低滲透砂巖儲層成巖及微觀孔隙特征研究

陳婷婷

摘要：低滲透儲層綜合評價和有利儲層預(yù)測是低滲透油氣藏勘探和開發(fā)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，但受沉積、成巖和構(gòu)造作用等多因素的影響，低滲透儲層成因復(fù)雜、非均質(zhì)性強，嚴(yán)重制約了低滲透儲層評價的精度。因此在低滲透儲層沉積相研究的基礎(chǔ)上，開展低滲透儲層成巖作用、儲層特征研究，明確成巖相及微觀孔隙結(jié)構(gòu)的展布特征，對低滲透儲層的綜合評價和有利儲層預(yù)測具有重要理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：成巖作用;孔隙結(jié)構(gòu);低滲透儲層

低滲透儲層中裂縫油氣藏與常規(guī)油氣藏相比具特有的成藏規(guī)律，研究中涉及到的資料繁多，分析方法復(fù)雜，評價困難。所以盡早的認(rèn)識裂縫系統(tǒng)的作用并掌握收集和分析有關(guān)資料的系統(tǒng)方法，對裂縫油氣藏的有效評價和預(yù)測是至關(guān)重要的。

1.儲層成巖作用研究

成巖作用是影響儲層致密、不均一性的重要因素，自20世紀(jì)70年代開始，成巖作用的研究深化了碎屑巖儲層地質(zhì)學(xué)理論、精細(xì)描述了油氣儲集空間形成機理和次生孔隙發(fā)育帶，加快了油氣勘探和開發(fā)的進程。目前國內(nèi)學(xué)者對成巖作用的研究主要參照應(yīng)鳳祥等對碎屑巖儲層成巖作用的定義。研究思路一般包括分析地質(zhì)背景，了解沉積相展布特征;巖石薄片分析成巖作用類型、孔隙類型及特征;成巖階段劃分、成巖相分析及孔隙演化特征等方面。成巖階段主要在中成巖階段，中期成巖作用改變和影響砂體的儲集性的變化主要包括以下內(nèi)容：

（1）粘土的轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在低溫向高溫的穩(wěn)定轉(zhuǎn)換時期，例如高嶺石轉(zhuǎn)換為迪開石;高嶺石到伊利石，蒙脫石到伊利石;磁綠泥石，鈦云母，三面八體蒙脫石轉(zhuǎn)化為綠泥石。（2）斜長石和鉀長石的鈉長石化。（3）孔隙充填膠結(jié)的形成，例如鐵白云石，鈦白云石，方解石，菱鐵礦，石英此生加大，重晶石，硬石膏，粗晶黃鐵礦膠結(jié)。（4）地層格架中的顆粒溶蝕與碳酸鹽和硫酸鹽的膠結(jié)。（5）石英顆粒的壓溶作用，這些是由于云母和伊利石的出現(xiàn)而加速了這個過程。

成巖作用早期對深部儲層質(zhì)量有好壞兩面，積極作用包括通過早期的孔隙附著膠結(jié)物來抑制壓實作用和石英后期膠結(jié)，消極的影響包括膠結(jié)物和早期形成的高嶺石充填孔隙，這些高嶺石含有鉀長石在高溫條件下轉(zhuǎn)化為伊利石的殘余物，這些可能依靠他們的結(jié)構(gòu)來阻塞毛孔與孔喉。綠泥石晶體比較小，一般不會造成嚴(yán)重的孔喉阻塞，特別是在中粒-粗粒砂巖中。

在中期成巖作用過程中，石英膠結(jié)是一個對儲層質(zhì)量不利的過程，同時還會造成砂巖非均質(zhì)性。石英膠結(jié)的分布很大程度與前面討論的顆粒膜層，成巖礦物等有很大聯(lián)系，因此在層序地層背景下可能得到預(yù)測。石英膠結(jié)分布的重要控制因素包括前面詳細(xì)討論的硅質(zhì)物源。石英顆粒的壓實溶解被認(rèn)為是在埋深超過3千米的砂巖重要的硅質(zhì)來源。石英顆粒的壓實溶解沿著以下位置得到加劇（1）縫合線位置，這主要發(fā)育在粘土紋層與富云母，泥內(nèi)碎屑紋層附近;（2）被伊利石膜層包裹的石英顆粒的接觸部位;（3）云母和石英顆粒接觸位置。壓實溶解和石英膠結(jié)主要發(fā)生在（1）在相同的砂巖層內(nèi)，這些砂巖層富含云母，同時缺少顆粒支撐膠結(jié)物（特別是碳酸鹽）或者顆粒膜層伊利石是主要的非均質(zhì)性導(dǎo)致因素;（2）在相鄰的砂巖層內(nèi)。壓實溶解發(fā)生在含云母和富伊利石膜層的砂巖層內(nèi)，相鄰砂巖層發(fā)生的膠結(jié)作用，這之中的石英具有潔凈表面同時可以作為石英次生加大沉淀的核心。相反地，含有大面積的微晶石英，伊利石，綠泥石的石英顆粒會限制石英膠結(jié)。綠泥石與伊利石相比，抑制石英次生加大膠結(jié)的效率更加突出的結(jié)論不是很清楚。但是將它們的不同歸結(jié)于綠泥石是油濕，而伊利石是水濕。因此，顆粒表層薄水膜附近的石英膠結(jié)出現(xiàn)在硅離子擴散的油砂巖中。在開放的成巖系統(tǒng)中，用于石英膠結(jié)的硅質(zhì)可以來自于外源，主要來自于（1）蒙脫石的伊利石化和泥巖中的硅酸鹽溶解;（2）來自深部的硅離子的運移與循環(huán)，特別是盆地壓力釋放，巖漿熱平流，鹽底辟熱對流的影響。硅質(zhì)來自外源的證據(jù)主要包括重晶石和石英膠結(jié)，這主要是由于鋇元素在砂巖內(nèi)源中是不會出現(xiàn)的。

2.儲層成巖相研究

成巖相最早由陳彥華引入碎屑巖儲層成巖作用的研究，是在成巖與構(gòu)造等作用下，沉積物經(jīng)歷一定成巖作用和演化階段的產(chǎn)物，是表征儲層特征、類型和優(yōu)劣的根本性標(biāo)志。對低滲透儲層研究而言，成巖相研究更為重要。在一定的構(gòu)造和沉積背景下，特別是針對深層、低滲透砂巖中有利儲層的成因和分布，成巖作用的影響更為顯著，所以成巖相的定量研究及其展布具有非常重要的意義。于目前國內(nèi)外學(xué)者對成巖相研究主要是利用巖心觀察、薄片觀察、掃描電鏡、陰極發(fā)光等方法技術(shù)開展單井成巖相的定性分析，而對成巖相定量表征、平面預(yù)測和評價方法研究相對較少。

（1）有前人提出視溶蝕率、視壓實率與其對儲層物性貢獻大小沒有對應(yīng)關(guān)

系，不適合作為成巖相定量劃分的依據(jù)。但在儲層弱膠結(jié)的前提下，視溶蝕率、視壓實率代表了儲層相對溶蝕和壓實的程度，在視壓實率一定的情況下，視溶蝕率的高低代表了次生孔隙相對發(fā)育程度，即可作為成巖相定量劃分的依據(jù)，也是相對優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測的基礎(chǔ)。

（2）由于成巖作用差異導(dǎo)致的巖石組分、孔隙結(jié)構(gòu)等變化在測井資料上具有明顯不同的響應(yīng)特征，并且測井資料具有連續(xù)記錄的特點，因此篩選出與成巖相相關(guān)的測井參數(shù)，將成巖相和測井參數(shù)相對應(yīng)，建立連續(xù)的成巖相測井解釋模型。目前國內(nèi)外主要通過測井參數(shù)及數(shù)學(xué)方法建立成巖相測井判別模型，如賴錦等將成巖相與測井參數(shù)通過蜘蛛網(wǎng)圖來直觀反應(yīng);張海濤等通過貝葉斯判別建立測井參數(shù)與成巖相的線性多元判別關(guān)系，從而進行成巖相的連續(xù)定量識別;景成等結(jié)合多種成巖定量參數(shù)與測井信息，利用灰色理論綜合評價法定量分析致密氣藏的單井成巖相。本研究針對弱膠結(jié)的低滲透砂巖儲層，篩選出與溶蝕、壓實作用相關(guān)的測井敏感參數(shù)，如自然伽馬、中子、聲波時差、密度和電阻率，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立視溶蝕率、視壓實率與測井敏感參數(shù)的關(guān)系，進而實現(xiàn)成巖相的測井定量解釋。

（3）由于地震資料的解釋精度問題，目前國內(nèi)外利用地震手段，對成巖相的平面預(yù)測成果較少。如利用地震地層學(xué)和地震巖石學(xué)的手段，粗略的區(qū)別出多孔成巖相帶和致密成巖相帶，建立了成巖相的地震-地層模型;曾洪流等分析方解石含量及泥質(zhì)相對含量和波阻抗的關(guān)系，識別出了兩種地震成巖相（鈣質(zhì)膠結(jié)相和泥質(zhì)膠結(jié)相），并結(jié)合沉積相展布進行地震成巖相的預(yù)測。

3.儲層微觀孔隙特征研究

儲集巖的孔隙結(jié)構(gòu)是影響油氣儲集與油氣田開發(fā)效果的重要因素。特別針對低滲透砂巖儲層孔隙結(jié)構(gòu)的研究，是深入剖析油氣儲層強非均質(zhì)性的重要環(huán)節(jié)。近年來，國內(nèi)外學(xué)者針對于低滲透砂巖儲層微米級孔喉的發(fā)育特征，形成了鑄體薄片圖像分析、掃描電鏡、常規(guī)壓汞、恒速壓汞、CT掃描等多種分析手段。針對不同手段可以從不同角度解釋微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，利用壓汞分析技術(shù)的中值半徑與儲層物性開展儲層評價綜合研究;應(yīng)用恒速壓汞分析技術(shù)特低-超低滲透砂巖油藏儲層微觀孔喉特征;蘇娜等應(yīng)用CT掃描技術(shù)分析和重建了低滲氣藏微觀孔隙結(jié)構(gòu)。此外關(guān)于微觀孔隙結(jié)構(gòu)的分類評價，前人也做了大量研究，利用曲線形態(tài)和排替壓力為基礎(chǔ)對孔隙結(jié)構(gòu)進行分類;但是，由于低滲透砂巖儲層孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙與喉道耦合關(guān)系多樣，常規(guī)的傳統(tǒng)方法表征微觀孔喉結(jié)構(gòu)不夠精確，必須結(jié)合上述多種方法綜合使用，才能做到微觀孔隙結(jié)構(gòu)定性、定量的綜合表征。

參考文獻：

[1]汲云濤;黃庭芳;灰?guī)r微觀孔隙的三維定量描述及其對變形的影響[J];國際地震動態(tài);2012年06期

[2]連會青;夏向?qū)W;王世東;冉偉;劉德民;含水層微觀孔隙分形特征與滲透性關(guān)聯(lián)研究[J];工程勘察;2014年01期