基于鑄體薄片與高壓壓汞測試儲層孔隙分布特點剖析

趙 佳，鄭 森，王莉芳

（1.西安石油大學，陜西 西安 710065；2.中國石油長慶油田采油十一廠，甘肅 慶陽 744500）

2019年中國油氣對外依存度首次超過70%，常規油氣儲量增加緩慢，非常規油氣的勘探與生產開發，是未來我國油氣增儲、增產的重要途徑[1]。低孔、低滲、低含氣性的儲層是大牛地氣田致密砂巖儲層的普遍地質特征，造成這種復雜現象的主要原因之一是致密砂巖儲層的孔隙結構復雜[2]。為有效地深入分析和研究油氣樣品的儲層孔隙成因類型及其結構特征，利用鑄體薄片與電鏡掃描分布，結合壓汞實驗數據，進行驗證，為研究層位提高油氣產量提供必要的指導。

1 鑄體薄片鑒定

巖石孔隙的顆粒通常是儲層的主要骨架，石油與天然氣均賦存在一個由巖石顆粒骨架所包圍的巖石孔喉所組成的系統中。孔隙結構不是單一的，它指孔隙或喉道的大小和形狀，而是一種相互之間的配置、組合及連通關系，因此研究儲層的有效儲集空間就是要求我們能夠實現對巖石孔隙有效體積的大小進行定量表征。巖石鑄體薄片鑒定實驗是一種傳統的室內實驗手段，可以與壓汞實驗相結合對巖樣孔隙的結構及其特性進行對比和圖像分析。巖石鑄體薄片檢測試驗需要經過嚴格的鑄體薄片的規格制定、鑒定和對圖像的分析幾個重要的方面。壓汞實驗中圖象獲取和圖像分析可以直接有效地用于試驗研究巖石中真實的孔隙體積大小及其分布[3]。

圖1 鑄體薄片與電鏡照片（編號5）

圖1編號5礫5%，粗砂55%，中砂40%。礫石主要成分為石英礫。石英見加大而似棱角化，邊緣有溶蝕，多呈毛刺狀。長石已完全高嶺石化，但仍然保留板狀長石晶形。巖屑為多晶石英屑、隱晶巖屑、粉砂巖屑、低副變質巖屑等。粒間充填雜基及高嶺石。溶解作用較發育，見高嶺石溶孔。

取樣深度范圍為2680.2m～2692.68m，12.48m的厚度，一共取了樣品14件，它們的平均孔隙半徑大致在同一水平上，最小孔隙半徑的變化范圍是0.97～6.92，最大孔隙半徑變化的范圍是26.93～131.81，如圖2所示。由此可以明顯看出，孔隙度的變化與半徑變化是呈正相關，孔隙度越大，半徑值也就越大[4]。

從上述統計數據的綜合分析結果來看，此區塊山2層位的巖石滲透率低，配位數低，喉道細長、孔隙呈點狀分布，普遍存在巖石巖心顆粒內的溶蝕孔，這種巖石顆粒的溶蝕孔在一定程度上不僅能夠有效率地增加巖石的連通性，使得巖石的滲透率同樣在不同程度上得到提高。

2 壓汞實驗分析

儲集層毛細管孔隙壓力分析資料可以用于深入研究巖石儲集層的微觀孔隙結構特征、估算巖石儲集層的孔隙儲集和滲流能力、研究孔隙介質中的驅油機理和采收率等，在我國油田的勘探和石油開發中已經具有十分廣泛的意義和應用[5]。

雖然通過鑄體薄片和掃面電鏡的鏡下觀察以及對圖像儲層孔隙分析，可以定性地觀察山2層位致密砂巖儲層孔隙和喉道在一個平面的形狀、大小和連通形式以及孔隙組合類型，但無法對致密砂巖儲層整體的孔隙結構進行定性以及定量化評價。致密砂巖儲層不同于一般常規高滲儲層，其孔喉空間極為復雜，喉道迂回曲折[2]。

壓汞實驗是目前測定巖石中的毛管壓力曲線最主要的方法之一[5]，也是最常用的試驗方法。高壓壓汞實驗的直接數據是壓力和進汞體積的關系圖，通常將毛管壓力與進汞飽和度在半對數坐標中作圖，得到巖心的壓汞法毛管壓力曲線圖。毛管壓力曲線的形態能夠定性反應出孔隙的分選性和歪度。如圖3巖樣毛管壓力曲線所示。

通過高壓壓汞實驗研究儲層的孔喉結構，認為亞微米級及其以上孔喉半徑空間貢獻了主要滲流能力，隨著孔喉結構變差，進汞飽和度也降低，伴隨進汞壓力的升高，孔隙類型也從多峰態的混合孔隙類型組合向單峰態的微孔轉變，孔喉分布主要范圍也進一步收窄，主要孔隙半徑的滲流貢獻能力下降[6]。

3 結論

本文以鄂爾多斯盆地某區塊山西組山2段巖樣為主要研究對象，結合高壓壓汞，鑄體薄片和掃描電鏡圖片，對測得的巖樣進行了孔喉分析、孔徑分布研究，得到了以下結論：

1）掃描電鏡觀察可以得到：風化、溶解、壓實作用使得致密砂巖中存在溶孔和微裂縫，增加了儲層的滲流能力。2）致密砂巖儲層的儲集和滲流能力，不僅與孔隙結構有關，還與孔喉的大小、分布、微裂縫有關，應結合多種實驗數據綜合分析，使結論更具有說服力。3）從毛細管壓力曲線可知：結構逐漸變差，曲線向右上方偏移越來越嚴重，進汞飽和度降低，進汞壓力逐漸增加。