低滲透砂巖儲層特征研究

趙航

摘要：低滲透儲層中裂縫油氣藏與常規油氣藏相比具特有的成藏規律，研究中涉及到的資料繁多，分析方法復雜，評價困難。所以盡早的認識裂縫系統的作用并掌握收集和分析有關資料的系統方法，對裂縫油氣藏的有效評價和預測是至關重要的。

關鍵詞：低滲透；砂巖；儲層特征

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

1 低滲透砂巖儲層的特征

我國低滲透砂巖儲層的典型特征為：成分和結構成熟度低；孔隙結構差；儲層物性差；壓力敏感性強；裂縫發育和非均質性強。

1.1巖石學特征

低滲透砂巖的巖石類型多為長石砂巖和巖屑砂巖，礦物和結構成熟度較低，黏土礦物或碳酸鹽膠結物含量較高。鄂爾多斯盆地安塞油田是我國低滲透砂巖儲層勘探開發的典范，在油田南部，砂巖主要為細粒—中粒長石砂巖，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；顆粒成分以長石為主，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孔隙結構特征

低滲透砂巖儲層的孔隙多為粒間孔，包括原生粒間孔和次生粒間溶蝕孔。孔隙形狀多為不規則多邊形，喉道細且以管狀和片狀為主，這種小孔隙-細喉道的孔隙結構較差。

1.3物性特征

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

1.4裂縫特征

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

1.5非均質性特征

低滲透砂巖儲層孔隙分布極不均勻，非均質性強。裂縫是非均質性強的另一重要成因，不同方向裂縫的發育程度不同，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

低滲透砂巖儲層的壓力敏感特征包括裂縫的壓力敏感性和基質孔隙的壓力敏感性。當地層壓力下降時，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，當低滲透砂巖的應力狀態改變時，孔隙系統中的細喉道發生變形，使喉道半徑急劇減小甚至閉合，致使滲透率大幅降低。基質孔隙的滲透率一般下降到10%—50%時，其滲透率最低，壓力敏感特征明顯。

2低滲透砂巖儲層的形成機理

2.1沉積作用的影響

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

2.2成巖作用的影響

影響低滲透儲層的成巖作用主要有壓實作用、壓溶作用、膠結作用、重結晶作用、交代和溶蝕作用，它們對儲層的影響具有雙重性。

（1）壓實和壓溶作用降低孔、滲性

由于長石和巖屑等顆粒的分選性和磨圓度較差，壓實作用導致顆粒重新排列并達到致密狀態，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，又進一步降低了孔、滲性。

（2）膠結作用降低孔、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育提供了物質基礎。

（3）溶蝕作用改善孔、滲性

生烴或黏土礦物轉化等過程中排出的酸會溶蝕長石、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層，稱為次生低滲透儲層，其孔隙中次生孔隙比例較大。次生低滲透儲層幾乎發育于我國所有含油氣盆地，構成低滲透砂巖儲層的主體。

2.3構造作用的影響

低滲透砂巖儲層，尤其是次生低滲透儲層，巖石硬脆，在構造應力下易產生裂縫，形成裂縫型低滲透儲層。

構造裂縫形成的機理是：產狀平緩的巖層受側向水平擠壓，在褶皺形成前往往先形成一對直立的共軛剪裂縫，以及與最大擠壓應力方向平行的一組橫張裂縫，由于褶皺過程中的層間滑動，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剪裂縫；還有一種構造裂縫是與斷層活動派生應力有關的羽狀張裂縫和剪裂縫，常發育于斷層的末端、交叉及彎曲外突部位。裂縫可以改善孔、滲性，或增強非均質性。

3裂縫的成因類型、特征及分布規律

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

3.1構造裂縫

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

3.2層間裂縫

沉積過程中隨著沉積介質和能量條件的變化會產生一系列層理構造，這類構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的一種構造現象，它所形成的裂縫就稱之為層間縫。這類裂縫通常發育在砂泥巖的巖性界面上，尤其在泥質巖類中發育廣泛，它們通常順微層理面發育，并且具有隨為層面彎曲以及斷續、見面、分枝等分布特征。層間裂縫雖然分布較廣，但發育程度有限，而且由于埋藏很深，它們在上覆地層的靜巖壓力作用下呈閉合狀態，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變為沉積巖直至變質作用發生之前，或因構造運動重新抬升到地表遭受風化以前所發生的一切變化。低滲透儲層中發生的成巖作用主要是指壓實和壓溶作用、膠結作用、交代作用、重結晶作用、溶解作用等，成巖縫則是在這一系列過程中所產生的裂縫。在成巖作用過程中，經壓實、膠結及壓溶等作用，儲層中原生孔隙逐漸減少，同時可溶性碎屑顆粒和易溶膠結物隨著埋深的增加發生溶解和交代，產生次生孔隙，并伴隨著埋深的不斷增大，壓力不斷增加直至產生破裂，形成成巖裂縫。

結論

（1）低滲透砂巖儲層具有成分和結構成熟度低、孔隙結構差、儲層物性差、壓力敏感性強、裂縫發育和非均質性強的特點。

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

（3）優質儲層發育于殘留原生孔隙帶、次生孔隙帶和裂縫發育帶中。

參考文獻

[1]熊兆川，朱瑞峰，李繼紅，羅丹。英東復雜油藏儲層微觀孔隙結構及其對滲流機理的影響[J].國外測井技術，2016（01）：15-17+22+3.

[2]王瑞飛，何潤華，蘇道敏，曹原，池云剛，唐致霞。深層砂巖油藏儲層孔喉特征參數及預測模型[J].地球物理學進展，2016，31（05）：2160-2165.