濁沸石對儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的影響

楊征世，劉紅岐，劉詩瓊，唐 勇

（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610500；2.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000）

1 濁沸石成因

濁沸石，化學(xué)分子式為Ca[AlSi2O6]2·4H2O，廣泛發(fā)育在不同類型碎屑巖中。朱世發(fā)等在2011年對濁沸石的形成進(jìn)行了研究，濁沸石的析出受原始物質(zhì)，地層孔隙水的化學(xué)性質(zhì)、組分、溫度和壓力等因素控制[1]。研究發(fā)現(xiàn)，高pH 值對濁沸石的形成有利，高pH 值，低CO2分壓可以有效保存濁沸石。本次研究井區(qū)在地質(zhì)上由于二疊紀(jì)末期抬升加劇，隆起頂部的石炭系、二疊系遭到剝蝕。三疊紀(jì)盆地持續(xù)下沉，三疊紀(jì)至白堊紀(jì)廣泛超覆沉積，呈現(xiàn)向東南傾沒的單斜構(gòu)造。區(qū)域經(jīng)過強(qiáng)烈的抬升、剝蝕和下沉，發(fā)育了海西期、燕山期深淺層斷裂系統(tǒng)。大氣水不斷沿?cái)嗔严到y(tǒng)進(jìn)入地層，同時(shí)大氣水順著斷裂系統(tǒng)在地層中流經(jīng)含凝灰?guī)r層儲(chǔ)層時(shí)，大氣水的鹽堿度升高，同時(shí)研究區(qū)二疊系含有大量火山碎屑巖，因此這些火山物質(zhì)給濁沸石的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，促進(jìn)了濁沸石的形成。

2 濁沸石影響分析

濁沸石是在堿性環(huán)境下生成的礦物，所以其在酸性條件受溶蝕作用可以改善儲(chǔ)層物性，增加儲(chǔ)層孔隙之間的連通性。通過物性分析表明，含有濁沸石樣品的儲(chǔ)層物性明顯好于不含有濁沸石樣品的儲(chǔ)層物性，含有濁沸石樣品的滲透率分布在（0.2～10）×10-3μm2，不含濁沸石樣品的滲透率分布在（0.036～1）×10-3μm2。通過薄片分析表明，當(dāng)儲(chǔ)層不含濁沸石時(shí)，孔隙多為孤立孔隙，儲(chǔ)層滲透率低；濁沸石含量高時(shí)，儲(chǔ)層受溶蝕作用強(qiáng)，有利于儲(chǔ)層次生孔隙發(fā)育。

由于濁沸石本身存在分子孔隙，且在酸性條件下容易發(fā)生溶蝕產(chǎn)生次生孔隙，因此通過常規(guī)孔滲、壓汞、鑄體薄片及全巖礦物實(shí)驗(yàn)，分析濁沸石對儲(chǔ)層物性的影響。結(jié)果表明，濁沸石相對含量對孔隙度影響以15%為節(jié)點(diǎn)；濁沸石相對含量高于15%時(shí)，孔隙度隨著濁沸石含量的增加而增大，成正相關(guān)趨勢，孔隙度分布在6%～15%；濁沸石小于15%時(shí)，數(shù)據(jù)點(diǎn)分布雜亂，濁沸石含量與孔隙度沒有明顯的變化規(guī)律，且孔隙度分布在2%～15%。其原因是由于濁沸石含量高于15%時(shí)，孔隙度受溶蝕作用強(qiáng)，而濁沸石對儲(chǔ)層孔隙度的影響主要是通過溶蝕作用產(chǎn)生大量的次生孔隙。通過全巖測試表明，濁沸石含量高于15%時(shí)，濁沸石含量是方解石、鉀長石、石英、斜長石的兩倍以上，同時(shí)濁沸石存在的樣品溶蝕作用強(qiáng)，次生孔隙發(fā)育。因此在濁沸石含量高的地層中，溶蝕作用是影響儲(chǔ)層孔隙度的主要因素。

3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1 孔隙結(jié)構(gòu)類型

儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲能力受孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙體積、孔隙半徑等因素影響。前人研究表明濁沸石在酸性條件下，可以改善儲(chǔ)層物性，為進(jìn)一步分析濁沸石對儲(chǔ)層物性的影響機(jī)理，通過壓汞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試分析。根據(jù)毛管壓力曲線形態(tài)特征及孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)[1]，將毛管壓力曲線分為如圖1所示的I 型和II 型兩類，且I 型濁沸石含量高于II 型；曲線分析表明I 型的孔隙結(jié)構(gòu)好于II 型。

圖1 毛管壓力曲線

I 型曲線形態(tài)呈現(xiàn)下凹趨勢，偏細(xì)歪度，表明分選差；孔隙度分布在6%～14%，平均值為9.91%；滲透率分布在（0.15～9.67）×10-3μm2，平均值為2.16×10-3μm2；平均排驅(qū)壓力較低為0.37MPa；中值半徑分布在0.05～0.36μm；表明I型的樣品具有較好的儲(chǔ)層物性。

II 型曲線形態(tài)與I 型相反，偏細(xì)歪度，分選差；孔隙度分布在5.3%～13.6%，平均值為9.23%；滲透率分布在（5.3～9.95）×10-3μm2，平均值為7.23×10-3μm2；平均排驅(qū)壓力較低為0.75MPa；中值半徑分布在0～0.07μm。I 型孔隙結(jié)構(gòu)的排驅(qū)壓力低于II 型，I 型的中值半徑高于II 型，表明I 型的孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)于II 型孔隙結(jié)構(gòu)。對比I 型和II 型的儲(chǔ)層參數(shù)，II 型孔隙度與I 型差別較小，且滲透率高于I 型，與理論情況相反。

3.2 濁沸石對孔隙結(jié)構(gòu)的影響

濁沸石受溶蝕可以增加儲(chǔ)層物性，但是溶蝕作用的實(shí)質(zhì)是改善儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)，即增加了孔隙半徑及喉道半徑。因此通過壓汞實(shí)驗(yàn)分析濁沸石受溶蝕作用時(shí)對微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響。通過對10塊壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，表明濁沸石含量越高，測試樣品的中值半徑越大，儲(chǔ)層物性越好。孔隙喉道大小與集中程度主要影響毛管壓力曲線的偏態(tài)（歪度），是毛管壓力曲線形態(tài)傾向于粗孔道還是細(xì)孔道的量度，大孔越多，毛管壓力曲線越靠近左下方，稱之為粗歪度；反之為細(xì)歪度。另外，從分析結(jié)果中可以看出，濁沸石含量越高，毛管壓力曲線越偏向于粗歪度，儲(chǔ)層中大孔越多，儲(chǔ)層物性越好，表明濁沸石的存在對改善儲(chǔ)層物性有積極的影響。

從孔隙半徑分布來看，濁沸石含量高孔隙半徑越大，越有利于地層流體流動(dòng)。根據(jù)孔隙半徑分布圖來看，曲線可以分為兩種類型。I 型曲線主要是單峰形態(tài)，又根據(jù)單峰分布的孔隙半徑不同，將I 型曲線分為a、b、c 三個(gè)小類；II 型曲線主要是雙峰形態(tài)，且孔隙半徑分布位置差異不大，因此II 型曲線不細(xì)分（見圖2）。

圖2 孔隙半徑分布曲線

Ia 類：如圖2所示，曲線形態(tài)成單峰狀，濁沸石含量小于15%，孔喉半徑主要分布0.035～0.1μm。雖然從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可知，樣品的孔、滲較高，但是薄片分析表明該情況是由少量微裂縫引起，因此a 類曲線在孔隙半徑較大的位置，出現(xiàn)孔隙半徑分布百分?jǐn)?shù)少量增大的情況，綜合表明a 類曲線雖然受少量微裂縫的影響導(dǎo)致孔隙度、滲透率較高，但是主要孔隙還是以小孔為主。

Ib 類：圖2 顯示b 類分布在a 類和II 型曲線之間，因此該類曲線實(shí)質(zhì)為a 類向II 型曲線的過渡，曲線呈單峰狀，孔隙半徑分布在0.1～0.29μm；根據(jù)研究表明濁沸石含量在大于15%時(shí)，濁沸石受溶蝕作用開始影響儲(chǔ)層物性的好壞，因此b類曲線濁沸石含量分布在15%～30%。

Ic 類：如圖2，曲線為單峰，濁沸石分含量大于60%，孔隙半徑分布在0.29～1.15μm，薄片顯示隨著濁沸石含量的增加，溶蝕作用越強(qiáng)烈，因此儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)得到改善，增加儲(chǔ)層微觀孔隙的半徑。

II 型曲線：如圖2，曲線呈雙峰形態(tài)，濁沸石含量分布在30%～60%，孔隙半徑分布兩個(gè)范圍，主要集中在0.29～1.15μm，其次分布在0.035～0.1μm。分析表明研究區(qū)濁沸石含量平均值為15.7%，因此該區(qū)含有濁沸石的孔隙半徑分布曲線主要是以a 類、b 類、II 型為主。對比表明，Ib 類、II 型的孔隙半徑最好，分布在0.29～1.15μm；因此濁沸石礦物的存在有利于次生孔隙的發(fā)育，改善儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，增加孔隙之間的連通性，改善儲(chǔ)層物性。

4 結(jié)論

通過研究濁沸石礦物對儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)的影響，表明了濁沸石對儲(chǔ)層物性的控制機(jī)理。同時(shí)可利用濁沸石在酸性條件易于溶蝕的性質(zhì)，改善孔隙結(jié)構(gòu)、增加儲(chǔ)層孔隙之間的連通性，為油田開發(fā)和儲(chǔ)層的改造提供了參考。