SDG地區(qū)致密砂巖氣藏儲層孔隙演化定量分析

陳佩佩,胡望水

(長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430100)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

SDG地區(qū)主體處于川西坳陷的中段，構(gòu)造位置位于成都凹陷北、北東部[1]，整體研究區(qū)域面積為1 330 km2。SDG地區(qū)在侏羅系沉積時期是一個構(gòu)造穩(wěn)定發(fā)育的向斜構(gòu)造，區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，僅在研究區(qū)東部邊界處發(fā)育一條壓性逆斷層，且斷層發(fā)育規(guī)模較大，呈現(xiàn)南北向展布的特征。SDG地區(qū)在蓬二氣藏沉積時期研究區(qū)湖侵面積較小，發(fā)育小范圍三角洲前緣亞相，砂體整體仍以分流河道和溢岸砂沉積成因占主導(dǎo)，極少部分的水下分流河道和席狀砂成因類型。

2 巖石學(xué)特征

據(jù)59塊薄片統(tǒng)計(jì)觀察并根據(jù)成分三角圖投點(diǎn)分析，儲層巖石類型主要為巖屑質(zhì)石英砂巖和巖屑砂巖。砂巖的分選性中等—較好，磨圓度多為次棱—次圓狀，反映該區(qū)蓬二氣藏砂巖成分和結(jié)構(gòu)成熟度均偏低。雜基類型主要為泥質(zhì)、泥晶灰質(zhì)和長英質(zhì)3種，膠結(jié)物主要為方解石、白云石、高嶺石、硅質(zhì)。蓬二氣藏儲層具有以粒間溶蝕孔隙為主，次生粒內(nèi)溶孔為輔的發(fā)育特點(diǎn)，主要孔隙類型為粒間剩余原生孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？缀臀⒘芽p等5種孔隙類型，其中以粒間孔隙最為發(fā)育。

3 成巖作用對孔隙演化的影響

SDG地區(qū)蓬二氣藏沉積時期整體處于早成巖B—中成巖A期，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的成巖過程，主要包括壓實(shí)、膠結(jié)、交代和溶蝕作用等[2]。通過普通薄片、鑄體薄片、電鏡的掃描、陰極發(fā)光的觀察，以及相應(yīng)的地化測試分析的數(shù)據(jù)，根據(jù)石英次生加大級別、長石與巖屑溶解、時間已知的壓溶縫合線等關(guān)鍵性標(biāo)志(實(shí)為定性標(biāo)志)，結(jié)合成巖過程中的酸性、有機(jī)質(zhì)成熟度、氧化還原條件、混層比，建立了本區(qū)礦物、溶解、裂縫等成巖作用序列。

早成巖B期有少量溶蝕現(xiàn)象的存在，主要發(fā)生在巖屑與長石等礦物中(圖1)；而晚成巖A期的強(qiáng)烈溶解曾經(jīng)產(chǎn)生過大量的次生孔隙，這一期溶解對應(yīng)成巖作用的酸性與油氣生成高峰期。所以，溶解作用可分重要的先后二期：早成巖B期與晚成巖A期，經(jīng)歷了重要的早成巖B期與重要的晚成巖A期的過程。

針對礦物膠結(jié)或充填作用，早成巖B期發(fā)生了少量的方解石與鐵泥質(zhì)膠結(jié)(圖1)，而晚成巖B期則產(chǎn)生了強(qiáng)烈方解石充填，并導(dǎo)致了現(xiàn)今的儲層致密化。所以，膠結(jié)作用也明顯可分重要的先后二期：早成巖B期與晚成巖B期。

圖1 SDG地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組儲層成巖作用序列

4 孔隙演化定量計(jì)算

成巖階段儲集空間的再分配除沉積物本身的內(nèi)在特征外主要受各種成巖作用的控制[3]。由于研究區(qū)發(fā)育的微裂縫在成巖過程中影響甚微，故計(jì)算過程中不考慮。

4.1 分選系數(shù)的確定及原始孔隙的恢復(fù)

1973年Beard、Weyl，1987年Scherer等學(xué)者提出未固結(jié)的砂巖初始孔隙度與砂巖的分選系數(shù)存在φ0=20.91+22.9/Sd的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，其中φ0為原始孔隙度，Sd為Trask分選系數(shù)，其計(jì)算公式選用Sd=(P25/P75)，其中P25和P75分別為累積曲線上顆粒含量25%和75%處所對應(yīng)的顆粒直徑。研究區(qū)砂巖分選系數(shù)在1～1.75之間，平均值為1.34，由上式計(jì)算得到所取10個樣品的原始孔隙度φ0為37.52%～42.45%，平均值為39.6%(見表1)。

表1 成巖過程中孔隙度演化 %

4.2 孔隙演化定量計(jì)算

壓實(shí)后剩余粒間孔隙度(φ1)=(粒間孔面孔率+膠結(jié)物溶孔面孔率)/總面孔率×物性分析孔隙度+膠結(jié)物含量，壓實(shí)損失孔隙度=φ0-φ1；壓實(shí)孔隙度損失率=(φ0-φ1)/φ0。經(jīng)計(jì)算砂巖在經(jīng)歷壓實(shí)作用之后剩余最大孔隙度為22.16%，最小為9.09%，平均為15.9%(表1)，與未固結(jié)的砂巖相比，損失了超過一半的孔隙。

砂巖壓實(shí)、膠結(jié)、交代后的剩余粒間孔隙度(φ2)=粒間孔面孔率/總面孔率×物性分析孔隙度[4]；膠結(jié)、交代損失孔隙度=φ1-φ2；膠結(jié)、交代孔隙度損失率=(φ1-φ2)/φ0。儲層中膠結(jié)物含量較高，導(dǎo)致膠結(jié)減孔率較高，分布范圍為16.55%～38.99%，平均為28.46%；膠結(jié)作用之后剩余孔隙度在2.4%～10.2%，平均4.63%(表1)。

次生孔隙度主要是經(jīng)溶蝕作用增加的孔隙度大小，通過公式φ3=溶蝕孔面孔率/總面孔率×物性分析孔隙度，計(jì)算得到。經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，溶蝕后增加的孔隙度分布在1.5%～5.8%，平均增加孔隙度3.07%，使得研究區(qū)最終平均孔隙度增加至7.7%(表1)。

4.3 孔隙演化結(jié)果與誤差分析

4.3.1 孔隙演化模式

由于儲層孔隙演化主要受膠結(jié)作用和機(jī)械壓實(shí)作用影響并相互制約，孔隙遭破壞物性降低成為特低滲類型，故儲層屬于成巖型或次生特低滲儲層[4]。壓實(shí)作用和膠結(jié)作用對孔隙演化圖2中可以看出孔隙演化過程中壓實(shí)作用是導(dǎo)致儲層孔隙發(fā)生最大變化的因素。

4.3.2 誤差分析

對研究區(qū)蓬二氣藏10塊具備條件的鑄體薄片鑒定結(jié)果按照4.2進(jìn)行孔隙演化分析推演，其結(jié)果見表1。根據(jù)以上步驟計(jì)算的孔隙度與物性分析得到的孔隙度均存在一定的誤差，孔隙度間的誤差率為0.1%。究其原因可能有成巖作用的重疊現(xiàn)象、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)誤差、砂巖溶蝕生成自生礦物也用來分析儲層物性等[1]。計(jì)算目前孔隙度平均值為7.7%；樣品物性分析孔隙度平均值為7.72%，其中原生孔隙度為0.3%，占總孔隙度的3.94%；次生孔隙度為7.42%，占總孔隙度的96.06%。計(jì)算與物性分析誤差為0.26%。吻合性較高，說明研究方法可行，計(jì)算結(jié)果逼近實(shí)際，可用于同類儲層孔隙演化的研究。

圖2 SDG地區(qū)蓬二氣藏孔隙定量演化綜合模式圖

5 結(jié) 論

1)儲層孔隙演化過程為初期壓實(shí)，石英加大和高嶺石沉淀，白云石膠結(jié)交代方解石，形成交代殘余；長石、巖屑等溶蝕形成次生孔隙。

2)運(yùn)用原始孔隙度與分選系數(shù)間關(guān)系，恢復(fù)計(jì)算出研究區(qū)蓬二氣藏未固結(jié)砂巖初始孔隙度分布范圍為37.52%～42.45%，平均值為39.6%。

3)壓實(shí)作用中等偏強(qiáng)，經(jīng)壓實(shí)損失了23.7%的孔隙度，早期膠結(jié)造成15.9%的孔隙度損失，壓實(shí)、膠結(jié)后剩余4.63%的孔隙度，后期溶蝕貢獻(xiàn)了3.07%的孔隙度。

4)公式恢復(fù)計(jì)算目前孔隙度為7.7%，實(shí)驗(yàn)物性分析孔隙度為7.72%，計(jì)算與實(shí)驗(yàn)誤差為0.26%，具有較高吻合性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王瑞飛,陳明強(qiáng).儲層沉積—成巖過程中孔隙度參數(shù)演化的定量分析——以鄂爾多斯盆地沿25區(qū)塊、莊40區(qū)塊為例[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2007(10):1432-1438.

[2] 張中杰.下二門油田核三段沉積學(xué)研究與儲層地質(zhì)建模[D].青島：中國海洋大學(xué),2008.

[3] 鄧少云,符曉.川西新場氣田侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組儲層特征[J].天然氣工業(yè),1997(4):92-93.

[4] 李長政,孫衛(wèi),任大忠,等. 華慶地區(qū)長8_1儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征研究[J].巖性油氣藏,2012(4):19-23.