物性與孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)致密砂巖儲(chǔ)層含油性的影響——以鄂爾多斯盆地華池—合水地區(qū)長7段為例

唐海評(píng)，陳世加，張瀟文，黃囿霖，姚宜同

（西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500）

1 概況

鄂爾多斯盆地是我國東部中—新生代典型陸相沉積盆地之一，也是我國致密油勘探的重要區(qū)域，具有較好的勘探前景[1-6]。致密油藏儲(chǔ)層孔滲較差，原油一般缺乏長距離運(yùn)移條件，為近源成藏，儲(chǔ)層對(duì)原油成藏具有重要的控制作用[1，7-12]。

研究區(qū)位于盆地次級(jí)構(gòu)造單元伊陜斜坡的西南部，長7段自下而上分為長73、長72、長71三個(gè)層段。由于受印支運(yùn)動(dòng)的影響，盆地的西南部逐漸抬升[13-14]，在延長組長7段沉積過程中，從長73至長71，湖盆中心向東偏移，致使長73沉積一套穩(wěn)定的頁巖，而長72、長71主要沉積濁積砂體。研究區(qū)內(nèi)，底部長73烴源巖厚度大且在平面上廣泛分布，長71、長72中烴源巖僅在局部區(qū)域發(fā)育。該段有機(jī)質(zhì)豐度高，處于成熟階段，為原油成藏提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

延長組長7儲(chǔ)層的主力層為長71、長72，巖性以粉—細(xì)粒長石巖屑、巖屑長石砂巖為主；孔隙主要為溶孔，其次為粒間孔；片狀喉道、管狀喉道發(fā)育；儲(chǔ)層致密，物性較差，孔隙度一般為3%～12%，滲透率小于0.3×10-3μm2，為典型的致密砂巖儲(chǔ)層。平面上物性變化大，非均質(zhì)性強(qiáng)。長71、長72儲(chǔ)層與烴源巖緊密接觸，油源充足，具有良好的成藏條件，但在研究區(qū)已鉆井中廣泛存在同段砂體中含油性好、含油性差或不含油段相間分布的現(xiàn)象。鑒于以上問題，本次研究著重分析儲(chǔ)層含油性的成因以及原油在儲(chǔ)層中的運(yùn)聚特征，旨在為有利區(qū)帶的預(yù)測、下步勘探部署提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

2 致密儲(chǔ)層含油性特征

通過對(duì)研究區(qū)取心井巖心觀察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)儲(chǔ)層的含油性存在明顯差異。如鎮(zhèn)160井、寧80井、耿58井等巖心呈典型的砂巖含油性好和含油性差互層的現(xiàn)象（見圖 1）。

此外，據(jù)鎮(zhèn)160井顯微熒光照片顯示，2 272.50 m（紅點(diǎn)處）處含油性較好，而在該段中的2 269.80 m（藍(lán)點(diǎn)處）處含油性極差，證實(shí)了同一砂巖不同深度段油富集程度存在差異（見圖1a）。

圖1 巖心照片

3 物性對(duì)含油性的影響

3.1 儲(chǔ)層物性與含油性的關(guān)系

通過鑄體薄片對(duì)鎮(zhèn)160井2 272.50 m及2 269.80 m處巖心的觀察發(fā)現(xiàn)：含油性較好的儲(chǔ)層（2 272.50 m處），粒間孔、溶孔較發(fā)育，孔隙的連通較好；而含油性較差的儲(chǔ)層（2 269.80 m處），鐵方解石膠結(jié)交代發(fā)育，只有少量顆粒表面發(fā)生溶蝕，孔隙孤立、不連通。在2 000倍的掃描電鏡下觀察可以發(fā)現(xiàn)，含油性較好的孔隙發(fā)育，含油性差的儲(chǔ)層孔隙不發(fā)育（見圖2a，2b）。此外，通過物性測試得知，2 272.50 m深度點(diǎn)的孔隙度為9.95%，滲透率為 0.210×10-3μm2；2 269.80 m 深度點(diǎn)的孔隙度為 4.46%，滲透率為 0.005×10-3μm2。

含油性好的巖心，鏡下熒光顯示也較好，鑄體薄片及掃描電鏡下顆粒較粗，粒間孔、溶孔發(fā)育，孔隙連通性較好；含油性差的巖心，熒光顯示也較差，鑄體薄片及掃描電鏡下碎屑顆粒較細(xì)，填隙物含量較高，且溶蝕作用不發(fā)育，溶孔少見。如相鄰胡尖山地區(qū)的耿58井巖心2 390.15 m及2 394.60 m處樣品，其對(duì)應(yīng)的物性也存在明顯差異。2 390.15 m深度點(diǎn)的孔隙度為9.50%，滲透率為 0.240×10-3μm2；2 394.60 m 深度點(diǎn)的孔隙度為 5.70%，滲透率為 0.078×10-3μm2（見圖 2c，2d）。

圖2 熒光、鑄體及電鏡照片

分別統(tǒng)計(jì)耿58井巖心中含油性好與含油性差的砂巖段的孔隙度和滲透率，結(jié)果表明，其孔隙度和滲透率值存在明顯的差別。含油性好的砂巖段平均孔隙度為7.88%，滲透率為 0.268×10-3μm2，均高于含油性差的砂巖段的平均孔隙度和滲透率值，進(jìn)一步證實(shí)了儲(chǔ)層物性對(duì)其含油性的控制作用（見表1）。

表1 耿58井不同含油性儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)

以上對(duì)儲(chǔ)層含油差異性的分析結(jié)果表明，物性是影響儲(chǔ)層含油性差異的主要因素，物性較好的儲(chǔ)層含油性較好，物性較差的儲(chǔ)層含油性較差或不含油。因此，在同樣的油源條件下，孔隙越發(fā)育，含油性越好；物性的差異導(dǎo)致了含油性的差異。

3.2 儲(chǔ)層物性與含油飽和度的關(guān)系

物性越差，原油進(jìn)入儲(chǔ)層需要克服的毛細(xì)管阻力就越大，儲(chǔ)層含油程度越低；反之，物性越好，儲(chǔ)層含油程度越高。在相同條件下，砂體的含油飽和度隨砂體物性的變好而增大，物性越好越有利于巖性油藏的形成[15-16]。

對(duì)長7儲(chǔ)層含油飽和度與孔隙度、滲透率的關(guān)系統(tǒng)計(jì)表明：長7儲(chǔ)層中含油飽和度與物性相關(guān)性較好，含油飽和度隨滲透率呈指數(shù)增大，隨孔隙度呈線性增大，且與滲透率的相關(guān)性更好，說明滲透率對(duì)原油富集程度的影響更大（見圖3）。四川盆地侏羅系致密油層孔隙度普遍小于5%，仍具有良好的成藏效果，這也說明孔隙度對(duì)原油富集程度的影響小于滲透率。因此，物性控制儲(chǔ)層砂體的含油程度，物性越好，含油飽和度越高；反之，物性越差，含油飽和度也較低。

圖3 寧76井長7段含油飽和度與滲透率、孔隙度關(guān)系

4 孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)含油性的影響

物性影響儲(chǔ)層的含油性及含油飽和度，孔喉結(jié)構(gòu)直接影響原油進(jìn)入儲(chǔ)層的難易程度。對(duì)圖1中寧80井長72層段巖心取樣進(jìn)行壓汞分析，結(jié)果（見表2）表明，含油樣品（1-23，1-24）孔隙度大于9.0%，滲透率大于0.070×10-3μm2，明顯高于不含油樣品（1-25），而排驅(qū)壓力小于2.5 MPa，遠(yuǎn)低于不含油樣品（10.489 0 MPa）。從壓汞曲線可以看出：不含油樣品的排驅(qū)壓力較高，孔喉分選也較差；而含油樣品的排驅(qū)壓力低，孔喉的分選也相對(duì)較好。樣品1-23和1-24均含油，前者分選略好于后者，進(jìn)汞飽和度前者也略大（見圖4）。這主要因?yàn)榉诌x越好，孔喉越均勻，主流喉道較多，微細(xì)喉道所占的比例相對(duì)較小，原油在運(yùn)移中更易沿主流喉道運(yùn)移。因此，儲(chǔ)層孔喉大小影響原油能否進(jìn)入；在同樣喉道大小情況下，孔喉分選影響原油的富集程度。

表2 寧80井長72壓汞參數(shù)

圖4 寧80井壓汞曲線

據(jù)研究區(qū)長7壓汞資料發(fā)現(xiàn)，最大進(jìn)汞飽和度與最大喉道半徑、中值半徑相關(guān)性較好（見圖5）。毛細(xì)管壓力的計(jì)算公式為

式中：θ1，θ2分別為汞和油進(jìn)入巖樣的潤濕角，（°）；δ1，δ2分別為汞和油進(jìn)入巖樣的表面張力，mN·m-1；pcr為油藏條件下毛細(xì)管壓力，MPa；pc（Hg）為壓汞分析獲得的毛細(xì)管壓力，MPa。

根據(jù)鄂爾多斯盆地延長組實(shí)際地質(zhì)環(huán)境，取θ1=140°，δ1=480 mN·m-1，θ2=30°，δ2=30 mN·m-1。 由式（1）得

式（2）表明，油藏中毛細(xì)管阻力與地表的毛細(xì)管阻力呈線性關(guān)系。因此，油藏條件下，含油飽和度受喉道大小的影響明顯。

圖5 最大進(jìn)汞飽和度與孔喉關(guān)系

5 結(jié)論

1）研究區(qū)儲(chǔ)層含油性主要受物性及孔喉結(jié)構(gòu)的影響。儲(chǔ)層的粒間孔、溶孔越發(fā)育，孔隙的連通越好，物性較好，儲(chǔ)層原油富集程度高。

2）儲(chǔ)層含油程度受物性影響明顯。含油飽和度隨孔隙度的增大呈線性增加，隨滲透率增大呈指數(shù)增大，含油性受滲透率的影響更明顯。

3）儲(chǔ)層孔喉大小決定原油能否進(jìn)入。在喉道大小不變的情況下，孔喉分選影響原油的富集程度，儲(chǔ)層孔喉結(jié)構(gòu)同樣決定了原油在儲(chǔ)層中的飽和度。

對(duì)于致密砂巖油藏來說，儲(chǔ)層中含油性具有明顯差異，在研究其成藏時(shí)應(yīng)充分考慮儲(chǔ)層物性及孔喉結(jié)構(gòu)對(duì)油氣富集的影響；此外，含油與不含油的互層分布，影響著原油的運(yùn)移，因而研究致密油成藏時(shí)，應(yīng)注意輸導(dǎo)體系的研究。

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