塔里木盆地BK井區(qū)砂巖儲層物性分布及孔隙結(jié)構(gòu)特征研究

張 暉 ，周 然 ，王 茜 ，黃 海 ，唐勝藍 ，金 娜

（1.中國石油塔里木油田公司油氣工程研究院，新疆庫爾勒 841000；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710021；3.西安石油大學，陜西西安 710065）

塔里木盆地BK井區(qū)砂巖儲層物性分布及孔隙結(jié)構(gòu)特征研究

張 暉1，周 然2，王 茜1，黃 海3，唐勝藍1，金 娜2

（1.中國石油塔里木油田公司油氣工程研究院，新疆庫爾勒 841000；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710021；3.西安石油大學，陜西西安 710065）

通過鑄體薄片、物性分析、常規(guī)壓汞等實驗方法，開展了塔里木盆地BK井區(qū)致密砂巖儲層物性特征研究及儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)評價，并分析了微觀孔隙結(jié)構(gòu)影響因素。結(jié)果表明：研究區(qū)巖性主要為中-細粒巖屑長石砂巖，變質(zhì)巖屑為主要巖屑類型；平均孔隙度為6.47%，平均滲透率為0.69×10-3μm2，儲層屬于特低孔-超低滲透致密砂巖儲層，孔滲相關(guān)性整體較好；基于毛管壓力曲線參數(shù)及形態(tài)可將研究區(qū)儲層孔隙結(jié)構(gòu)類型分為四類，Ⅰ類至Ⅳ類孔隙結(jié)構(gòu)依次變差，孔喉半徑與物性參數(shù)、壓力參數(shù)及均值參數(shù)均有良好的相關(guān)關(guān)系，表明孔滲、進汞壓力及孔喉分選特征是影響研究區(qū)致密砂巖儲層的重要參數(shù)。

塔里木盆地；物性；孔隙結(jié)構(gòu)

致密砂巖儲層孔喉非均質(zhì)性較強，孔喉類型多樣，連通程度較大，導(dǎo)致開發(fā)過程中開展措施后見效較慢，含水率上升加快，產(chǎn)能指數(shù)衰減明顯等特征，嚴重制約了該類儲層的開發(fā)效果[1，2]。致密砂巖儲層地質(zhì)特征與常規(guī)儲層差異較大，因此開展對致密砂巖儲層地質(zhì)特征研究十分必要[3，4]。作為傳統(tǒng)宏觀參數(shù)的代表，儲層物性特征一直在地質(zhì)特征研究方面起著基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、制約性的作用[5，6]。本文以塔里木盆地BK井區(qū)為例，利用物性測試對儲層物性特征及孔滲分布規(guī)律進行研究，同時利用大量的常規(guī)壓汞實驗總結(jié)研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)特征及影響因素，以期為下一步深入勘探開發(fā)工作提供指導(dǎo)。

1 儲層巖石學特征

依據(jù)（SY/T 5368-2000）行業(yè)標準[7]，通過對 10 口井取心井巖心觀察、177塊鑄體薄片資料統(tǒng)計，BK井區(qū)儲層巖性主要為中-細粒巖屑長石砂巖（51.23%），其次為長石巖屑砂巖（48.77%）（見圖1）。BK井區(qū)陸源碎屑組分主要為石英類，長石類及巖屑類含量基本一致，石英體積分數(shù)為35.63%～50.02%，平均為44.90%；長石體積分數(shù)為19.86%～32.00%，平均為26.31%；巖屑體積分數(shù)為12.79%～30.00%，平均為22.91%。巖屑主要以變質(zhì)巖巖屑含量最高（7.20%）、火成巖巖屑含量次之（4.93%）、沉積巖巖屑含量較低（0.88%），云母等軟塑性組分（0.93%）在各井區(qū)皆有一定發(fā)育。砂巖沉積粒度以細粒-極細粒為主，細粉砂和泥質(zhì)發(fā)育，磨圓等級以次棱為主，碎屑顆粒分選程度中等。

2 儲層物性特征研究

2.1 物性分布規(guī)律研究

圖1 研究區(qū)巖性統(tǒng)計分布圖

圖2 研究區(qū)物性分布區(qū)間直方圖

儲層物性是表征儲層質(zhì)量品質(zhì)的靜態(tài)權(quán)重參數(shù)，本研究依據(jù)《油氣儲層評價方法》（SY/T 6285-2011）行業(yè)標準[8]，對研究區(qū)儲層物性進行分析。通過365塊物性資料分析研究區(qū)物性級別及分布特征，儲層孔隙度分布區(qū)間為0.76%～12.84%，平均值為6.47%；孔隙度在超低孔、特低孔、低孔區(qū)間的分布頻率分別為30.30%、56.98%、12.53%，依據(jù)孔隙度數(shù)據(jù)點分布比例，樣品孔隙度屬于特低孔-超低孔（見圖2a）。

滲透率分布為 0.003×10-3μm2～39.96×10-3μm2，平均值為0.69×10-3μm2，樣品數(shù)據(jù)主要分布在滲透率＜1.0×10-3μm2的超低滲范圍內(nèi)以及滲透率＜10×10-3μm2的特低滲透區(qū)間內(nèi)，＞10×10-3μm2的裂縫導(dǎo)致的相對高滲亦有分布，滲透率分布呈現(xiàn)出負偏態(tài)、裂縫高滲帶偶見的特征。主峰峰值在 0.1×10-3μm2～0.5×10-3μm2范圍內(nèi)，峰值頻率為 42.78%；次峰在＜0.1×10-3μm2范圍內(nèi)，峰值頻率為34.75%。滲透率在Ⅱc、Ⅱb、Ⅱa區(qū)間分布頻率分別為34.75%、42.78%、12.77%，在特低滲透Ⅰb、Ⅰa區(qū)間的分布頻率分別為8.04%、0.47%。依據(jù)滲透率分布比例，樣品滲透率屬于超低滲透Ⅱb區(qū)間內(nèi)的致密砂巖滲透層，而超低滲樣品分布其次，常規(guī)滲透率樣品因裂縫的存在偶見發(fā)育（見圖2b）。

2.2 物性相關(guān)性分布關(guān)系研究

圖3 研究區(qū)物性相關(guān)性分布圖

通過圖3分析發(fā)現(xiàn)，孔隙度與滲透率在指數(shù)方程擬合下整體相關(guān)性一般，R2值為 0.45，在 0.1×10-3μm2～1×10-3μm2相關(guān)關(guān)系最好，其次是＜0.1×10-3μm2，＞1×10-3μm2的樣品出現(xiàn)一定程度的發(fā)散。滲透率區(qū)間在0.1×10-3μm2～1×10-3μm2的樣品相關(guān)關(guān)系最好，表明該地區(qū)超低孔的存在主要是由后期壓實成巖作用造成，后期膠結(jié)作用及溶蝕作用對儲層的改造程度較??；滲透率＜0.1×10-3μm2及＞1×10-3μm2的樣品受到后期膠結(jié)、溶蝕等作用導(dǎo)致孔滲配比關(guān)系變差，且構(gòu)造等原因造成的斷層誘發(fā)的儲層中的裂縫也會影響孔滲相關(guān)性，但這類突出矛盾不能只歸根于沉積環(huán)境、碎屑巖巖石顆粒結(jié)構(gòu)特征及巖性特征上，深層層次的成巖作用改造及微觀孔隙結(jié)構(gòu)演化特征成為儲層物性矛盾的關(guān)鍵影響因素。

3 儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及影響因素研究

常規(guī)壓汞技術(shù)是獲取微觀孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)，表征儲層性質(zhì)的重要實驗[9-11]，其中，表征儲層巖石空間體積參數(shù)主要是進汞飽和度、孔喉半徑；表征非均質(zhì)的參數(shù)是分選系數(shù)、歪度系數(shù)、均值系數(shù)等，以上參數(shù)及毛管壓力曲線幾何形態(tài)特征均由進汞壓力變化體現(xiàn)[12-14]。因此，通過常規(guī)壓汞技術(shù)開展儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)分類評價，分析孔隙結(jié)構(gòu)影響因素，是后期合理開發(fā)工作的重要基礎(chǔ)。

圖4 研究區(qū)毛管壓力曲線特征

3.1 儲層微觀孔喉類型及分布特征

本文從壓汞參數(shù)入手，參照物性數(shù)據(jù)，結(jié)合壓汞曲線形態(tài)，綜合計算整理研究儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，將研究區(qū)樣品的孔隙結(jié)構(gòu)由好至差，分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類四種類型（見圖4）。

Ⅰ類為低排驅(qū)壓力-細喉道型。該類樣品平均孔隙度為12.50%，平均滲透率為1.35×10-3μm2。毛管壓力曲線一般表現(xiàn)為偏向圖左下方，排驅(qū)壓力低（0.08 MPa），中值壓力低（3.22 MPa）。最大孔喉半徑9.10 μm，分選系數(shù)為1.14，孔喉整體分選中等；歪度系數(shù)為3.00，偏粗歪度；該類儲層孔喉發(fā)育程度最好。

Ⅱ類為低排驅(qū)壓力-微-微細喉道型。該類樣品平均孔隙度為7.26%，平均滲透率為0.37×10-3μm2。毛管壓力曲線與Ⅰ類相態(tài)相似且整體排驅(qū)壓力高于Ⅰ類，排驅(qū)壓力低（0.29 MPa～1.33 MPa），平均為 0.80 MPa；中值壓力低（2.82 MPa～20.10 MPa），平均為 8.96 MPa。最大孔喉半徑集中在 0.56 μm～2.58 μm，平均為1.12 μm；分選系數(shù)為0.06～0.41，平均為0.14，孔喉整體分選中-好；歪度系數(shù)為1.10～2.41，平均為1.89，略偏向粗歪度。Ⅱ類儲層屬于儲集性能和滲流能力較好的儲層類型。

Ⅲ類為中高排驅(qū)壓力-吸附-微喉道型。該類樣品平均孔隙度為6.33%，平均滲透率為0.12×10-3μm2。毛管壓力曲線小于SHg-50的曲線段為略偏向圖右上方，在該段毛管曲線較Ⅱ類明顯上傾，平臺段不明顯；排驅(qū)壓力低（0.43 MPa～4.30 MPa），平均為 1.24 MPa；中值壓力低（2.94 MPa～40.82 MPa），平均為 13.03 MPa。最大孔喉半徑集中在 0.17 μm～1.72 μm，平均為 0.84 μm；分選系數(shù)為0.02～0.26，平均為0.11，孔喉整體分選中等；歪度系數(shù)為1.13～2.37，平均為1.91，略偏向細歪度。Ⅲ類儲層代表砂層間與砂體孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性突出，儲集性與滲流性變差。

Ⅳ類為中排驅(qū)壓力-微喉道型。該類樣品平均孔隙度為5.74%，平均滲透率為0.08×10-3μm2。毛管壓力曲線小于SHg-50的曲線段為偏向圖右上方，在該段幾乎沒有平緩段；排驅(qū)壓力低（＞0.8 MPa），平均為 1.22 MPa；中值壓力低（＞5.01 MPa），平均為13.21 MPa。最大孔喉半徑集中在＜0.39 μm，平均為 0.75 μm；分選系數(shù)為＜0.16，平均為0.09，孔喉整體分選中等偏好；歪度系數(shù)為＜2.45，平均為2.00，偏向細歪度。Ⅳ類儲層屬于儲集性能和滲流能力最差的類型。

3.2 儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)影響因素

作為儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的代表，儲層孔喉半徑是所關(guān)注的重點，孔喉半徑的大小受沉積、成巖及構(gòu)造作用的影響，在表征儲層孔喉性質(zhì)，影響單井產(chǎn)能等方面有重要作用[15-17]。因此，有必要通過利用常規(guī)壓汞研究得到的各個微觀孔喉參數(shù)與平均孔喉半徑之間的關(guān)系入手，探究各關(guān)系之間的相關(guān)關(guān)系及緊密程度，以期為后續(xù)儲層改造等工作的開展提供發(fā)展方向。

圖5 研究區(qū)儲層孔喉參數(shù)交會圖

儲層物性參數(shù)與孔喉半徑呈正相關(guān)關(guān)系（見圖5a、5b），其中滲透率與孔喉半徑相關(guān)關(guān)系良好，與孔隙度關(guān)系較差，表明滲透率在表征孔喉結(jié)構(gòu)方面比孔隙度具有優(yōu)勢；同時通過對比劃線發(fā)現(xiàn)，孔隙度在＜6%的特低孔、滲透率在＜0.1×10-3μm2的特低滲透分布較散，表明儲層的孔喉半徑主要是由相對較大的孔隙及相對滲流能力較好的孔隙所左右。孔隙半徑與排驅(qū)壓力及中值壓力的關(guān)系很好，呈近乎完美的負指數(shù)相關(guān)關(guān)系（見圖5c、5d），其中排驅(qū)壓力與孔喉半徑的R2值甚至超過了0.9，排驅(qū)壓力所代表的孔喉是該樣品的最大孔喉半徑，因此同樣也表明：大孔喉的發(fā)育程度在影響孔隙半徑分布方面具有小孔喉不可比擬的優(yōu)勢?？缀戆霃脚c歪度系數(shù)及最大孔喉半徑的正相關(guān)關(guān)系更是對該結(jié)論提供了更加直接的依據(jù)（見圖5e、5f）。

分選系數(shù)作為表征儲層孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性方面的重要參數(shù)歷來受到重視（見圖5g），分選系數(shù)與孔喉半徑呈良好的正相關(guān)關(guān)系，表面上來看是儲層孔喉非均質(zhì)性越強（分選系數(shù)越大），孔喉半徑越大，實則是由于常規(guī)壓汞實驗的特點所導(dǎo)致。常規(guī)壓汞因其進汞壓力很高，根據(jù)壓力-半徑換算公式[18]，可以得出該種實驗手段能識別的孔喉下限為3.75×10-3μm2，而小于水膜厚度（均值為0.1 μm）的孔喉通?？梢苑Q為無效孔喉，因此識別了部分沒有滲流能力的無效喉道，從而導(dǎo)致了分選系數(shù)偏高，而實際上能貢獻儲層滲流能力的孔喉則是那些半徑高于水膜厚度的孔喉，因此常規(guī)壓汞識別的分選系數(shù)更能體現(xiàn)的是大孔喉所占的比例，因為大孔喉所占比例越高，也會導(dǎo)致孔喉非均質(zhì)性測試值（分選系數(shù)）升高。故分選系數(shù)與孔喉半徑的正相關(guān)關(guān)系本質(zhì)上還是在強調(diào)大孔喉對儲層孔喉結(jié)構(gòu)優(yōu)勢性帶來的改造。

4 結(jié)論

塔里木盆地BK井區(qū)巖性主要為中-細粒巖屑長石砂巖，石英及長石含量最高，變質(zhì)巖屑為主要巖屑類型，分選中等，磨圓以次棱狀為主。

研究區(qū)儲層孔隙度均值為6.47%，滲透率均值為0.69×10-3μm2，儲層屬于特低孔-超低滲透致密砂巖儲層；研究區(qū)儲層孔隙度與滲透率相關(guān)性良好，滲透率介于 0.1×10-3μm2～1×10-3μm2時相關(guān)關(guān)系最強，表明成巖作用過強導(dǎo)致儲層致密或出現(xiàn)裂縫，使得原本良好的孔喉配置關(guān)系變差，導(dǎo)致孔滲相關(guān)性變差。

基于毛管曲線參數(shù)及形態(tài)特征可將研究區(qū)儲層分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類四種類型，孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)依次變差；儲層的孔喉半徑主要是由相對較大的孔隙及相對滲流能力較好的孔隙所左右，大孔喉的發(fā)育程度在影響孔隙半徑分布方面具有小孔喉不可比擬的優(yōu)勢；分選系數(shù)所代表的孔喉非均質(zhì)性本質(zhì)上是反映大孔喉在儲層的發(fā)育狀況，分選系數(shù)越大表明大孔喉發(fā)育程度越好，孔喉半徑越大。

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Study on influential factors in pore structure characteristics and physical properties of BK oilfield，Tarim basin

ZHANG Hui1，ZHOU Ran2，WANG Qian1，HUANG Hai3，TANG Shenglan1，JIN Na2
（1.CNPC Tarim Oilfield Oil/gas Engineering Research Institute，Korla Xinjiang 841000，China；2.Drilling and Production Technology Research Institute，CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company Limited，Xi'an Shanxi 710021，China；3.Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

By analyzing the casting sheet,physical analysis,conventional mercury and other experimental methods,the physical characteristics and micropore structure of dense sandstone reservoirs in BK well area of Tarim basin were studied,and the influence factors of micropore structure were analyzed.The results show that the lithology of the study area is mainly medium-fine grained lithic feldspar sandstone,and the main types of cuttings are metamorphic debris.The average porosity is 6.47%,and the mean permeability is 0.69×10-3μm2,and the reservoir belongs to the low-permeability tight sandstone reservoir with low permeability,and the permeability correlation is better.Based on the parameters and shape of capillary pressure curve,the pore structure types of the reservoir are divided into four types,and the pore structures of classⅠtoⅣare deteriorated in turn.And the pore throat radius has good correlation with physical parameters,pressure parameters and mean parameters,indicating that pore permeability,mercury intrusion and pore throat sorting are important parameters that affect the tight sandstone reservoir in the study area.

Tarim basin；physical properties；pore structure

TE122.23

A

1673-5285（2017）11-0117-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.027

2017-10-19

張暉，工程師，從事儲層改造與保護的實驗研究與生產(chǎn)跟蹤工作，郵箱：favete@qq.com。