鄂尔多斯盆地东南部上古生界石盒子组盒8段致密砂岩储层微观孔隙结构特征及储层控制因素分析

王凯，狄翔，郭雨嘉

油气田开发

鄂尔多斯盆地东南部上古生界石盒子组盒8段致密砂岩储层微观孔隙结构特征及储层控制因素分析

王凯1，狄翔2，郭雨嘉1

（1. 陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西 西安 710075； 2. 斯伦贝谢长和油田工程有限公司，陕西 西安 710016）

通过观察铸体薄片，扫描电镜，高压压汞实验及岩心化验分析等手段，对盒8段致密储层微观孔隙特征进行研究，分析孔隙结构差异性成因，探讨储层主控因素，结果表明：研究区盒8段砂岩成分主要为岩屑石英砂岩和石英砂岩，发育残余粒间孔、粒内溶孔、晶间孔和微裂缝，储集空间以次生溶孔为主，压汞进汞曲线呈陡斜式，孔喉连通性和分选性一般，物性较差，属于致密储层；受沉积相带控制，辫状河三角洲前缘水下分流河道为优质储层的形成的主要相带；成岩作用有压实作用、压溶作用、胶结作用等破坏性成岩作用和溶蚀作用、交代作用等建设性成岩作用，前者作用较强，是造成研究区致密的重要原因。

鄂尔多斯盆地东南部；盒8段储层；微观孔隙特征；控制因素

对于鄂尔多斯盆地致密砂岩气藏的研究，前人已取得一定的认识,朱筱敏等对优质储层与非储层进行多角度分析对比，得出物性是天然气富集的主控因素之一；从沉积构造、成岩作用方面对物性的影响进行研究，认为成岩作用是影响物性的主要因素之一；孔喉结构特征与天然气成藏聚集有着密切的关系，致密砂岩储层有着孔喉微小，结构复杂，非均质性强等独特的孔隙结构特征[1-2]，这一系列特征导致气井单井产量低，递减快，采出程度较低，因此，对研究区盒8段储层微观孔隙特征进行深入研究，弄清楚储层主控因素，为该区气藏开发有一定的指导意义。

1 储层岩石学特征

通过对研究区盒8段储层192个薄片鉴定资料分析，利用石英、长石、岩屑的鉴定数据，按Folk砂岩分类标准进行砂岩分类。统计结果表明：研究区盒8段以岩屑石英砂岩和石英砂岩为主。其中石英含量平均为74.29%，主要为单晶石英与多晶石英；长石含量较少，平均仅为1.59%，岩屑含量平均为24.12%，变质岩岩屑居多，夹杂少量火山岩岩屑和沉积岩岩屑。填隙物平均含量为15.9%，成分以水云母、硅质含量相对较多，高岭石次之，绿泥石、凝灰质和铁方解石相对较少。盒8段储层的主要粒径区间为0.30～0.75 mm范围内，以中—粗粒结构为主，分选中等—好为主，少量分选较差，磨圆度主要为次棱、圆，其次为次棱—次圆、棱角状，颗粒支撑，颗粒间以凹凸接触和线接触为主，少数呈点接触和点—线接触。胶结类型以孔隙式胶结为主，孔隙—再生式胶结次之，基底式胶结少量，普遍出现石英次生加大。填隙物主要有高岭石、绿泥石、水云母、硅质等。

2 储层孔隙类型及特征

2.1 孔隙类型

通过薄片观察、岩心实验及扫描电镜等手段分析研究区118块研究样品得知，研究区储层发育残余粒间孔、粒内溶孔、次生溶孔、晶间孔及微裂缝等。实验分析得知盒8段砂岩总面孔率为3.3%。

残余粒间孔：研究区砂岩中残余粒间孔一般在石英砂岩中较发育，其中盒8段残余粒间孔面孔率为0.11%，压实后大小不均，呈多边形，连通性较差。

粒内溶孔：研究区粒内溶孔发育不规则，孔隙较小，岩屑及长石边缘被溶蚀后呈港湾状、长条状等，火山岩岩屑内易溶组分溶蚀后形成蜂窝状或网格状，局部溶蚀强烈时会形成铸模孔。

晶间孔：晶间孔一般分两种存在形式，一种在填隙物中，存在于黏土矿物表面，另一种主要在长石、岩屑蚀变的的高岭石之中。研究区晶间孔主要为高岭石晶间孔，由于孔喉微细，连通性较差，因此储层物性变差。

图1 盒8段砂岩成分三角图

微裂缝：根据可观测到的裂缝开度大小，将储层中天然存在的裂缝分为构造成因的宏观裂缝和成岩作用形成的微观裂缝两种，观察发现些许样品存在的微裂缝呈现锯齿状或弯曲状，可为天然气运移提供通道。

2.2 孔隙结构特征

高压压汞法测定孔隙结构常用的参数包括评价孔喉大小的参数：排驱压力及最大孔喉半径，中值压力及中值半径和平均孔喉体积比；评价孔喉分布特征的参数：分选系数、变异系数；和评价孔喉连通性的参数：最大进汞饱和度和退汞效率等[3-8]。

根据研究区63个压汞数据统计分析得知，盒8段砂岩的排驱压力范围在0.01～7.65 MPa之间，平均值为1.24 MPa；中值压力范围在0.88～61.94 MPa之间，平均为9.76 MPa；中值孔喉半径分布范围在0.01～0.86 μm之间，平均分别为0.09μm；分选系数为0.734～2.056，平均值为：1.493；退汞效率为22.632%～39.176%，平均值为32.631%。实验表明最大连通喉道半径较小，对应渗透率差，孔喉分布较为不均匀，表现出细、微孔喉，分选较差，储集性能差，孔隙结构渗流能力较差。

表1 盒8段砂岩高压压汞参数统计

参照油气储层评价方法（SY/T 6285—2011）中碎屑岩储层孔隙结构类型划分标准，通过对各项高压压汞参数特征值的分析，并结合物性特征，依据毛管压力曲线的特征，对研究区盒8段砂岩孔隙可划分出3种结构类型。

图2 填隙物含量占比图

Ⅰ类：中排驱压力—细喉型

该类曲线排驱压力介于0.14～0.64 MPa，平均0.31 MPa；中值压力介于1.50～10.09 MPa，平均3.24 MPa，中值喉道半径介于0.07～0.49 μm，平均0.20 μm；变异系数0.15～0.36，平均0.28，最大进汞饱和度73.47%～88.4%，平均79.38%。毛细管压力曲线略向左下偏，（图3A）。该类曲线所代表的储层以细喉型为主，孔隙分选性变化仍然较大。

Ⅱ类：中排驱压力-微细喉型

该类曲线排驱压力介于0.50～2.00 MPa，平均0.94 MPa；中值压力介于2.00～35.00 MPa，平均23.56 MPa，中值喉道半径介于0.02～0.36μm，平均0.03μm；变异系数0.12～0.51，平均0.27，最大进汞饱和度63.40%～91.26%，平均78.22%。毛细管压力曲线呈无平台陡坡状（图3B）。

Ⅲ类：高排驱压力-微细喉型

该类曲线排驱压力1.40～8.00 MPa，平均2.15 MPa，中值压力在45 MPa以上，中值喉道半径小于0.02μm；变异系数0.08～1.71，平均0.52。毛细管压力曲线呈右上凸陡坡状（图3C）。该类曲线对应砂岩的孔隙度低。

物性的差异与孔隙结构特征的差异关联紧密，储集层越致密，物性越差，喉道半径分布范围越小，小孔喉所占比例就越大。

通过压汞实验数据及毛管压力曲线图可以得知，研究区盒8段储层可以分为三类，一类砂岩储集性能最好，三类最差，总体以二类、三类孔隙结构储层为主。

图3 研究区三种类型毛管压力曲线图

3 物性特征

通过统计岩心物性分析数据表明，研究区盒8段有效储层岩心分析孔隙度5.0%～17.0%，中值7.9%，覆压中值7.6%，渗透率0.080～17.596 mD，中值0.233 mD，覆压中值0.032 mD。盒8段储层渗透率均值及中值均小于1 mD，通过覆亚校正90%以上渗透率均值和中值小于0.1 mD，属于特低孔、致密储层。

4 储层控制因素分析

4.1 沉积相控制着储层的平面展布

沉积作用的差异造成了储层孔渗结构物质基础的差异，也是储层原始孔隙度发育最直接的控制因素[9]。

砂岩粒度及成分成熟度直接影响着储层物性的好坏，较粗粒的砂岩存在于较强的水动力条件下，泥质等细粒不易被沉积充填，从而使得更多的原始孔隙得以保存，更多的原始孔隙存在不仅提高了储层的孔渗性能，而且为后期酸性流体或大气淡水进入后形成次生孔隙提供了有利通道。通过对研究区粒度统计分析发现，砂岩的粒度越粗，其孔隙度和渗透率相对越高。成熟度对储层物性的控制也是沉积作用对物性影响的一个重要因素。

研究区盒8段为辫状河三角洲前缘沉积体系，主要发育水下分流河道和分流间湾沉积微相，分流间湾由于泥质含量高、粒度较细，物性差，孔隙度和渗透率小；在分流河道的主河道砂体上( 砂厚大于15 m) 水动力较大，粒度较粗，砂体的厚度也较大，物性最好，孔隙度和渗透率高，具有天然气储集的优势，而河道侧翼、边缘砂体（厚度一般5～10 m) ，水动力减弱，粒度变细，孔隙度和渗透率相比主河道有所减小（图5）。

4.2 成岩作用对储层孔隙结构的影响

成岩作用改变岩石的矿物成分和内部孔隙结构，对储层影响巨大，并最终制约着储层的优劣。通过分析得知，研究区盒8段成岩作用主要经历了压实作用、压溶作用、胶结作用、溶蚀及交代作用等。

压实作用

压实作用使得碎屑颗粒以线接触及凹凸接触的方式紧密堆积，千枚岩等塑形岩屑挤压变形，云母水化为黏土矿物，堵塞孔隙空间，使得孔隙体积缩小，渗透性变差。

压溶作用

埋深加大，压力增大导致颗粒接触处发生溶解，实验分析点—线接触样品压实率为50.5%，而线接触压样品压实率达到62.9%，得知压溶作用同样降低了孔隙空间。

图5 研究区盒8段砂厚及产能叠合图

胶结作用

埋深进一步加大，胶结作用变强，阴极发光下观察发现石英次生加大后，颗粒呈现镶嵌接触；同时存在高岭石、绿泥石、伊利石、伊/蒙混层等黏土矿物，主要以充填的方式占据孔隙；铁方解石、铁白云石以星散状分布于粒间孔中；以上三种胶结方式均降低了孔隙空间，但硅质胶结与碳酸盐胶结又提高了储层抗压实能力，一定程度上能降低压实作用对储层的影响。

溶蚀作用

通过镜下观察发现研究区碳酸盐矿物及硅酸盐矿物均普遍存在溶蚀作用，长石大量溶蚀形成高岭石，颗粒内部及边缘都有溶蚀作用发生，一定程度上改善了储层孔隙空间。

交代作用

研究区存在高岭石交代长石伴随晶间孔的形成，对储层改善有着积极的作用。

通过实验分析计算得知研究区盒8段孔隙变化情况，压实作用使得储层孔隙度平均降低了17.4%，胶结作用使得储层孔隙度平均降低了4.8%，而溶蚀作用产生平均孔隙为3.5%，为改善储层物性起到积极作用。

图6 A1：2474.9 m 盒8段 具有波状消光的石英颗粒×25，A2：2431.3 m 盒8段 伊利石化的高岭石×100，A3： 2549.6 m 盒8段 颗粒溶孔×50，A4：2674.2 m 盒8段 方解石交代碎屑、充填孔隙×50

5 结 论

1）研究区上古生界石盒子组盒8段储层砂岩成份以岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主；孔隙类型主要为残余粒间孔、粒内溶孔、晶间孔，微裂缝少量发育。

2）盒8段储层孔喉发育较小，连通性较差，覆压渗透率小于0.1 mD，属于低孔-致密气藏。

3）研究区盒8段优质储层主要发育在辫状河三角洲前缘水下分流河道主砂体条带上，明显受到相带控制。

4）压实、压溶作用大大降低了储层孔隙空间，溶蚀作用有效改善了储层孔隙空间，对研究区盒8段形成优质储层起着积极作用。

［1］邹才能，朱如凯，吴松涛，等．常规与非常规油气聚集类型、特征、机理及展望—以中国致密油和致密气为例[J]. 石油学报，2012，33（2）：173-180.

［2］尤源，牛小兵，辛红刚，等．国外致密油储层微观孔隙结构研究及其对鄂尔多斯盆地的启示[J]. 石油科技论坛，2013（1）：12-18.

［3］高辉，敬晓锋，张兰．不同孔喉匹配关系下的特低渗透砂岩微观孔喉特征差异［J］．石油实验地质，2013，35(4) : 401-406.

［4］刘志明，殷文著．空气渗流法测定岩心孔喉半径分布［J］．油田化学，1987，4 (3) : 207-213．

［5］冯强汉，王冰，杨勃，等. 致密砂岩气藏储层微观孔隙结构特征及其对产能的影响—以鄂尔多斯盆地苏里格西部苏48区盒8、山1段为例[J]. 科学技术与工程，2020, 20（4）：1360-1366.

［6］王赞惟. 鄂尔多斯盆地东缘临兴地区盒８段储层微观孔隙结构及渗流特征[J]. 非常规油气，2020（2）：59-64.

［7］崔哲治, 孙卫. 基于高压压汞与核磁共振的致密砂岩孔隙结构研究—以苏里格气田山西组与下石盒子组为例[J]. 非常规油气, 2020 (2): 49-55.

［8］刘晓鹏，刘燕，陈娟萍，等. 鄂尔多斯盆地盒８段致密砂岩气藏微观孔隙结构及渗流特征[J]. 天然气地球科学，2016，7（7）：1225-1234.

［9］毕明威，陈世悦. 鄂尔多斯盆地苏里格气田苏６区块盒８段致密砂岩储层微观孔隙结构特征及其意义[J]. 天然气地球科学，2015.（10）：1851-1860.

Analysis of Micro-pore Structure Characteristics and Reservoir Controlling Factors of Tight Sandstone Reservoirs in He 8 Member of Upper Paleozoic Shihezi in Southeast Ordos Basin

1,2,1

（1. Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum（Group）Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710075, China;2. SCP Oilfield Services Company, Xi’an Shaanxi 710016, China）

Based on the cast flakes, scanning electron microscopy, high-pressure mercury intrusion experiments and core analysis and other methods, the microscopic pore characteristics of tight reservoirs in He8 member were studied, the causes of the difference in pore structure were analyzed, and the main controlling factors of the reservoir were discussed. The results show that the sandstone in the He8 member of the study area is mainly composed of lithic quartz sandstone and quartz sandstone; residual intergranular pores, intragranular dissolved pores, intercrystalline pores and microcracks are developed; the reservoir space is dominated by secondary dissolved pores, the mercury intrusion curve is steep, the pore throat connectivity and sorting properties are average, and the physical properties are poor. It is a tight reservoir, controlled by the sedimentary facies belt, the underwater distributary channel in the front of the braided river delta is the main facies belt for the formation of high-quality reservoirs, diagenesis includes compaction, pressure solution, cementation and other destructive diagenesis and dissolution, metasomatism and other constructive diagenesis. The former has strong effect and is an important reason for the compactness of the study area.

Southeastern Ordos basin; He 8 reservoir; Microscopic pore characteristics; Controlling factor

陕西省重点研发计划项目，致密气藏产水气井产量优化技术研究（项目编号：2021GY-167）资助。

2021-10-11

王凯（1987-），男，工程师，硕士，陕西省西安市人，研究方向：天然气勘探开发。

TE122

A

1004-0935（2021）12-1860-05