鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組超低滲儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

胡作維，李云，王海紅，侯長冰，王昌勇，劉犟

鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組超低滲儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

胡作維1，李云1，王海紅2，侯長冰2，王昌勇1，劉犟1

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學(xué)），成都610059；2.中國石油長慶油田分公司超低滲透油藏第四項目部，甘肅慶陽745100）

孔隙結(jié)構(gòu)特征作為油氣勘探與開發(fā)中必不可少的重要基礎(chǔ)資料，日益成為油氣儲層綜合評價和油氣藏精細(xì)描述中不可或缺的組成部分。根據(jù)巖石薄片、常規(guī)物性及高壓壓汞等分析結(jié)果，系統(tǒng)地研究了鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組超低滲儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征，并對其進(jìn)行了分類評價。結(jié)果表明：鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組巖石類型主要為富含長石和巖屑砂巖，總體屬于低孔、超低滲儲層，其喉道半徑較小，產(chǎn)油能力較低，驅(qū)油效率不高，喉道分布的集中程度和均勻程度較差，粗細(xì)喉道分異性較強；砂巖孔隙結(jié)構(gòu)可分為好、較好、中等、較差和差5類，其中中等和較差孔隙結(jié)構(gòu)是鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組中最為典型的孔隙結(jié)構(gòu)類型。

砂巖儲層；超低滲儲層；孔隙結(jié)構(gòu)；長8油層組；鄂爾多斯盆地

0 引言

鎮(zhèn)原地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，面積約6 000 km2，構(gòu)造上位于伊陜斜坡西南部及天環(huán)坳陷南段（圖1），整體構(gòu)造平緩［1］。鎮(zhèn)原地區(qū)中生界延長組屬于典型的陸緣近海湖泊碎屑巖沉積體系［2-3］，其中長8油層組屬于淺水辮狀河三角洲沉積體系［4-5］。經(jīng)過數(shù)十年的集中勘探，已經(jīng)證實鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組（尤其是長81小層）具有良好的油氣勘探潛力［6］，并已發(fā)現(xiàn)了桐川、太白梁等油藏富集區(qū)。然而，目前鎮(zhèn)原地區(qū)仍屬于油氣勘探程度相對較低的地區(qū)，也因其長8油層組的油藏具有面積大、豐度低、超低滲及非均質(zhì)性較強等特點而沒有取得重大突破。前人已經(jīng)對鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組進(jìn)行了較為深入的研究，包括沉積環(huán)境［7-10］、砂體類型［11］、層序地層［12］、油源對比與石油運聚機理［13-16］及儲層特征等［6，14，17-18］，但對儲層孔隙結(jié)構(gòu)缺乏清晰的認(rèn)識。近年來，石油地質(zhì)學(xué)家越來越重視超低滲砂巖儲層評價中孔隙結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用［19-22］。筆者利用薄片鑒定、常規(guī)物性及高壓壓汞等分析資料，深入研究鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組的儲層孔隙結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)總結(jié)儲層的孔隙結(jié)構(gòu)類型及其特征和分類，對提高鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組的油氣勘探開發(fā)具有一定的借鑒作用。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造分區(qū)圖[1]Fig.1 Tectonic zoning map of Ordos Basin

1 砂巖類型與物性特征

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，粒度大多為細(xì)至中粒，分選和磨圓度中等，顆粒支撐，孔隙式—接觸式膠結(jié)，膠結(jié)物主要為綠泥石、方解石、自生石英、高嶺石、伊利石、白云石和菱鐵礦等，其中綠泥石、方解石和自生石英的平均體積分?jǐn)?shù)均大于1%，雜基以伊利石為主，體積分?jǐn)?shù)較低，一般為2%～3%?？傮w具有成分成熟度較低、結(jié)構(gòu)成熟度中等偏高的特點，表明鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組距物源區(qū)較近，具有近物源快速堆積和環(huán)境能量較高的三角洲沉積性質(zhì)［4，8］。根據(jù)薄片鑒定和掃描電鏡分析結(jié)果，認(rèn)為鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組砂巖儲層的儲集空間主要為剩余原生粒間孔（圖版Ⅰ-1、圖版Ⅰ-2），其次為粒間溶孔（巖屑和長石顆粒邊緣溶孔，圖版Ⅰ-3）、粒內(nèi)溶孔（巖屑和長石粒內(nèi)溶孔，圖版Ⅰ-4、圖版Ⅰ-5）和鑄模孔（長石鑄?？?，圖版Ⅰ-6），部分砂巖儲層中發(fā)育顆粒邊緣縫、構(gòu)造縫及少量溶蝕縫。由于多數(shù)粒間孔屬于沉積原生成因，因而沉積相是儲層砂巖儲集空間的主要控制因素。鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組砂巖儲層的孔隙度介于0.80%～18.76%，主要分布于6%～12%，平均為9.4%；滲透率介于0.001～22.350 mD。主要分布于0.02～0.60 mD，平均為0.815 mD，孔隙度與滲透率之間存在明顯的正相關(guān)性：φ=0.010 8×e0.3548K，相關(guān)系數(shù)為0.834，反映其滲流性能主要依賴于砂巖中基質(zhì)孔隙與喉道，因而鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組總體屬于低孔、超低滲儲層。

2 孔隙結(jié)構(gòu)特征

2.1定量參數(shù)特征

2.1.1 排驅(qū)壓力

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖排驅(qū)壓力為0.05～8.00 MPa，平均為1.3 MPa，但以＜3 MPa為主，由于排驅(qū)壓力＜1 MPa以下的樣品所占比例超過了50%［圖2（a）］，因而多數(shù)樣品具有相對較低的排驅(qū)壓力。同時，與排驅(qū)壓力相對應(yīng)的最大連通喉道半徑為0.09～14.70 μm，平均為2.01 μm，由于最大連通喉道半徑為0.1～4.0 μm的樣品所占比例超過了90%［圖2（b）］，因而多數(shù)樣品的最大連通喉道半徑小于4 μm?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的最大連通喉道較為集中且相對較細(xì)，反映了儲層總體物性較差。

圖2 孔隙結(jié)構(gòu)定量參數(shù)直方圖Fig.2 Histograms of the quantitative parameters of pore structure

2.1.2 中值壓力

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中值壓力介于1.34～94.06 MPa，平均為20.71 MPa，主要分布于1.34～20.00 MPa，由于中值壓力＞20 MPa的樣品所占比例超過了30%［圖2（c）］，因而多數(shù)樣品具有較高的中值壓力。同時，與中值壓力相對應(yīng)的中值喉道半徑為0.01～0.55 μm，平均為0.13 μm，總體較為分散，由于中值喉道半徑為0.01～0.15 μm的樣品所占比例超過了70%［圖2（d）］，因而多數(shù)樣品的中值喉道半徑均在0.15 μm以下?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的中值喉道半徑細(xì)小，反映了儲層產(chǎn)油能力較低。

2.1.3 最大汞飽和度

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖最大汞飽和度介于55.56%～99.36%，平均為88.76%，主要分布于80%～100%，由于超過40%的樣品其最大汞飽和度可達(dá)95%以上［圖2（e）］，因而多數(shù)樣品具有較高的最大汞飽和度?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的最大汞飽和度較高，反映了在類似的最高進(jìn)汞壓力條件下儲層的非汞飽和微喉道的體積較小。

2.1.4 汞退出效率

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖汞退出效率為27.46%～73.46%，平均為46.25%，由于汞退出效率為40%～55%的樣品所占比例接近70%［圖2（f）］，因而多數(shù)樣品具有較高的汞退出效率，甚至個別樣品的汞退出效率可達(dá)70%以上。總體來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的汞退出效率較高，反映了在水驅(qū)油時儲層具有較好的驅(qū)油效率，但鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的弱親油性會對驅(qū)油效率有一定影響。

2.2統(tǒng)計參數(shù)特征

2.2.1 平均喉道半徑及分選系數(shù)

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖平均喉道半徑介于0.02～2.83μm，平均為0.42μm，主要分布于0.08～0.75 μm，由于平均喉道半徑＜0.25 μm的樣品所占比例接近50%［圖3（a）］，因而多數(shù)樣品具有較小的平均喉道半徑?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的平均喉道半徑較小，反映了儲層喉道半徑集中分布在微細(xì)喉道的范圍。

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道分選系數(shù)介于1.75～4.95，平均為2.83，主要分布于2.0～3.5，由于個別樣品的喉道分選系數(shù)接近5［圖3（b）］，因而多數(shù)樣品具有較大的喉道分選系數(shù)?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道分選系數(shù)相對較大，反映了儲層喉道大小分選差，分布不集中，均質(zhì)性總體較差。

圖3 孔隙結(jié)構(gòu)統(tǒng)計參數(shù)分布直方圖Fig.3 Histograms of the statistic parameters of pore structure

2.2.2 變異系數(shù)

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道變異系數(shù)介于0.12～0.61，平均為0.26，主要分布于0.15～0.30，僅個別樣品的喉道變異系數(shù)超過了0.5［圖3（c）］，因而多數(shù)樣品具有相對較小的喉道變異系數(shù)?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道變異系數(shù)相對較小，反映了儲層喉道大小均勻程度及孔隙結(jié)構(gòu)均較差。

2.2.3 峰態(tài)

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道峰態(tài)介于1.37～4.05，平均為2.18，主要分布于1.50～2.75，個別樣品的喉道峰態(tài)超過了4［圖3（d）］，因而多數(shù)樣品具有相對較大的喉道峰態(tài)?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道大小分布曲線的尖銳程度較高，反映了儲層喉道多集中分布于某一半徑區(qū)間范圍內(nèi)。

2.2.4 喉道歪度

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道歪度介于-0.34～1.95，平均為1.01，主要分布于0～1和1.25～1.75［圖3（e）］，因而多數(shù)樣品的喉道歪度相對較大，樣品喉道歪度之間的差別也較大?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道的歪度處于正偏—強正偏的程度，反映了儲層喉道大小相對于平均喉道半徑更偏向于大喉道。

2.2.5 結(jié)構(gòu)系數(shù)

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道結(jié)構(gòu)系數(shù)介于0～8.43，平均為0.62，主要分布于0～1.5，由于喉道結(jié)構(gòu)系數(shù)＜0.5的樣品所占比例超過了75%［圖3（f）］，因而多數(shù)樣品的喉道結(jié)構(gòu)系數(shù)相對較小。總體來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道結(jié)構(gòu)相對較好，反映了儲層喉道迂曲度較低。

3 綜合評價

筆者選取了鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖樣品的14個孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)變量進(jìn)行Q型聚類分析（Ward離差平方和法，以d=5為標(biāo)準(zhǔn)），并將這些儲層砂巖的孔隙結(jié)構(gòu)分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ共5類（表1）。

Ⅰ類：具有物性較好、排驅(qū)壓力和中值壓力低、平均喉道半徑大、喉道變異系數(shù)大、喉道峰態(tài)較大及喉道歪度稍正偏等特點（表1、圖4）。然而，該類樣品喉道分選系數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)較大，且汞退出效率低，反映了其喉道大小分布不集中，喉道彎曲度和迂曲度大，驅(qū)油效率不高。該類孔隙結(jié)構(gòu)類型以粗喉道為主，喉道連通性較好，但僅集中分布在鎮(zhèn)原地區(qū)東部的個別鉆井中（圖5）。

Ⅱ類：具有物性好、排驅(qū)壓力和中值壓力較低、平均喉道半徑較大、喉道變異系數(shù)較大、喉道峰態(tài)中等及喉道歪度正偏等特點（表1、圖4）。然而，該類樣品喉道分選系數(shù)較大，結(jié)構(gòu)參數(shù)較大，汞退出效率較低，反映了其喉道大小分布相對不集中，驅(qū)油效率不高。該類孔隙結(jié)構(gòu)以中喉道為主，喉道連通性較好，主要分布在鎮(zhèn)原地區(qū)的南部和中部的偏北方向（參見圖5）。

表1 孔隙結(jié)構(gòu)綜合分類統(tǒng)計表Table 1 Statistics of the comprehensive classification of pore structure

圖4 不同孔隙結(jié)構(gòu)類型典型壓汞曲線Fig.4 Typical capillary pressure curves of different types of pore structure

圖5 不同孔隙結(jié)構(gòu)類型分布圖Fig.5 Regionaldistributionofdifferenttypesofporestructure

Ⅲ類：具有物性中等、排驅(qū)壓力和中值壓力中等、平均喉道半徑中等、喉道分選系數(shù)小、喉道峰態(tài)小及汞退出效率高等特點（參見表1和圖4）。然而，該類樣品喉道變異系數(shù)小，喉道歪度弱正偏，結(jié)構(gòu)參數(shù)中等，反映喉道大小分布均勻程度較差，大喉道比例較低，喉道彎曲度和迂曲度較大。該類孔隙結(jié)構(gòu)以細(xì)喉道為主，喉道連通性中等，集中分布在鎮(zhèn)原地區(qū)中部和東部，同時還有部分樣品分布在鎮(zhèn)原地區(qū)西南部（參見圖5）?？傮w來看，該類孔隙結(jié)構(gòu)是鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中典型的孔隙結(jié)構(gòu)之一。

Ⅳ類：具有物性（尤其滲透率）較差、排驅(qū)壓力和中值壓力較高、平均喉道半徑較小、喉道分選系數(shù)較小、喉道歪度強正偏及結(jié)構(gòu)參數(shù)較小等特點（參見表1和圖4）。然而，該類樣品喉道變異系數(shù)較小，喉道峰態(tài)大，汞退出效率較低，反映了其喉道大小分布均勻程度較差，喉道多集中分布于某一半徑區(qū)間，驅(qū)油效率不高。該類孔隙結(jié)構(gòu)以細(xì)喉道為主，喉道連通性中等，集中分布在鎮(zhèn)原地區(qū)中部和北部，同時部分樣品分布在鎮(zhèn)原地區(qū)東南部（參見圖5）?？傮w來看，該類孔隙結(jié)構(gòu)也是鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖典型的孔隙結(jié)構(gòu)之一。

Ⅴ類：具有物性（尤其滲透率）最差、排驅(qū)壓力和中值壓力最高、平均喉道半徑最小、喉道分選系數(shù)大、喉道變異系數(shù)最大、喉道峰態(tài)稍大及喉道歪度較強正偏等特點（參見表1和圖4）。然而，該類樣品喉道結(jié)構(gòu)參數(shù)小，汞退出效率較高，反映了其喉道（多數(shù)為細(xì)、微喉道）的彎曲度和迂曲度小，驅(qū)油效率較高。該類孔隙結(jié)構(gòu)以細(xì)、微喉道為主，喉道連通性差，集中分布在鎮(zhèn)原地區(qū)中部和西部（參見圖5）。

4 結(jié)論

（1）鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，總體屬于低孔、超低滲儲層。

（2）鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的排驅(qū)壓力、中值壓力較高，平均喉道半徑較小，主要集中在微細(xì)喉道的范圍，總體喉道半徑較小，產(chǎn)油能力較低，驅(qū)油效率不高。

（3）鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道的分選系數(shù)較大、變異系數(shù)較小、峰態(tài)和歪度較大以及結(jié)構(gòu)系數(shù)較小，總體喉道分布的集中程度和均勻程度較差，粗細(xì)喉道分異性較強。

（4）鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖孔隙結(jié)構(gòu)可分為5類：Ⅰ類為好；Ⅱ類為較好；Ⅲ類為中等；Ⅳ類為較差；Ⅴ類為差。其中，Ⅲ類和Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)是鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組中最為典型的孔隙結(jié)構(gòu)類型。

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圖版Ⅰ

（本文編輯：楊琦）

Pore structure characteristics of ultra-low permeability reservoirs of Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area,Ordos Basin

HU Zuowei1，LI Yun1，WANG Haihong2，HOU Changbing2，WANG Changyong1，LIU Jiang1
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.The Fourth Section of Ultra-low Permeability Reservoirs，PetroChina Changqing Oilfield Company，Qingyang 745100，Gansu，China）

As important basic data for petroleum exploration and development,the characteristics of pore structure increasingly became an indispensable part in the comprehensive evaluation and fine description of the oil and gas reservoirs.Based on the analysis of thin sections,routine physical properties and high-pressure mercury injection,this paper systematically studied the characteristics and comprehensive classification of the pore structure of the ultra-low permeability reservoirs of Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area,Ordos Basin.The results showthat the reservoir sandstones are characterized byfeldspar and lithic-rich sandstone types,low-porosityand ultra-lowpermeability,microfine sizes ofpore-throat radius,lowcapacityofoil production,not high efficiencyofoil displacement,poor concentration and uniformityofpore-throat sizes,and strongdifferentiation between coarse-throats and fine-throats.The pore structure of reservoir sandstones can be divided into five types:good,slightly good,moderate,slightly poor and poor types.The moderate and slightlypoor types are the most typical types ofthe pore structure.

sandstonereservoir；ultra-lowpermeabilityreservoir；porestructure；Chang8oilreservoirset；OrdosBasin

TE122.2+3

A

1673-8926（2014）02-0015-06

2013-10-20；

2013-12-20

國家“十二五”重大科技專項“鄂爾多斯盆地延長組低孔滲儲層特征及相對高滲儲層形成控制因素”（編號：2011ZX05001-004-002）資助

胡作維（1981-），男，博士，副教授，主要從事石油地質(zhì)方面的科研與教學(xué)工作。地址：（610059）四川省成都市成華區(qū)二仙橋東三路1號成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院。E-mail：huzuowei@foxmail.com。