基于巖石孔喉結(jié)構(gòu)的致密砂巖分類方法
——以濟(jì)陽坳陷古近系為例

高 陽，王永詩，李孝軍，李趁義

（1.中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營257015；2.中國石化勝利油田分公司，山東東營257000；3.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都610059）

近年來，致密油開發(fā)給世界油氣勘探開發(fā)帶來重大變革，正逐漸影響著世界能源需求的新格局［1］。2010年美國致密油產(chǎn)量突破3 000×104t，使美國持續(xù)24 a石油產(chǎn)量下降趨勢首次得以扭轉(zhuǎn)［2］，2012年美國致密油產(chǎn)量為9 690×104t，占美國石油總產(chǎn)量的22%［3］。即使在目前低油價條件下，據(jù)EIA（美國能源信息署）統(tǒng)計，2016年美國致密油產(chǎn)量仍維持在 4.9×106bbl/d［4］。

致密砂巖油藏是指滲透率極低，不經(jīng)過水力壓裂，或者不采用水平井、多分支井等大型改造措施，不能產(chǎn)出工業(yè)油流的砂巖油藏［5］，如美國Bakken頁巖夾層中發(fā)育的致密砂巖油藏［6］。目前，中國致密砂巖油勘探如火如荼，賈承造等預(yù)測中國致密砂巖油地質(zhì)資源量約為 70×108～90×108t［2］，且已在鄂爾多斯盆地三疊系長7段［7］、松遼盆地扶余油層［8］、四川盆地侏羅系［9］發(fā)現(xiàn)了致密砂巖油。

近年來，在濟(jì)陽坳陷古近系也發(fā)現(xiàn)了豐富的致密砂巖油資源，目前已上報致密砂巖油三級儲量約為5×108t，但目前這類油藏儲量動用程度低、產(chǎn)能低。常規(guī)儲層表征一般采用孔隙度作為儲層評價參數(shù)，但統(tǒng)計濟(jì)陽坳陷127口典型井樣品發(fā)現(xiàn)，具有相同孔隙度的致密砂巖滲透率最大值與最小值相差1 500倍。中外大量研究證實，對于致密砂巖而言，孔喉結(jié)構(gòu)是控制儲層滲透性的根本［11-12］，因此孔隙度不是致密砂巖儲層表征和評價的優(yōu)質(zhì)參數(shù)，而從大量壓汞數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，致密砂巖的孔喉半徑均值與滲透率之間相關(guān)性較好，可作為儲層表征和評價的有利參數(shù)［10］。但現(xiàn)行的儲層孔喉分類標(biāo)準(zhǔn)只適用于常規(guī)儲層評價，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：孔喉半徑中值介于3～5μm為小孔道，孔喉半徑中值小于3μm為特小孔道。統(tǒng)計濟(jì)陽坳陷致密砂巖壓汞數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，98%的致密砂巖樣品孔喉半徑中值小于1μm，因此現(xiàn)行分類標(biāo)準(zhǔn)不適用于致密砂巖儲層分類，亟待建立基于孔喉結(jié)構(gòu)的致密砂巖儲層分類方案。筆者以濟(jì)陽坳陷古近系1 331組致密砂巖常規(guī)壓汞實驗分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在對不同沉積類型致密砂巖巖石組構(gòu)特征和孔喉結(jié)構(gòu)特征分析的基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)聚類法分別建立了致密砂礫巖、致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖儲層分類方案，然后開展孔喉結(jié)構(gòu)相似性分析，最終建立了基于孔喉結(jié)構(gòu)的濟(jì)陽坳陷古近系致密砂巖分類方案。

圖1 濟(jì)陽坳陷古近系致密砂礫巖及巖屑三角圖Fig.1 Ternary diagrams of Paleogene tight glutenite and its lithic fragment in Jiyang Depression

1 致密砂巖巖石組構(gòu)與孔喉結(jié)構(gòu)

濟(jì)陽坳陷古近系各凹陷均發(fā)育斷超式箕狀斷陷湖盆，在儲層成因類型上，發(fā)育致密砂礫巖［13］、致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖［14-16］。由于斷陷湖盆在物源供給、沉積類型、成巖演化的多樣性，造成致密砂巖儲層結(jié)構(gòu)差異較大，要建立基于孔喉結(jié)構(gòu)的致密砂巖儲層分類方案，就必須先對不同沉積類型致密砂巖巖石組構(gòu)和孔喉結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究。

1.1 致密砂礫巖

研究區(qū)陡坡帶緊鄰控凹斷層，主要斷陷期受斷層強(qiáng)烈活動影響，發(fā)育巨厚的以礫巖、砂礫巖和不等粒砂巖為主的粗碎屑重力流沉積物［17］。致密砂巖儲層發(fā)育在各砂礫巖體的扇中、扇緣亞相，以不等粒砂巖、粗砂巖和中砂巖為主，扇緣發(fā)育少量細(xì)砂巖，且砂巖普遍含礫［18］，石英含量低（平均為30.8%），長石（平均為26.7%）和巖屑（平均為42.5%）含量高（圖1a）。

研究區(qū)陡坡帶致密砂礫巖距母源近，砂礫巖中礫石和巖屑成分受母源控制，如車鎮(zhèn)凹陷陡坡帶沙三段砂礫巖物源來自下古生界碳酸鹽巖，其礫石和巖屑以灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽巖為主；東營凹陷北帶東段砂礫巖物源來自太古界、古生界和中生界，主要礫石及巖屑以花崗巖、結(jié)晶巖和石英巖為主（圖1b）。

濟(jì)陽坳陷古近系致密砂礫巖主要儲集空間為次生溶蝕孔隙和裂縫，在部分滲透率較高的樣品中可見殘余原生孔隙。泥質(zhì)雜基充填原生孔隙和多期次的碳酸鹽巖膠結(jié)是造成砂礫巖致密化的主要原因。在泥質(zhì)雜基發(fā)育的砂礫巖可見大小不等的礫石、砂巖顆粒漂浮在泥質(zhì)雜基之中，雜基含量少的砂礫巖以顆粒支撐為主，膠結(jié)類型多為孔隙式，顆粒之間以線接觸、點接觸為主。

致密砂礫巖孔隙度為3%～20.9%，均值為10.9%，滲透率為0.01～9.53 mD，均值為1.94 mD，最大孔喉半徑（R0）為0.05～9.78μm，均值為2.14μm，孔喉半徑均值（Rd）為 0.02～2.97 μm，平均為 0.49μm；孔喉半徑中值（R50）為 0.01～2.05 μm，均值為0.18μm，最大進(jìn)汞飽和度（Hgmax）均值僅為58.4%（表1）?？傮w來看，濟(jì)陽坳陷致密砂礫巖具有孔喉分布不均、大孔喉和小孔喉均發(fā)育的特點。

表1 濟(jì)陽坳陷古近系不同沉積類型致密砂巖儲層物性與孔喉特征Table1 Petrophysical characteristics and pore throat characteristics of Paleogene tight sandstone reservoirs with different sedimentary types in Jiyang Depression

1.2 致密濁積砂巖

圖2 濟(jì)陽坳陷古近系致密濁積砂巖及巖屑三角圖Fig.2 Ternary diagrams of tight turbidite sandstone and its lithic fragment in Jiyang Depression

濁積砂巖泛指在洼陷帶深水環(huán)境下沉積的重力流成因的砂巖扇體，包括三角洲前緣滑塌扇、深水濁積扇、坡移扇等。濟(jì)陽坳陷沙三段中、下亞段沉積時期，在各凹陷沉降中心發(fā)育深水湖泊，受古地形影響，在坡度變化較大的地區(qū)發(fā)育一系列滑塌、濁積成因的砂巖扇體［19］。這些砂巖扇體以中、細(xì)砂巖為主，在重力流主水道附近發(fā)育含礫砂巖。

濟(jì)陽坳陷古近系致密濁積砂巖石英含量低（平均為43.0%），長石（平均為32.4%）和巖屑（平均為24.6%）含量高，主要砂巖類型為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖（圖2a），砂巖中沉積巖巖屑含量較低，變質(zhì)巖巖屑和巖漿巖巖屑含量較高（圖2b）。

鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，致密濁積砂巖儲集空間以殘余粒間孔及各種溶蝕孔為主，原始沉積粒度、分選對孔喉結(jié)構(gòu)發(fā)育具有明顯影響，分選好的砂巖原生孔隙較發(fā)育，泥質(zhì)雜基充填和碳酸鹽巖膠結(jié)對原生孔隙破壞大，粒緣溶蝕、港灣狀溶蝕對孔隙具有一定改善作用。顆粒以次棱角狀為主，次圓狀偶見，顆粒之間主要為顆粒支撐，部分為泥質(zhì)、泥云質(zhì)雜基支撐，膠結(jié)類型為孔隙式、接觸-孔隙式，偶見連晶、嵌晶膠結(jié)。

研究區(qū)致密濁積砂巖孔隙度為4.7%～29.4%，均值為15.6%；滲透率為0.05～10.00 mD，均值為1.80 mD；R0值為0.04～31.59 μm，均值為1.97 μm；Rd值為0.02～3.63 μm，均值為 0.43 μm；R50值為 0.01～0.68μm，均值為0.17μm；Hgmax均值為65.6%（表1）。

1.3 致密灘壩砂巖

致密灘壩砂巖是指在濱淺湖水體中沉積的受湖流、河流控制的平行湖岸方向展布的灘砂和壩砂。濟(jì)陽坳陷古近系目前已發(fā)現(xiàn)的致密灘壩砂油藏以沙四段上亞段為主，集中分布在東營凹陷利津、大蘆湖、青南、王家崗地區(qū)和惠民凹陷田家及商河地區(qū)等。

濟(jì)陽坳陷致密灘壩砂巖粒度較細(xì)，以粉、細(xì)砂巖為主，石英含量平均為44.3%，長石含量平均為34.1%，巖屑含量平均為21.6%，與致密濁積砂巖相比，致密灘壩砂巖的石英含量高、巖屑含量略低，反映致密灘壩砂巖成分成熟度高，砂巖類型單一，以巖屑長石砂巖為主（圖3a），巖屑以變質(zhì)巖巖屑為主，含量平均為15.3%，占總巖屑含量的72.5%（圖3b）。

研究區(qū)致密灘壩砂巖儲集空間以殘余粒間孔為主，各種溶蝕孔為輔，石英自生加大和碳酸鹽巖膠結(jié)是儲層致密化的主要原因，次生孔隙包括顆粒溶蝕和膠結(jié)物溶蝕2種類型，對儲層孔隙具有一定改善作用。顆粒以次棱角狀為主，顆粒間以顆粒支撐為主，膠結(jié)類型為接觸-孔隙式和孔隙式為主，偶見連晶膠結(jié)。

研究區(qū)致密灘壩砂巖的孔隙度為3.6%～25.1%，均值為13.2%；滲透率為0.01～10 mD，均值為1.83 mD；R0值為0.04～7.75 μm，均值為1.72 μm；Rd值為0.02～3.36 μm，均值為 0.45 μm；R50值為 0.01～1.44μm，均值為0.20μm；Hgmax均值為62.4%（表1）。

圖3 濟(jì)陽坳陷古近系致密灘壩砂巖及巖屑三角圖Fig.3 Ternary diagrams of tight beach-bar sandstone and its lithic fragment in Jiyang Depression

圖4 濟(jì)陽坳陷古近系致密三角洲前緣砂巖及巖屑三角圖Fig.4 Ternary diagrams of tight delta-front sandstone and its lithic fragment in Jiyang Depression

1.4 致密三角洲前緣砂巖

致密三角洲前緣砂巖是指埋藏較深的三角洲前緣和前三角洲砂巖，包括水下分流河道、河口壩、席狀砂等砂體。

濟(jì)陽坳陷古近系致密三角洲前緣砂巖成分組成與致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖相似。砂巖以巖屑長石砂巖為主，還有部分長石巖屑砂巖（圖4a）。砂巖的石英含量平均為44.4%、長石含量平均為32.2%、巖屑含量平均為23.4%。不同凹陷古近系致密三角洲前緣砂巖的巖屑組成有一定差異，其中東營凹陷為沉積巖-變質(zhì)巖巖屑組合，惠民凹陷以變質(zhì)巖巖屑為主，渤南洼陷為巖漿巖-變質(zhì)巖巖屑組合，但總體上仍以變質(zhì)巖巖屑為主，含量平均為14.9%，占總巖屑含量的64.6%（圖4b）。

鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，致密三角洲前緣砂巖儲集空間以殘余粒間孔為主，溶蝕孔為輔，壓實和碳酸鹽巖膠結(jié)是儲層致密化的主要原因，滲透率較高的樣品中可見次生孔隙發(fā)育，溶蝕作用強(qiáng)烈時，長石顆粒被完全溶蝕，但保留了長石顆粒原貌，形成鑄?？?。同時對早期形成的碳酸鹽巖膠結(jié)物進(jìn)行溶蝕。顆粒以次棱角狀為主，偶見次圓狀，支撐方式以顆粒支撐為主，膠結(jié)類型為孔隙式。

濟(jì)陽坳陷致密三角洲前緣砂巖孔隙度為1.2%～24.0%，均值為14.8%；滲透率為0.01～9.79 mD，均值為2.08 mD；R0值為0.05～14.08μm，均值為1.95μm；Rd值為0.03～3.57 μm，均值為0.49 μm；R50值為0.02～1.45μm，均值為0.23μm；Hgmax均值為69.8%（表1）。孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)與致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖相似。

總體來看，在砂巖粒度和成分組成上，致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖均以細(xì)、粉砂巖為主，砂巖類型以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，石英、長石和巖屑含量相近，巖屑以變質(zhì)巖巖屑為主。在砂巖微觀結(jié)構(gòu)上，這3種致密砂巖中顆粒均以次棱角狀為主，支撐方式以顆粒支撐為主，在致密濁積砂巖和致密三角洲前緣砂巖中偶見雜基-基質(zhì)支撐，膠結(jié)類型均以孔隙式為主，偶見連晶、嵌晶膠結(jié)。在儲集空間類型上，均以殘余原生孔隙為主，次生溶蝕孔隙為輔。

致密砂礫巖與另外3種致密砂巖有較大差別，致密砂礫巖顆粒分選差，泥質(zhì)雜基含量高，主要發(fā)育不等粒砂巖、中砂巖和粗砂巖，在成分上，致密砂礫巖石英含量比另外3種致密砂巖低10%～15%，巖屑含量明顯偏高，砂巖成分成熟度低。在微觀結(jié)構(gòu)上，致密砂礫巖中雜基支撐砂巖比例較高，從儲集空間類型上，致密砂礫巖也以裂縫和溶蝕孔為主。砂巖組構(gòu)上的差異也決定了孔喉結(jié)構(gòu)上的差異，致密砂礫巖的大孔喉較另外3種致密砂巖發(fā)育，其R0平均值比致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖高0.2～0.4μm，但致密砂礫巖的孔喉分布不均，而后三者孔喉半徑分布相近，R50與Rd之間相差很小。

2 致密砂巖分類

2.1 方法原理

基于濟(jì)陽坳陷古近系1 331組致密砂巖樣品的壓汞實驗分析數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)聚類分析方法，分別對致密砂礫巖、致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖開展了基于孔喉結(jié)構(gòu)的儲層分類評價，有效排除了人為因素的干擾。

所謂系統(tǒng)聚類是指將每一個樣品看成一類，然后根據(jù)類與類之間的距離（如馬氏距離、歐式距離、明氏距離等），選擇距離最小的合并為一類，然后再規(guī)定類與類之間的距離，選擇距離最小的合并為一類，直到所有樣品合為一類為止。系統(tǒng)聚類分析法有多種，如類平均法、重心法、最短距離法、Ward離差平方法［20］。本次選用Ward離差平方法，距離計算方式采用歐式距離，其基本思想來自于方差分析，聚類原則是指2類合并則離差平方和增加，選擇使離差平方和增加最小的2類合并。

將n個樣品分成k類：G，G，G，…，G，用X(t)表123ki示G中的第i個樣本（此處X(t)是t維向量，即有t個ti系統(tǒng)聚類指標(biāo)），n表示G中的樣本個數(shù)X(t)是G的ttt重心（即該類樣本的均值），則Gt中樣本的離差平方和表達(dá)式［21］為：

則k類總的類內(nèi)離差平方和表達(dá)式為：

選擇Rd，R0，R50，均質(zhì)系數(shù)、變異系數(shù)、Hgmax，退汞效率、巖性系數(shù)、特征結(jié)構(gòu)系數(shù)這9個參數(shù)參與聚類。值得注意的是在Ward離差平方法中，筆者利用歐式距離量度樣品之間的差別，需要對各參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，在實際操作過程中，采用了全距0—1的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

利用Ward離差平方法開展系統(tǒng)聚類后，可以得到系統(tǒng)聚類樹狀圖（圖5）。樣品1，2先聚合為一類，3，4聚合為一類，然后（1，2）與（3，4）聚合為一類，（1，2，3，4）又跟（5，6）聚為一類，最終6個樣品聚成一類。從“根”向“分枝”方向給類別編號，其中（1，2，3，4）標(biāo)記為1類，（5，6）為2類，（1，2）為1-1類，（3，4）為1-2類。從圖5中可以看出，選擇不同的組距，就能夠?qū)悠贩殖刹坏鹊念悇e，例如選擇20作為組距，則可以分為1，2這2類，選擇15作為組距可以將之劃分為1-1，1-2，2-1，2-2這4類。

圖5 系統(tǒng)聚類樹狀圖示意Fig.5 Schematic of system clustering tree

理論上，組距越小類別越多，組內(nèi)離差平方和越小，樣品越相近，但實際工作中不可能將樣品劃分太多類別，這不利于后期的評價工作，因此在聚類時，首先要選取合適的組距，其次還可以利用樣品未參與聚類分析的評價參數(shù)（如滲透率）對類別進(jìn)行歸并。

以致密三角洲前緣砂巖分類為例，如果按照2.5的組距可分為10個類別，對每一類樣品的孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)、物性進(jìn)行統(tǒng)計，從表2可以看出，2類（包括2-1-1，2-1-2，2-2-1，2-2-2）樣品的滲透率大多小于1 mD，代表較差、差儲層。1類中1-2類代表最優(yōu)質(zhì)儲層，這些樣品的滲透率大多超過10 mD，排驅(qū)壓力（p0）最小，孔喉半徑大，均值可達(dá)1.23μm；1-1-2-1代表滲透率為5～10 mD的較優(yōu)質(zhì)儲層，孔喉半徑均值為0.73μm；1-1-1-1和1-1-1-2類代表滲透率為0.5～1 mD的一般儲層，1-1-2-2和1-1-2-3代表滲透率為1～5 mD的中等儲層。

根據(jù)其滲透率分布可以將上述10個類別進(jìn)行合并，將1-2定義為A類（滲透率大于10 mD），1-1-2-1定義為B類（滲透率為5～10 mD），1-1-2-2和1-1-2-3合并為C類（滲透率為1～5 mD），1-1-1-1和1-1-1-2合并為D類（滲透率為0.5～1 mD）；將2-1-2，2-1-1，2-2-1和2-2-2合并為E類（滲透率小于0.5 mD），統(tǒng)計每一類樣品的物性和孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)各類樣品之間的滲透率、最大孔喉半徑、孔喉半徑均值、孔喉半徑中值之間有較大的差別（表3）。

按照相似的技術(shù)方法，分別對致密三角洲前緣砂巖、致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密砂礫巖進(jìn)行分類，然后對比分析了每一沉積類型每一類儲層的壓汞曲線和孔喉分布特征差異。

表2 致密三角洲前緣砂巖孔喉結(jié)構(gòu)分類的原始聚類結(jié)果統(tǒng)計Table2 Statistics of original clustering results of pore throat structure classification of delta-front tight sandstone

表3 致密三角洲前緣砂巖簡化分類方案Table3 Simplified classification statistics table for tight delta-front sandstone

2.2 分類方案

2.2.1 致密砂礫巖

利用系統(tǒng)聚類分析法將致密砂礫巖劃分為A—E共5類，其中A類儲層最好，E類儲層最差。從A類到E類，壓汞曲線形態(tài)變化明顯，其排驅(qū)壓力逐漸增大，曲線整體向右上方偏移。致密砂礫巖的A類和B類儲層p0值低，大多小于0.1 MPa，R0值可達(dá)17.783μm，反映致密砂礫巖發(fā)育大孔喉。壓汞曲線缺乏平直段，孔喉分布頻帶寬，反映研究區(qū)致密砂礫巖儲層孔喉分布不均一的特點（圖6，圖7）。

圖6 致密砂礫巖A—E類儲層典型壓汞曲線Fig.6 Typical mercury intrusion curves of tight glutenite A-Ereservoirs

圖7 致密砂礫巖A—E類儲層孔喉分布頻率直方圖Fig.7 Pore throat radius distribution histogram of tight glutenite A-Ereservoirs

圖8 致密砂礫巖A—E類儲層物性和孔喉參數(shù)分布直方圖Fig.8 Histogram of petrophysical characteristics and pore throat parameters distribution of tight glutenite A-Ereservoirs

為進(jìn)一步簡化分類方案，統(tǒng)計A—E類儲層樣品的孔隙度、滲透率、Rd，R0及R50等參數(shù)頻率分布，發(fā)現(xiàn)滲透率和Rd為區(qū)分儲層最敏感的參數(shù)，R50和R0為輔助參數(shù)。C，D類儲層滲透率為0.5～5 mD，Rd值為0.3～0.7μm，R0值為0.5～5.5μm，難以區(qū)分（圖8），故將C，D類合并，得到基于孔喉結(jié)構(gòu)的致密砂礫巖分類方案（表4）。

2.2.2 致密濁積砂巖

A類儲層p0值小于0.2 MPa，壓汞曲線呈三段式，在進(jìn)汞飽和度為0～40%時發(fā)育平直段，孔喉分布呈單峰態(tài)，孔喉半徑大于10μm；B類儲層壓汞曲線形態(tài)和孔喉半徑分布與A類儲層相似，但p0值比A類儲層大，壓汞曲線向右上方偏移；C—E類儲層壓汞曲線均不發(fā)育平直段，壓汞曲線呈兩段式，最大進(jìn)汞飽和度偏低，壓汞曲線進(jìn)一步向右上方偏移，孔喉分布向左偏移，反映孔喉半徑逐漸減小。A—E類儲層壓汞曲線和孔喉分布直方圖變化明顯，區(qū)分度高（圖9，圖10）。按照與致密砂礫巖評價相同的研究思路，進(jìn)一步合并分類，得到了致密濁積砂巖分類方案（表4）。

2.2.3 致密灘壩砂巖

致密灘壩砂巖壓汞曲線形態(tài)變化與致密濁積砂巖類似，與其相比，孔喉半徑大于5μm的孔喉不發(fā)育，但孔喉分布均勻，集中發(fā)育孔喉半徑為1.0～1.8μm的較大孔喉；C—E類儲層壓汞曲線平直段逐漸消亡，壓汞曲線由三段式變?yōu)閮啥问?，壓汞曲線進(jìn)一步向右上方偏移，孔喉分布明顯向左偏移，反應(yīng)孔喉大小逐漸變小，且C—E類儲層的孔喉分布范圍較寬，孔喉分布不均一。致密灘壩砂巖與致密濁積砂巖基于孔喉的分類方案類似（表4）。

2.2.4 致密三角洲前緣砂巖

致密三角洲前緣砂巖的壓汞曲線形態(tài)變化與致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖類似，與致密濁積砂巖相比，孔喉半徑大于5μm的孔喉不發(fā)育，但孔喉半徑整體上大于致密灘壩砂巖，孔喉分布均質(zhì)性優(yōu)于致密濁積砂巖但差于致密灘壩砂巖，集中發(fā)育孔喉半徑為1.0～5.6μm的大孔喉。其基于孔喉的分類方案見表4。

表4 濟(jì)陽坳陷古近系不同沉積類型致密砂巖孔喉分類方案Table4 Classification scheme of pore-throat structure of Paleogene tight sandstones with different sedimentary types in Jiyang Depression

圖9 致密濁積砂巖A—E類儲層典型壓汞曲線Fig.9 Histogram of typical mercury intrusion curves of tight turbidite sandstone A-Ereservoirs

圖10 致密濁積砂巖A—E類儲層典型壓汞曲線及孔喉半徑分布直方圖Fig.10 Typical mercury intrusion curves and pore throat distribution of tight turbidite sandstone A-Ereservoirs

2.3 孔喉結(jié)構(gòu)相似性分析

為進(jìn)一步落實不同沉積類型致密砂巖孔喉結(jié)構(gòu)相似性，筆者對每一種沉積類型Ⅰ—Ⅳ類儲層分別開展J 函數(shù)處理［22］，其表達(dá)式為:

通過J函數(shù)處理消除了不同樣品滲透率、孔隙度差異的影響，然后對每一條J函數(shù)曲線進(jìn)行擬合，選取合適的網(wǎng)格對擬合曲線進(jìn)行均值化處理［21］，得到了不同沉積類型、不同類別儲層的平均J函數(shù)曲線。通過對儲層平均J函數(shù)曲線對比，發(fā)現(xiàn)致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖儲層J函數(shù)曲線高度重疊，致密砂礫巖與前3種儲層具有明顯差別，體現(xiàn)在初始進(jìn)汞階段J函數(shù)明顯偏低，反映大孔喉發(fā)育特征，后期J函數(shù)曲線斜率較高，平直段不明顯，反映孔喉分布不均勻特征（圖11）。

綜上所述，不論在巖石組構(gòu)上，還是在孔喉結(jié)構(gòu)上，致密濁積巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖均具有相似性，致密砂礫巖與另外3種致密砂巖在孔喉結(jié)構(gòu)和巖石組成等方面有明顯差別，通過對這4種儲層分類方案對比，最終建立基于巖石組構(gòu)和孔喉結(jié)構(gòu)的濟(jì)陽坳陷古近系致密砂巖儲層分類方案（表5）。

圖11 不同沉積類型致密砂巖儲層平均J函數(shù)曲線Fig.11 Average J-function curves of tight sandstone reservoirswith different sedimentary types

表5 濟(jì)陽坳陷古近系致密砂巖儲層分類方案Table5 Classification scheme of Paleogene tight sandstone reservoirs in Jiyang Depression

由表5可知，致密砂礫巖Ⅰ類優(yōu)質(zhì)儲層Rd值大于1.3μm，Ⅱ類較好儲層Rd值為0.8～1.3μm，Ⅲ類中等儲層Rd值為0.3～0.8 μm，Ⅳ類差儲層Rd值小于0.3μm；致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖孔喉分類方案合并為一類，其Ⅰ類優(yōu)質(zhì)儲層Rd值大于1.1μm，Ⅱ類較好儲層Rd值為0.7～1.1μm，Ⅲ類中等儲層Rd值為0.4～0.7μm，Ⅳ類差儲層Rd值低于0.4μm。利用建立的濟(jì)陽坳陷古近系致密砂巖儲層分類方案，對東營凹陷北部陡坡帶致密砂礫巖進(jìn)行評價，在鹽家地區(qū)南部預(yù)測了Ⅰ類儲層發(fā)育區(qū)，預(yù)測Ⅰ類儲層厚度為240 m，在預(yù)測儲層發(fā)育區(qū)部署的鹽斜232井鉆遇油層共13層，其中Ⅰ類儲層厚度為222 m，與預(yù)測結(jié)果吻合，4 470～4 480 m井段試油，5 mm油嘴自噴，產(chǎn)油量為24.5 t/d，上報控制石油地質(zhì)儲量為718×104t，取得良好效果。

3 結(jié)論

濟(jì)陽坳陷古近系發(fā)育多種成因類型的致密砂巖。通過對儲層物質(zhì)組成、孔喉結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，致密濁積砂巖、致密灘壩砂巖和致密三角洲前緣砂巖在砂巖粒度、類型、成分、顆粒形狀、支撐方式、膠結(jié)方式、接觸關(guān)系、儲集空間類型等巖石組構(gòu)上具有相似性，在孔喉結(jié)構(gòu)上也具有相似性，而致密砂礫巖與另外3種致密砂巖有明顯區(qū)別，孔喉結(jié)構(gòu)是控制儲層滲流能力的關(guān)鍵。首先利用系統(tǒng)聚類分析方法，分別建立了4種沉積類型致密砂巖基于孔喉結(jié)構(gòu)的儲層分類方案，然后利用J函數(shù)處理和孔喉結(jié)構(gòu)相似性分析，最終建立了致密砂巖儲層孔喉結(jié)構(gòu)分類方案，將濟(jì)陽坳陷古近系致密砂巖儲層劃分為4種類型。

與傳統(tǒng)的基于滲透率的儲層評價方法相比，由于測井解釋滲透率的準(zhǔn)確率較差，因此基于滲透率的儲層評價往往需要大量的巖心樣品進(jìn)行實測，對于缺乏取心資料的地區(qū)，限制了該方法的應(yīng)用。近年來隨著測井技術(shù)的發(fā)展，通過核磁共振測井T2譜反演等方法可得到準(zhǔn)確的孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合基于孔喉結(jié)構(gòu)的儲層分類方法可實現(xiàn)對缺乏取心地區(qū)的致密砂巖儲層分類評價，具有廣闊應(yīng)用前景。

符號解釋：

St——Gt中樣本的離差平方和；nt——Gt中的樣本個數(shù)；——Gt中的第i個樣本——Gt的樣本均值；S——k類總的類內(nèi)離差平方和；J——J函數(shù)；pc——進(jìn)汞壓力，MPa；σ——汞水界面張力，N/m；K—滲透率，mD；φ—孔隙度。