂岩储层微观孔喉结构进行了系统分析，并建立起微观孔喉和物性之间的定量关系，对后续的油气勘探开发和有利区预测有着重要的意义。

1 地质背景及样品信息

研究区位于鄂尔多斯盆地中部，构造平缓，不发育大型构造及断裂带。区内延长组长4+5地层沉积相类型为三角洲平原相，细分为分流河道、分流河道间湾和分流河道侧翼三类微相[11-12]。储层类型属于低渗—特低渗砂岩储层，孔隙结构复杂、非均质性强，需要结合实际的地质情况进行研究，从而为后续的开发提供可靠的指导[13-16]。因此，笔者从研究区长4+5砂岩储层的物性特征、孔喉结构特征方面，利用密闭取芯的方式取得长4+5储层砂岩样品20块，埋藏深度为1 280～1 370 m。主要实验方法为薄片鉴定、扫描电镜分析以及高压压汞法，对储层的微观孔喉特征进行定量表征。

图1 研究区位置图Fig 1 General situation of the study area

2 储层岩石学特征

2.1 岩性分类

研究区内长4+5储层属于三角洲平原沉积，岩性以细砂岩为主，极细砂质细砂岩、细砂质中砂岩较少，少量为中砂岩、中砂质细砂岩、极细砂岩及粉砂岩，根据X-衍射全岩定量分析结果做出的砂岩分类三角图（图2）可知，长4+5储层岩性主要为长石砂岩。通过对长4+5储层选取20件样品进行扫描电镜分析表明，样品岩性以长石砂岩为主，填隙物主要为绿泥石、伊利石，可见绿泥石（图3-e）、伊利石（图3-d）等黏土矿物及次生石英充填孔隙。

图2 长4+5储层砂岩分类三角图Fig. 2 Triangulation of sandstone classification of Chang4 +5 reservoirs

2.2 储集空间类型

研究区长4+5砂岩储层整体较为致密，发育原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙主要为粒间孔（图3-a、图3-d），孔径差距较大，具有强烈的非均质性。次生孔隙以溶蚀型次生孔隙为主，其中长石溶孔（图3-b、图3-c）较为发育，岩屑溶孔次之，被溶蚀的颗粒边缘极不规则，呈港湾状，连通性一般。

喉道为连通两个孔隙的狭窄通道，是影响储层渗流能力的主要因素，罗蛰潭教授最早将喉道按形态及成因分为：孔隙缩小型喉道、缩颈型喉道、片状喉道、弯片状喉道、管束状喉道。研究区长4+5和长6低渗储层主要以细短型、细长型、微细型的片状、弯片状喉道（图3-g、图3-h）为主，偶见缩颈型喉道。

图3 研究区长4+5储层孔隙类型Fig. 3 Images of the microscopic pore structures of Chang 4+5 reservoir in the study area.

3 储层物性特征

根据研究区长4+5储层实测岩心分析资料表明：孔隙度分布区间为1.94%～16%，平均值为12.0%；渗透率分布区间为0.0121×10-3μm2～10.841×10-3μm2，平均值为1.01×10-3μm2。与孔隙度相比，渗透率分布区间更广，非均质性也较强，通过长4+5储层的孔隙度和渗透率相关性图（图4）可知：孔隙度和渗透率之间有较为明显的正相关关系，相关系数为0.6694，整体趋势为渗透率随着孔隙度的增大而升高。说明孔隙和喉道对储层的渗透率有一定的控制作用，储层的物性受到孔喉发育程度的影响，同时从相关关系可以发现，储层的孔隙度和渗透率呈现指数规律的正相关，当孔隙度小于10%时，渗透率随着孔隙度的增大变化较慢，而当孔隙度大于10%时，渗透率随着孔隙度的增大产生更为明显的增大，这种差异是由于岩石的微观孔喉结构所引起的，特别是喉道的大小、数量和分布[17-18]。

图4 孔隙度和渗透率相关性图Fig. 4 Correlation graph of porosity and permeability

4 微观孔喉特征与物性的关系

4.1 微观孔喉特征参数与物性的关系

微观孔喉特征参数主要包括孔喉分布、孔喉大小和孔喉连通性三方面内容，论文针对孔喉大小特征参数与物性的关系进行研究，主要分析了平均孔喉半径、中值孔喉半径和最大连通半径与孔隙度、渗透率之间的关系。从相关性关系图（图5）可以看出，平均孔喉半径、中值孔喉半径、最大连通半径与孔隙度的相关性较差，但是与渗透率呈现出明显的正相关关系，相关系数R2均达到了0.7以上。平均孔喉半径和中值孔喉半径反映了孔喉半径分布的主要范围，该值越大，储层的孔喉结构越好，最大连通半径反映了样品中连通孔隙的最大半径，三种孔喉半径的大小对孔隙度贡献率都不高，但是对储层的渗透率有较大的影响，当储层的孔喉半径尤其是连通半径越大，储层的渗透性越好，渗流能力越强。

图5 孔喉特征参数与物性相关性分析Fig. 5 Correlation analysis between characteristic parameters of pore throat and physical properties

4.2 喉道个数对渗透率的影响

根据此前的分析已经得出喉道半径的大小对储层渗透率有着很重要的影响作用，而储层中喉道的个数对渗透性也具有很大的影响。因此笔者对研究区长4+5储层所采样品的喉道个数与渗透率进行了相关性分析，从相关性图（图6）可以看出，喉道个数与渗透率呈较好的正相关关系，喉道个数越多，渗透率越大。这就因为当孔隙周边发育的喉道个数越多时，孔隙之间的连通率也会随之增加，这就能够大大提高有效孔隙的个数，使得孔隙中的流体能够有更多的通道进行运移，从而提升储层的渗透率。

图6 喉道个数与渗透率相关性分析Fig. 6 Correlation analysis of throat number and permeability

5 孔渗性和退汞效率的关系

退汞效率是在一定的压力范围内，从最大注入压力降到最小时，退出岩样的汞体积占最大进汞饱和度的百分比，是表征储层渗流能力的一个重要参数，可以反映非润湿相的采收率。通过对孔隙度和渗透率分别与退汞效率进行相关性分析（图7）可以得出：渗透率与退汞效率具有明显的正相关性，孔隙度与退汞效率呈微弱的正相关，相关性不是很高，这是因为低渗透储层具有较强的非均质性，会影响储层的渗流能力，而且物性越好非均质性越强，对于储层的开发也具有很大的影响，因此在低渗透储层的开发过程中不仅要注重储层的微观孔喉特征，还要重视储层的非均质性。

图7 退汞效率与物性相关性分析Fig. 7 Correlation analysis between mercury removal efficiency and physical properties

6 结论

（1）研究区长4+5储层的孔隙类型主要包括原生孔隙和次生孔隙，原始孔隙以残余粒间孔为主，次生孔隙主要包括粒间溶孔和粒内溶孔，粒内溶孔常见于长石、云母以及部分岩屑中；喉道类型主要为片状和弯片状喉道为主。

（2）表征储层孔喉大小的三个孔喉特征参数均与渗透率呈明显的正相关关系，与孔隙度相关性较差，说明当储层的孔喉半径越大时，尤其是连通的孔喉半径越大，油气在储层中运移时所受到的毛细管力越小，储层的渗透性越好，渗透率越高。

（3）喉道个数对储层的渗透率也具有较为明显的贡献，喉道个数越多，油气的运移通道也随之增加，使得储层的渗透率升高。

（4）退汞效率与孔隙度和渗透率均呈现出正相关关系，但是由于受到低渗透储层非均质性较强的影响，二者的相关性并不是很明显，因此在低渗透油藏的开发过程中不仅要关注储层的物性和微观孔喉特征，储层的非均质性对储层的影响也是不容忽视的。