致密砂巖儲層研究

致密砂巖儲層與常規(guī)砂巖儲層相比具有巖性致密、低孔低滲、氣藏壓力系數(shù)低、圈閉幅度低、自然產(chǎn)能低等典型特征。按照我國標(biāo)準(zhǔn)，致密砂巖儲層有效滲透率孔隙度r≦10%，且具有較高毛細(xì)管壓力，束縛水飽和度和孔隙度之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。本文將從致密砂巖儲層特征、儲層成因類型、儲層物性影響因素三個方面對致密砂巖儲層做一個簡要論述。

一、儲層特征

致密砂巖儲層與常規(guī)砂巖儲層相比具有巖性致密、低孔低滲、氣藏壓力系數(shù)低、圈閉幅度低、自然產(chǎn)能低等典型特征：

特性常規(guī)砂巖儲層致密砂巖儲層

儲層巖石組分石英顆粒含量高，長石、巖屑含量低長石、巖屑含量相對較高

成巖演化多為中成巖B階段以前中、晚成巖期

孔隙類型原、次生混合孔隙次生孔隙為主

孔吼連通性短吼道，連通好席狀、彎曲片狀吼道，連通差

孔隙度%12～303～12

覆壓基質(zhì)滲透率>0.1<0.1

含水飽和度/%25～5045～70

巖石密度<2.652.65～2.74

毛細(xì)管壓力低較高

儲層壓力一般正常至略低于正常多為高異常地層壓力

應(yīng)力敏感性弱強

原地采收率/%75～9015～50

二、成因類型

由自生粘土礦物的大量沉淀所形成的致密砂巖儲層。此類致密儲層可以是結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均比較高的砂巖，也可以是結(jié)構(gòu)成熟度較高而成分成熟度不高的砂巖。如圖所示，巖石類型為石英砂巖，硅質(zhì)巖碎屑含量比較高，顆粒之間沒有任何粘土雜基存在；但是在埋藏過程中由于自生的伊利石堵塞了顆粒喉道，喉道間主要依靠伊利石礦物間的微孔隙連通，這使得巖石的滲透率極低，然而孔隙度的降低卻不太明顯，主要形成中孔、低滲的致密儲層。

膠結(jié)物的晶出改變原生孔隙形成的致密砂巖儲層。在砂巖儲層埋藏過程中，由于石英和方解石以膠結(jié)物的形式存在于碎屑顆粒之間，極大地降低了儲層的孔隙度，滲透率也隨之降低，形成低孔、低滲的致密儲層、在孔隙中可保存形成時間比較早的次生孔隙。如圖所示，巖石類型為巖屑石英砂巖，含有少量的長石，孔隙類型主要有長石早期溶蝕形成的粒內(nèi)溶孔及高嶺石的沉淀形成的晶間微孔隙。

圖1 石英砂巖中粘土礦物的包殼

圖2 強的方解石和石英的膠結(jié)作用

高含量塑性碎屑因壓實作用形成的致密砂巖儲層。對于距離物源比較近、沉積環(huán)境水體能量不高、沉積物成分比較復(fù)雜、尤其是塑性和不穩(wěn)定碎屑含量較高的儲層，在埋藏過程中在沒有異常壓力形成的條件下，因壓實作用使塑性碎屑變形從而呈假雜基狀充填與碎屑顆粒之間，導(dǎo)致砂巖儲層成為致密儲層。如圖所示就是塑性碎屑在壓實作用下變形形成致密砂巖儲層，在掃描電鏡下可見不穩(wěn)定碎屑的溶蝕作用形成的微孔隙。

圖3 不穩(wěn)定碎屑在壓實作用下變形導(dǎo)致巖石致密

粒間孔隙被碎屑沉積時的泥質(zhì)充填形成的致密砂巖儲層。在濁流條件下或者在低能條件下，由于沉積水體渾濁或者水體能量不高，碎屑顆粒間雜基含量比較高，該文原載于中國社會科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http：//www.ems86.com總第565期2014年第33期-----轉(zhuǎn)載須注名來源成為泥質(zhì)砂巖。由于粒間孔隙被雜基所占據(jù)，孔隙間的流體交換不順暢，因此粒間孔隙或粒內(nèi)孔隙都不發(fā)育；在泥質(zhì)雜基中因成巖作用的關(guān)系可能發(fā)生重結(jié)晶或者微弱的溶蝕，形成雜基內(nèi)的溶蝕微孔隙。如圖所示，巖石中泥質(zhì)雜基含量較高，在雜基重結(jié)晶后可以形成粘土礦物晶間微孔。圖中儲層孔隙全為微孔隙，孔隙由雜基的溶蝕和重結(jié)晶形成。

圖4 泥質(zhì)砂巖形成的致密砂巖儲層

三、物性影響因素

沉積作用對儲層的影響。沉積物中碎屑顆粒的粒度、圓度和堆積排列方式等，都會直接控制顆粒之間的原始孔隙發(fā)育情況，不同的沉積微相之間儲集物性亦有明顯差別。

成巖作用對儲層物性的影響。對儲集物性而言，建設(shè)性的成巖作用主要有溶蝕作用和構(gòu)造破裂作用，導(dǎo)致孔隙度增大；破壞性的成巖作用主要有壓實作用、壓溶作用和膠結(jié)作用，造成孔隙度降低。

壓實作用對孔隙的影響。強烈壓實作用導(dǎo)致原始孔隙度降低，從而大大降低了儲層的滲透率，是影響儲層性能的主要原因之一。

膠結(jié)作用對孔隙的影響。膠結(jié)作用也是致密砂巖儲層形成的重要影響因素之一，膠結(jié)作用使得孔隙度大大降低。

溶蝕作用對儲集性能的影響。溶蝕強度的差異是沉積控制基礎(chǔ)上造成儲層質(zhì)量差異的主要因素，溶蝕可以發(fā)生在成巖作用的各個時期，但中成巖階段由有機質(zhì)脫羧引起的溶蝕作用對儲集空間的形成具有特別重要的影響。

構(gòu)造作用對儲層物性的影響。構(gòu)造運動可以使比較致密的儲層產(chǎn)生裂縫，裂縫在致密儲層中主要起增加孔隙度、提高滲透率、促進(jìn)沿裂縫形成溶蝕孔隙系統(tǒng)等作用。

致密砂巖儲層可以處于深層或淺層、高壓或低壓、高溫或低溫的環(huán)境下，可以是毯狀的或透鏡狀的，也可以含有一個或多個儲層，有的存在天然裂縫，也有的不存在天然裂縫。但是致密砂巖儲層的巖石致密，非均質(zhì)性強，有效孔隙度低，滲透率很低，巖石微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，毛管壓力和束縛水飽和度高，并且粘土礦物含量較高，有時還存在天然裂縫，這些因素都對致密砂巖儲層發(fā)育有不同程度的影響。

目前我國致密砂巖儲層資源豐富，分布廣泛，勘探領(lǐng)域廣闊，在鄂爾多斯盆地、四川盆地、吐哈盆地北部山前帶均有較大發(fā)現(xiàn)，但是致密砂巖儲層由于其勘探開發(fā)的難度較大，還存在較多困難，需要進(jìn)一步去克服。

（作者單位：1.西南石油大學(xué)；2.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦）