安塞油田坪桥区长6致密油储层微观特征

陈军军，杨兴利，高 月，柳朝阳

(1.延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西延安 716000；2.延长油田股份有限公司杏子川采油厂，陕西安塞 717400)

近年来，随着我国能源需求不断增加，勘探开发力度加大，可供开采的常规油气资源不断减少，因此，致密油气的勘探开发在我国的重视程度越来越高，也是未来我国油气增储上产的主体[1-3]。相比常规油气，致密油气的储层孔隙致密、物性差、油水关系复杂[4-6]、喉道狭窄、连通性差、非均质性强，复杂的孔隙几何形态与连通性控制着储层质量的优劣，也影响着油气的运移和聚集[7-8]，因此，厘清储层微观孔喉结构特征、孔喉特征对储层物性的影响及不同孔喉特征的含油性，对认识致密砂岩气的富集规律和指导致密油气的勘探开发至关重要。前人对研究区储层的研究主要集中于储层裂缝、沉积微相等宏观特征和渗流、孔喉等微观特征[9-12]，并未对微观结构特征如何影响储层物性，进而影响储层的含油性做出探讨。因此，通过对研究区42口井长6储层物性测试、铸体薄片、扫描电镜、X衍射、高压压汞、图像孔隙等测试资料进行分析，讨论了区内长6储层的孔隙类型、孔喉结构特征、微观特征对储层物性的影响以及储层的含油性，以期为后续该地区致密储层深入研究和致密油勘探开发提供必要支持。

1 地质概况

鄂尔多斯盆地可划分为6个一级构造单元，伊陕斜坡属于6个一级构造单元之一[13]，整个斜坡带上发育一系列由东向西倾没的低幅度鼻状隆起构造，规模大小不一，这些鼻状隆起与研究区三角洲砂体有机配置，有利于油气富集[14-15]，特别是上三叠统延长组长6油层组，由于与下部长7烃源岩和上部长4+5泥岩构成良好的生储盖组合，油气资源丰富，是区内致密油的主要生产层位之一。安塞油田坪桥区块位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的中北部，面积约141 km2，主力产层包括上三叠统延长组三个油层组(长2油层组、长4+5油层组、长6油层组)，并可细分为九个油层亚组。

2 储层微观特征

2.1 岩石类型与物性特征

通过对坪桥区块42口井岩心观察以及253块长6致密储层铸体薄片测试资料分析，长6致密砂岩储层岩石类型以细粒长石砂岩为主，并含有少量岩屑长石砂岩，石英含量为8%～30%，平均23%；长石含量为3%～65%，平均54%；岩屑含量为2%～59%，平均12%；岩石粒径主要为0.15～0.35 mm。根据研究区长6致密储层样品物性分析可知，长6储层孔隙度主要为1.5%～22.3%，平均9.27%；渗透率主要为0.01×10-3～20.23×10-3μm2，平均为1.35×10-3μm2，整体属于低孔低渗致密储层。

2.2 孔隙类型

根据铸体薄片、扫描电镜和图像孔隙资料对长6致密储层孔隙进行观察分析，孔隙类型以残余粒间孔、溶蚀孔(长石、浊沸石)、黏土矿物晶间孔以及微裂缝为主，孔隙直径为10～200 μm，总视面孔率平均值为6.12%。其中残余粒间孔为其主要孔隙类型，孔隙直径为100～200 μm，平均视面孔率为3.04%，占总孔隙的49.7%，这种孔隙多以孤立状态存在，形态多样，大小不一，但其边缘常发育环边状的绿泥石膜(图1a)，绿泥石膜在一定程度上可保护孔隙不遭受破坏，但当绿泥石含量超过5%时，又会堵塞孔隙，从而减小粒间孔空间(图1b)；其次为长石和浊沸石溶孔，还有少量黑云母溶蚀孔隙(图1c)，视面孔率分别为1.88%、1.03%和0.04%，分别占总孔隙的30.72%、16.83%和0.65%。长石溶孔通常沿长石节理发育(图1a，d，e)；晶间孔则主要发育于高岭石、绿泥石和伊利石等黏土矿物之间，以高岭石和绿泥石晶间孔为主，孔径较小，平均视面孔率为0.07%，占总孔隙的1.14%(图1f，g)；构造应力成因的微裂缝，视面孔率为0.06%，占总孔隙的0.96%(图1h，i)。

2.3 储层微观孔喉特征

对于致密储层而言，微观孔喉结构研究更为重要，储层微观孔喉结构的定性、定量评定是衡量储层质量的重要标准[16]。在对坪桥区长6储层样品物性测试、成像孔隙测试、铸体薄片和扫描电镜等资料分析的基础上，考虑样品是否具有代表性，最终选择5口井不同含油级别的样品共50块作为实验对象，样品孔隙度为1.2%～14.6%，平均孔隙度为9.56%，渗透率为0.03×10-3～12.12×10-3μm2，平均渗透率为1.39×10-3μm2。

50块样品的压汞参数显示，坪桥区长6储层中值压力为0.27～25.37 MPa，平均值为6.77 MPa；最大孔喉半径为0.11～13.19 μm，平均值为2.60 μm；最大进汞饱和度为54.80%～92.65%，平均值为74.33%；分选系数为0.02～2.35，平均值为0.46；排驱压力为0.06～6.71 MPa，平均值为1.14 MPa；中值孔喉半径为0.03～2.75 μm，平均值为0.37 μm。从不同井位样品参数来看，X2009井和P285井储层质量最好，平均孔隙度分别为12.75%和9.80%，平均渗透率分别为3.88×10-3μm2和1.76×10-3μm2。其中，X2009井平均渗透率为3.88×10-3μm2是因为其中一块样品裂缝发育，其渗透率高达12.12×10-3μm2。两口井在微观孔喉方面主要表现为中值压力较低，两口井中值压力平均值均为4.25 MPa；最大孔喉半径较大，平均值分别为4.83 μm和3.98 μm；最大进汞饱和度较大，平均值分别为82.69%和82.22%；分选系数较大，平均值分别为0.86和0.64；排驱压力较低，平均值分别为0.82 MPa和0.60 MPa；中值孔喉半径较大，平均值分别为1.06 μm和0.40 μm(表1)。

表1 安塞油田坪桥区长6储层高压压汞参数统计

从所有压汞实验中选取具有代表性的12个样品建立长6储层毛细管压力曲线图(图2)和不同孔喉进汞量曲线图，根据压汞曲线特征将长6储层分为三类，第I类以X2009-2号样品为代表，排驱压力小于0.10 MPa，最大进汞量大于80%，进汞曲线平直段较长，表明其储集性能与连通性最好；第II类排驱压力为0.10～1.00 MPa，最大进汞量为60%～80%，进汞曲线平直段较长，但与第I类相比，平直段斜率较大，表明其主要孔喉分选性相对较差；第III类排驱压力大于1.00 MPa，最大进汞量小于60%，进汞曲线平直段较短或没有，表明其孔喉较小，分选性较差，连通性较差。坪桥区长6储层孔喉半径主要为0.03～13.19 μm，第I类储层以大孔喉为主，孔喉半径大于1.00 μm，第II类储层孔喉半径为0.10～1.00 μm，孔喉相对较小，第III类储层以小孔喉为主，孔喉半径小于0.10 μm。综上所述，坪桥区长6储层以第II类为主，也是研究区主要的有利储层。

图2 长6储层高压压汞毛细管压力曲线

3 储层微观特征的含油性

3.1 物性影响因素

坪桥区长6储层属于低孔低渗致密储层，通过统计分析可以发现，随着储层砂岩石英含量增加，成分成熟度增加，储层不稳定成分减少，储层物性具有相对变好的趋势；随着长石含量增加，储层物性变好的趋势更加明显。分析认为，在成岩过程中，碳酸盐遇酸容易发生溶蚀，长6储层因溶蚀作用形成大量溶孔；长6储层岩屑成分主要是火山岩(喷发岩、隐晶岩)和变质岩(片岩、千枚岩)，沉积岩很少，少量的刚性碎屑颗粒使残余粒间孔较为发育，但是随着火山岩等岩屑增多，它所提供的大量镁离子会促使自生黏土矿物发育，堵塞孔隙喉道，因此可以看到随着岩屑含量增加，储层物性呈先变好后变差的特征(图3)。

研究区长6致密储层碳酸盐、浊沸石和绿泥石的胶结作用使储层整体比较致密，储集能力降低，但是后期碳酸盐、浊沸石溶蚀产生的溶蚀孔对储层又具有一定的改善作用。坪桥区碳酸盐主要是方解石和白云石，在成岩阶段前期方解石溶蚀形成一定的溶蚀孔，成岩阶段后期长石溶蚀形成的方解石填充孔隙使储层更加致密；并且在成岩阶段后期浊沸石的胶结作用使储层进一步致密，但随着有机酸的进入，浊沸石发生强烈溶蚀，产生的溶蚀孔占总面孔率的39.21%，对储层具有很大的改善作用(图4)；绿泥石的存在一方面保护了粒间孔，随着绿泥石含量增加储层物性变好，但当绿泥石含量达到一定程度时，绿泥石又会堵塞孔喉通道，对储层起到破坏性作用。

图4 坪桥区长6储层岩屑含量与孔隙度、渗透率关系

从孔喉结构参数与储层物性的相关性来看，孔喉中值压力与储层物性相关性最好，中值压力越小，储层物性越好，其次为排驱压力(表2)。研究区长6储层属于低孔低渗的致密储层，整体孔喉相对较小，但个别大孔喉的存在对储层物性具有重要作用，孔喉中值压力、排驱压力越小，大孔喉数量越多，表明储层孔喉半径、最大进汞饱和度越大，储层物性越好。

表2 安塞油田坪桥区微观参数与储层物性相关性统计

3.2 含油性特征

通过坪桥区含油岩心荧光薄片观察发现，长6储层岩石不同孔隙类型荧光特征不同，在残余粒间孔和溶蚀孔(长石溶孔、浊沸石溶孔、黑云母溶蚀)中荧光特征表现得最为明显，荧光颜色以黄绿色、乳白色为主。通过铸体薄片和荧光薄片观察，研究区长6储层发育一定构造成因的微裂缝，裂缝中残余沥青质荧光颜色以浅绿色、淡黄色为主(图5)。

a.P260井，1 332.46 m，整体含油性较差，微裂缝中残余沥青质具浅绿色、淡黄色荧光；b.X31井，1 587.21 m，残余粒间孔发育，具黄绿色荧光；c.P500井，1 190.56 m，长石溶孔、残余粒间孔发育，具乳白色荧光

对研究区试油资料和物性资料统计发现，区内初月产达到工业油流的油井平均孔隙度大于8%，平均渗透率大于0.20×10-3μm2(图6)。通过孔隙度与孔喉半径相关性公式可得，工业油气流井孔喉半径下限为0.13 μm。

图6 坪桥区长6储层孔隙度与渗透率关系

4 结论

(1)研究区长6储层岩石类型以细粒长石砂岩为主，含有少量岩屑砂岩，发育残余粒间孔、次生长石溶孔、浊沸石溶孔、黏土矿物晶间孔和微裂缝等孔隙类型，并以残余粒间孔为主，占总孔隙的49.7%，孔隙直径为20.0～60.0 μm。

(2)将研究区长6储层划分为三类，第I类储层质量最好，第III类储层质量最差，坪桥区以第II类储层为主，其排驱压力为0.10～1.00 MPa，最大进汞量为60%～80%，进汞曲线平直段较长，但与第I类储层相比，平直段斜率较大，孔喉半径主要为0.1～1.0 μm。

(3)研究区长6储层石英、长石含量与储层物性呈正相关；随着岩屑含量的增加，储层物性先变好后变差；碳酸盐、浊沸石和绿泥石的胶结作用使储层储集能力降低，后期碳酸盐、浊沸石的溶蚀对储层具有一定的改善作用；少量绿泥石膜可以起到保护粒间孔不受破坏的作用，当绿泥石含量超过5%时，绿泥石会堵塞孔喉通道，对储层具有破坏性作用；微观孔喉参数中值压力与储层物性相关性最好，其次为排驱压力。

(4)坪桥区长6储层的荧光主要存在于残余粒间孔和溶蚀孔中；储层物性越好，储层含油饱和度越高，孔隙度越好，储层最终驱油效率越好，样品的束缚水饱和度越低；结合区内试油和物性资料，明确长6储层工业油流井标准为孔隙度下限8%，渗透率下限0.20×10-3μm2，平均孔喉半径下限0.13 μm。