低滲透砂巖儲(chǔ)層特征研究

趙航

摘要：低滲透儲(chǔ)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(píng)價(jià)困難。所以盡早的認(rèn)識(shí)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(duì)裂縫油氣藏的有效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)是至關(guān)重要的。

關(guān)鍵詞：低滲透；砂巖；儲(chǔ)層特征

在低滲透砂巖的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層中發(fā)育殘留原生孔隙、次生孔隙和裂縫。當(dāng)埋深較淺、壓實(shí)作用較弱時(shí)，原生孔隙易保留。另外，孔隙流體中的綠泥石等礦物結(jié)膜于碎屑顆粒之上，提高了抗壓實(shí)能力，有利于保存原生孔隙；在成巖過程中，長(zhǎng)石和巖屑等顆粒被溶蝕，由于這些不穩(wěn)定顆粒含量較高，所以會(huì)形成較好的次生孔隙帶；在酸性孔隙流體條件下，方解石等膠結(jié)物被溶蝕同樣會(huì)形成次生孔隙帶；裂縫的發(fā)育受巖性、褶皺和斷層等影響，當(dāng)砂巖致密硬脆時(shí)，斷層兩盤常發(fā)育裂縫帶。

1 低滲透砂巖儲(chǔ)層的特征

我國(guó)低滲透砂巖儲(chǔ)層的典型特征為：成分和結(jié)構(gòu)成熟度低；孔隙結(jié)構(gòu)差；儲(chǔ)層物性差；壓力敏感性強(qiáng)；裂縫發(fā)育和非均質(zhì)性強(qiáng)。

1.1巖石學(xué)特征

低滲透砂巖的巖石類型多為長(zhǎng)石砂巖和巖屑砂巖，礦物和結(jié)構(gòu)成熟度較低，黏土礦物或碳酸鹽膠結(jié)物含量較高。鄂爾多斯盆地安塞油田是我國(guó)低滲透砂巖儲(chǔ)層勘探開發(fā)的典范，在油田南部，砂巖主要為細(xì)粒—中粒長(zhǎng)石砂巖，粒徑為0.1—0.35mm，分選中—好，以次棱狀為主；顆粒支撐，線接觸，薄膜—孔隙式膠結(jié)；顆粒成分以長(zhǎng)石為主，平均含量為51.3%；填隙物以綠泥石和濁沸石為主，含量較高。

1.2孔隙結(jié)構(gòu)特征

低滲透砂巖儲(chǔ)層的孔隙多為粒間孔，包括原生粒間孔和次生粒間溶蝕孔。孔隙形狀多為不規(guī)則多邊形，喉道細(xì)且以管狀和片狀為主，這種小孔隙-細(xì)喉道的孔隙結(jié)構(gòu)較差。

1.3物性特征

低滲透砂巖儲(chǔ)層的基本特征是物性較差（中低孔隙度，低滲透率）。我國(guó)低滲透油田的基質(zhì)孔隙度小于10%，基質(zhì)滲透率小于40mD。對(duì)于氣田，基質(zhì)孔隙度一般小于10%，基質(zhì)滲透率小于0.5mD。

1.4裂縫特征

低滲透砂巖中的天然裂縫主要分為構(gòu)造裂縫和成巖裂縫，二者儲(chǔ)集性能較差，但卻是主要滲流通道。

1.5非均質(zhì)性特征

低滲透砂巖儲(chǔ)層孔隙分布極不均勻，非均質(zhì)性強(qiáng)。裂縫是非均質(zhì)性強(qiáng)的另一重要成因，不同方向裂縫的發(fā)育程度不同，不同組系裂縫的地下張開度和連通程度也不同，從而導(dǎo)致不同方向的裂縫滲透率差異較大。

1.6壓力敏感性特征

低滲透砂巖儲(chǔ)層的壓力敏感特征包括裂縫的壓力敏感性和基質(zhì)孔隙的壓力敏感性。當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆禃r(shí)，裂縫面受到圍巖靜壓的增大，裂縫的張開度和滲透率急劇下降，且具有一定的不可逆性；類似地，當(dāng)?shù)蜐B透砂巖的應(yīng)力狀態(tài)改變時(shí)，孔隙系統(tǒng)中的細(xì)喉道發(fā)生變形，使喉道半徑急劇減小甚至閉合，致使?jié)B透率大幅降低。基質(zhì)孔隙的滲透率一般下降到10%—50%時(shí)，其滲透率最低，壓力敏感特征明顯。

2低滲透砂巖儲(chǔ)層的形成機(jī)理

2.1沉積作用的影響

沉積作用是形成低滲透砂巖儲(chǔ)層最基本的因素。沉積環(huán)境控制碎屑物的成分、大小、分選、磨圓、排列及膠結(jié)物的成分和膠結(jié)方式等。主要受沉積作用控制的低滲透砂巖儲(chǔ)層稱為原生低滲透砂巖儲(chǔ)層，以原生孔隙為主。低滲透砂巖包括近源和遠(yuǎn)源2種沉積類型，典型代表分別為沖積扇和細(xì)粒三角洲。

2.2成巖作用的影響

影響低滲透儲(chǔ)層的成巖作用主要有壓實(shí)作用、壓溶作用、膠結(jié)作用、重結(jié)晶作用、交代和溶蝕作用，它們對(duì)儲(chǔ)層的影響具有雙重性。

（1）壓實(shí)和壓溶作用降低孔、滲性

由于長(zhǎng)石和巖屑等顆粒的分選性和磨圓度較差，壓實(shí)作用導(dǎo)致顆粒重新排列并達(dá)到致密狀態(tài)，大大降低了孔、滲性。隨埋深和上覆地層壓力的增加，壓溶作用造成線接觸和縫合線接觸，又進(jìn)一步降低了孔、滲性。

（2）膠結(jié)作用降低孔、滲性

隨溫度和壓力的升高，孔隙流體中過飽和礦物沉淀形成石英、方解石和黏土礦物等膠結(jié)物并充填于粒間孔隙中，從而降低了孔、滲性，但這為溶蝕孔隙的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（3）溶蝕作用改善孔、滲性

生烴或黏土礦物轉(zhuǎn)化等過程中排出的酸會(huì)溶蝕長(zhǎng)石、方解石等，易形成次生孔隙，從而提高了孔、滲性。

受成巖作用控制的低滲透砂巖儲(chǔ)層，稱為次生低滲透儲(chǔ)層，其孔隙中次生孔隙比例較大。次生低滲透儲(chǔ)層幾乎發(fā)育于我國(guó)所有含油氣盆地，構(gòu)成低滲透砂巖儲(chǔ)層的主體。

2.3構(gòu)造作用的影響

低滲透砂巖儲(chǔ)層，尤其是次生低滲透儲(chǔ)層，巖石硬脆，在構(gòu)造應(yīng)力下易產(chǎn)生裂縫，形成裂縫型低滲透儲(chǔ)層。

構(gòu)造裂縫形成的機(jī)理是：產(chǎn)狀平緩的巖層受側(cè)向水平擠壓，在褶皺形成前往往先形成一對(duì)直立的共軛剪裂縫，以及與最大擠壓應(yīng)力方向平行的一組橫張裂縫，由于褶皺過程中的層間滑動(dòng)，形成與巖層面大致平行的同心狀剪裂縫或與巖層面垂直的旋轉(zhuǎn)剪裂縫；還有一種構(gòu)造裂縫是與斷層活動(dòng)派生應(yīng)力有關(guān)的羽狀張裂縫和剪裂縫，常發(fā)育于斷層的末端、交叉及彎曲外突部位。裂縫可以改善孔、滲性，或增強(qiáng)非均質(zhì)性。

3裂縫的成因類型、特征及分布規(guī)律

構(gòu)造微裂縫在不同地區(qū)的低滲透砂巖儲(chǔ)集體中發(fā)育較普遍，裂縫的形成離不開沉積環(huán)境、巖性、沉積厚度、差異壓實(shí)、成巖作用和構(gòu)造作用等多方面因素的共同作用。根據(jù)野外露頭、錄井取芯以及巖石薄片上裂縫與控制其形成的主要地質(zhì)因素的關(guān)系，可以把低滲透砂巖儲(chǔ)層中發(fā)育的裂縫分為三種主要類型，即構(gòu)造裂縫、層間裂縫和成巖裂縫。

3.1構(gòu)造裂縫

構(gòu)造裂縫是指裂縫的形成和分布受局部構(gòu)造事件或構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制的裂縫。與局部構(gòu)造事件有關(guān)的裂縫產(chǎn)狀與發(fā)育程度在不同的構(gòu)造部位明顯不同，裂縫的走向隨構(gòu)造線的變化而發(fā)生明顯的改變。低滲透砂巖儲(chǔ)層中，構(gòu)造縫以高角度裂縫為主，全充填——半充填。大多數(shù)構(gòu)造縫由于成巖礦物的充填作用處于半開啟——閉合狀態(tài)。

3.2層間裂縫

沉積過程中隨著沉積介質(zhì)和能量條件的變化會(huì)產(chǎn)生一系列層理構(gòu)造，這類構(gòu)造是沉積過程中由于河道的變遷和湖平面升降等變化形成的砂泥巖的交替出現(xiàn)的一種構(gòu)造現(xiàn)象，它所形成的裂縫就稱之為層間縫。這類裂縫通常發(fā)育在砂泥巖的巖性界面上，尤其在泥質(zhì)巖類中發(fā)育廣泛，它們通常順微層理面發(fā)育，并且具有隨為層面彎曲以及斷續(xù)、見面、分枝等分布特征。層間裂縫雖然分布較廣，但發(fā)育程度有限，而且由于埋藏很深，它們?cè)谏细驳貙拥撵o巖壓力作用下呈閉合狀態(tài)，因而所起的作用較小。

3.3成巖裂縫

成巖作用是指在沉積物沉積之后轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖直至變質(zhì)作用發(fā)生之前，或因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)重新抬升到地表遭受風(fēng)化以前所發(fā)生的一切變化。低滲透儲(chǔ)層中發(fā)生的成巖作用主要是指壓實(shí)和壓溶作用、膠結(jié)作用、交代作用、重結(jié)晶作用、溶解作用等，成巖縫則是在這一系列過程中所產(chǎn)生的裂縫。在成巖作用過程中，經(jīng)壓實(shí)、膠結(jié)及壓溶等作用，儲(chǔ)層中原生孔隙逐漸減少，同時(shí)可溶性碎屑顆粒和易溶膠結(jié)物隨著埋深的增加發(fā)生溶解和交代，產(chǎn)生次生孔隙，并伴隨著埋深的不斷增大，壓力不斷增加直至產(chǎn)生破裂，形成成巖裂縫。

結(jié)論

（1）低滲透砂巖儲(chǔ)層具有成分和結(jié)構(gòu)成熟度低、孔隙結(jié)構(gòu)差、儲(chǔ)層物性差、壓力敏感性強(qiáng)、裂縫發(fā)育和非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（2）沉積作用、成巖作用和構(gòu)造作用是低滲透砂巖儲(chǔ)層形成的控制因素。沉積作用是形成低滲透砂巖儲(chǔ)層最基本的因素；成巖作用具有雙重性，機(jī)械壓實(shí)作用、化學(xué)壓溶作用和膠結(jié)作用減小孔隙度，溶蝕作用增大孔隙度；構(gòu)造作用形成的裂縫是裂縫型低滲透砂巖儲(chǔ)層的主要滲流通道。

（3）優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育于殘留原生孔隙帶、次生孔隙帶和裂縫發(fā)育帶中。

參考文獻(xiàn)

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