紅河油田長81砂層組微觀孔隙結構特征與物性研究

陶金雨，李建明 （長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

唐明安 （華北水利水電大學資源與環境學院，河南 鄭州450000）

研究區紅河油田位于鄂爾多斯盆地西側天環拗陷南部的鎮涇地區［1］，在區域勘探階段，發現鄂爾多斯盆地三疊系延長組發育多層工業油氣流。由于盆地長期受到繼承性整體升降運動和后期成巖作用的影響，長8油層組儲集物性較差［2］，屬于低孔超低滲透砂巖儲層。隨著石油工業的發展，低孔低滲油氣藏的開發越來越重要［3］。通過巖石薄片照片、常規物性、毛細管壓力曲線、相對滲透率曲線等常規實驗室方法，重點對長81砂層組的含油砂體的巖石學特征、微觀非均質性和物性影響因素進行分析。這有助于深化對紅河油田105井區長8油層組儲層特征的認識，同時有利于提高低孔低滲儲層的勘探開發比重，穩定我國石油工業的持續發展［4］。

1 儲層巖石學特征

紅河105井區長81砂層組砂巖類型主要為長石質巖屑砂巖和巖屑質長石砂巖。據研究區砂巖分布統計（見圖1），石英含量26%～53%，長石含量25%～46%，巖屑含量9%～49%。填隙物主要由方解石、高嶺石、綠泥石、硅質和泥基等組成（見圖2），含量一般為6%～10%，幾乎所有井中均可見到。其中方解石膠結物含量最多，常以細－中晶狀充填粒間孔隙；其次是高嶺石膠結，可見微晶結構被油浸，綠泥石常見薄膜環邊。

圖1 紅河105井區砂巖分布統計圖

圖2 紅河105井區砂體填隙物含量分布圖

研究區主要發育一套辮狀河三角洲沉積體系中的三角洲前緣亞相沉積。因此距離物源比較遠，砂巖粒度整體偏細，粒徑范圍多在0.1～0.5mm左右，細粒結構，含一定量中粒結構及少量粉砂級碎屑。分選性較好－中等，磨圓度差，以次棱角狀為主。研究區砂巖的成分成熟度和結構成熟度較低。

2 孔隙類型

2.1 孔隙類型

根據薄片照片和巖心照片等資料的觀察，研究區長8砂巖儲層的孔隙類型主要包括殘余粒間孔隙、次生溶蝕粒間孔隙、粒內溶孔、自生礦物晶間孔隙和填隙物晶間孔隙。

1）殘余粒間孔隙 為研究區長8儲層的主要孔隙類型（見圖3（a））。由于成巖壓實及自生膠結作用的改造，殘存有少量的粒間孔隙，多分布于雜基含量低、巖屑顆粒含量少且分選中等的中－細粒儲層中。其孔徑多在0.07～0.12mm之間，大小不一，形態較規則，多呈近三角形。

2）次生溶蝕粒間孔隙 孔隙直徑一般為0.08～2.00mm（見圖3（b）），溶解組分有長石、高嶺石和綠泥石等，局部油浸。巖心照片中偶見清晰的次生溶孔被瀝青質充填。

3）粒內溶孔 多見于長石、云母和部分巖屑內（見圖3（c）），常見溶蝕粒內孔隙與溶蝕粒間孔隙連通，其孔徑一般為0.02～0.1mm，常見與溶蝕粒間孔隙伴生分布，但分布不均勻。

4）自生礦物晶間微孔 主要有自生綠泥石晶間微孔隙和自生高嶺石晶間微孔隙，局部可見重晶石，孔隙直徑一般為0.8～3.4μm，連通性一般。在粉砂巖、細砂巖和部分中粒砂巖中分布有一定量的自生伊／蒙混層、伊利石晶間微孔隙。

5）填隙物晶間微孔 一般是由黏土礦物充填在膠結物晶體之間的微小孔隙，占總孔隙比重很小。薄片照片中（見圖3（d））常見有高嶺石晶間孔，由于高嶺石具有強吸水性，因此孔隙遇水后會堵塞微孔，常常形成無效孔隙。

圖3 長8砂巖儲層主要孔隙類型及特征

2.2 儲集空間類型

該區孔隙組合類型各不相同，根據薄片資料分析，可將儲層孔隙組合分為粒間孔－溶蝕孔型、溶蝕孔型、粒間孔－微孔型和微孔型4種組合類型。不同的孔隙組合類型導致儲層的微觀非均質性發生變化，儲集層的儲集物性及孔隙結構類型不同，表現出的滲流特征不同，對采收率的大小也有影響。

3 孔隙結構特征

3.1 孔隙特征

實際巖石孔隙和喉道的大小、分布錯綜復雜，實驗室測得的孔隙度、排驅壓力、孔隙中值半徑和中值壓力等數據，通過定量計算得到各種壓汞分析后的特征參數可以在不同程度上反映孔喉的發育情況。以取心井紅河105井為例說明紅河油田105井區長81砂層組3個砂層的孔喉特征。

1）分選系數越小分選性較好，孔隙結構越好，儲層物性也就越好（見表1），長811砂層的分選性略好與長821砂層和長831砂層；變異系數平均值越大，孔喉分布均一性越差（見表1），長831砂層中孔喉分布相對均一；均值系數越接近1表示喉道半徑越接近儲層喉道最大半徑，則儲層的儲集空間越大，有效孔隙度也就越大（見表1），長811砂層相對優于長821砂層和長831砂層；歪度系數平均值大于1，說明長81砂層組孔喉發育偏向粗歪度。整體來看，研究區長81砂層組孔隙結構中等，長81砂層組體孔喉分選中等偏差，分布不均一是導致儲層物性變差的原因之一。

2）儲層孔喉半徑特征參數主要包括喉道中值半徑（R50）、最大連通孔喉半徑（Rmax）及平均孔喉體積比等。根據表1得知，長811砂層和長821砂層最大孔喉半徑約0.6μm。長811砂層喉道中值半徑平均值約0.2μm，略好于長821砂層和長831砂層，均屬于細喉道。但平均孔喉體積比偏大（＞2屬于超低滲儲層）。

表1 紅河105井區長81砂層組孔喉特征參數統計表

表2 紅河105井區長81砂層組孔喉特征參數統計表（續）

同時，孔喉連通性（見表2）直接影響砂體的儲滲性能。由于排驅壓力越小說明巖石孔隙喉道寬度越大，流體越容易被驅替出去，滲透率就越大，因此長811砂層的排驅壓力相對較小，之后通過壓汞試驗分析得到的滲透率也符合這一規律。長821砂層擁有較高的最大進汞飽和度，說明其喉道之間的連通性優于其他兩個砂層。同時，長821砂層的退汞效率比較高，在一定程度上說明長821砂層的孔隙結構相對好于另外兩砂層。而結構滲流系數可以作為最大孔喉半徑、滲透率與退汞效率的結果參數，這3個參數的組合，可以綜合表征超儲層復雜的孔隙結構對儲層巖石滲流能力的影響。結構滲流系數越大，表示砂體孔隙結構越有利于儲層內流體的流動。從退出效率和結構滲流系數這2個結果參數來看，研究區儲層的連通性差使得滲流能力變差，而滲流能力直接影響著滲透率的大小。綜合說明研究區長81砂層組孔喉的儲集能力差，微觀非均質性強，必須配合注水開發、壓裂等措施，從天然裂縫和人工裂縫等入手增大有效孔隙空間，降低殘余油飽和度，提高驅油效率從而保持穩產。

根據壓汞試驗計算出滲透率，并將其與測井滲透率相比（見表2）。長81砂層組的壓汞滲透率均處于0.1～0.2之間屬于超低滲儲層，測井解釋顯示該段主要為特低滲儲層。其中長811砂層的滲透率較另外兩個砂層高，且長811砂層的毛細管中值壓力最小，表示巖石的物性條件較好。

3.2 孔喉特征

1）喉道特征。儲層喉道類型以縮頸型喉道、片狀喉道和彎片狀喉道為主（見圖3（a））。據統計，紅河油田105井區長81砂層組的喉道半徑平均為0.08μm，平均孔徑為40μm。連通性差，喉道配位數很低，據統計大多為2～3。根據砂體孔喉半徑大小，可將長81砂層組孔喉類型分為中孔細喉－小孔細喉型。

2）孔喉與孔隙度滲透率相關性。該地區的孔隙度和滲透率之間具有一定的相關性（見圖4）。但是隨著孔隙度增加，滲透率的分布范圍出現2個趨勢走向。這可能是由于巖石發育多個孔隙－喉道配置系統，并且膠結現象嚴重。如同樣孔隙度下發育了機械壓實導致的縮頸型喉道，有部分喉道內存在黏土礦物等填隙物導致喉道被充填，又或者孔隙或喉道在后期被溶蝕導致滲透率變大等原因。

3.3 孔喉結構分類

根據取心井紅河105井19塊巖樣做得的壓汞試驗，做出排驅壓力和中值半徑交會圖（見圖5），并由此將研究區儲層孔隙結構類型劃分為3種類型：低排驅壓力－粗喉道型（Ⅰ型）（排驅壓力Pcd＜0.6MPa，喉道半徑R50≥3.5μm）、中排驅壓力－中喉道型（Ⅱ型） （0.6MPa≤Pcd＜2.0MPa，0.5μm≤R50＜3.5μm）和高排驅壓力－細喉道型（Ⅲ型）（2.0MPa≤Pcd＜3.8MPa，R50＜0.5μm）。其中長81砂層組的孔隙結構以Ⅱ型為主，Ⅲ型其次，粗吼道極少因此Ⅰ型占極少數。

圖4 鄂爾多斯盆地紅河油田長8油層組孔隙度與滲透率關系曲線

圖5 紅河105井區長81砂層組儲層排驅壓力與中值半徑交會圖

4 儲層物性特征

通過統計分析研究區長81砂層組有效儲層物性可知（見圖6），孔隙度分布范圍介于4.5%～14.5%。平均9.5%，有效儲層平均孔隙度為10.1%。滲透率相對較小，大多介于0.1～0.6mD，平均值為0.896mD，有效儲層平均滲透率為0.67mD。根據國家制定儲層物性評價標 準（SYT6285－1997， 油氣儲層評價方法），評價為特低孔（5%～10%）超低滲（0.1～1.0mD）儲層。造成研究區孔滲性差的原因是：早期的成巖壓實作用破壞砂巖中的原生孔隙，后期發育的次生孔隙對砂體物性條件有一定改善作用，構造運動發育的裂縫被方解石等膠結物充填。這些因素都直接影響著砂體物性的好壞。

圖6 紅河油田長81砂層組儲層物性分布直方圖

5 結論

1）長81砂層組主要發育長石質巖屑砂巖和巖屑質長石砂巖，填隙物由方解石、高嶺石、綠泥石、硅質和泥基等組成，平均孔隙度9.5%，滲透率0.896mD，屬于特低孔超低滲儲層?？紫额愋鸵詺堄嗔ｉg孔隙、填隙物晶間孔隙為主，喉道類型以縮頸型喉道、片狀喉道和彎片狀喉道為主，平均孔徑為40μm，喉道半徑平均為0.08μm，孔喉組合為中孔細喉－小孔細喉型。

2）對比紅河105井區長81砂層組3個砂層的孔隙特征參數，發現長811砂層的孔喉偏大且分布好，長821砂層的連通性較好。并通過壓汞曲線特征最終確立了研究區長81砂層組孔隙結構，主要發育Ⅱ型中排驅壓力－細喉道型，孔隙結構中等。諸多因素最終導致儲層的孔滲條件變差。

［1］ 顏冠山，李建明，唐民安 .紅河油田長8儲層裂縫發育特征與油氣滲流規律研究 ［J］.長江大學學報（自科版），2013，10（32）：16－19.

［2］ 何文祥，楊樂，馬超亞，等.特低滲透儲層微觀孔隙結構參數對滲流行為的影響——以鄂爾多斯盆地長6儲層為例 ［J］.天然氣地球科學，2011，22（3）：477－481.

［3］ 胡文瑞，翟光明 .鄂爾多斯盆地油氣勘探開發的實踐與可持續發展 ［J］.中國工程科學，2010，12（5）：64－72.

［4］ 蔣凌志，顧家裕，郭彬程 .中國含油氣盆地碎屑巖低滲透儲層的特征及形成機理 ［J］.沉積學報，2004，22（1）：13－18.

［5］ 唐仁騏，曾玉華 .巖石退汞效率幾個影響因素的研究 ［J］.石油實驗地質，1994，16（1）：84－93.