顯微熒光確定砂巖含氣性與物性下限探討
——以蜀南地區須家河組為例

郭瑞超，王 浩，蒲婭琳，李延鈞，隆 輝，沈秋媛

（1.中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257015；2.中國石油西南油氣田分公司蜀南氣礦， 四川瀘州 646001；3.成都創源油氣技術開發有限公司，四川成都 610500）

熒光顯微鏡是以紫外光為光源，通過激發巖石薄片中石油瀝青產生熒光圖像，而達到與巖石特征同時觀察的條件。鏡下觀察可將不同組分瀝青的存在方式清晰地反映出來，揭示巖石中石油瀝青的分布與巖石結構、構造、次生縫洞的關系[1]。熒光顯微鏡技術作為研究石油生儲條件的一種方法，尤其在判斷儲層含氣性方面已得到廣泛應用。本文首次探討顯微熒光作為一種判斷儲層物性下限的新方法，對于試油資料不全、實測物性及綜合解釋成果較少的地區具有較好的應用價值。

研究區位于四川盆地南部，西起犍為縣，東至江津市，北抵安岳縣，南至川滇、川黔省界，跨越四川盆地川西南低緩構造區、川南低陡構造區以及川中低平構造區南部三個構造單元。由于構造上的差異，將研究區須家河組儲層分為北區和南區兩大區域，其中北區指川中-川南過渡帶，主要發育孔隙型儲層；南區包括川西南和川南（瀘州古隆起區）地區，儲層以裂縫-孔隙型為主。

1 顯微熒光特征

儲層具有儲集和滲流雙重作用，從孔隙微觀結構可見孔隙和喉道中均有不同程度的熒光顯示[2]。儲層條件的好壞，在顯微熒光上的顯示特征差異明顯。孔隙無熒光或者孔隙內偶見弱熒光，但喉道無熒光，此類儲層為很差的儲集條件和滲流條件；孔隙內大部分或者部分見熒光，喉道內基本無熒光或者偶見弱熒光，反映儲層具有較好的儲集條件，但是滲流條件較差；若大部分孔隙和喉道內都有較強的熒光，或者大部分孔隙內和部分喉道內有中強熒光，此類儲層具有較好的儲集條件和滲流條件。因此，通過顯微熒光法反映儲層的含氣性較為直觀可靠。

在北區孔隙型儲層中（圖1），岳3 井、岳2 井及包淺1 井等樣品孔隙內均見熒光，喉道內基本無熒光或者偶見弱熒光，熒光顯示表現為中等，這些表明孔隙內有烴類流體的痕跡，但流體的滲流條件較差，其孔隙度為4.0%～9.0%。

在南區裂縫-孔隙型儲層中（圖2），丹淺001-1 井、井25 井及丹淺1 井等樣品孔隙內也均見熒光顯示，喉道內一般無熒光或者偶見弱熒光，說明孔隙內有烴類物質的殘留。孔喉熒光顯示為中等，孔隙度為2.5%～5.6%。

研究區內須家河組儲層的含水飽和度普遍較高。38 口井的巖心含水飽和度的測試結果表明，研究區平均含水飽和度為40.00%～80.00%，北區產氣層段含水飽和度為40.00%～72.00%，而南區為50.00%～72.00%，如丹淺001-1 井須四段（T3x4）和岳5 井須二段（T3x2）等。丹淺001-1 井的產氣量為3.48×104m3/d，岳5 井的產氣量為0.69×104m3/d，與顯微熒光特征一致（表1）。

圖1 研究區北區顯微熒光特征

圖2 研究區南區顯微熒光特征

表1 儲層孔隙度及氣水含量統計

2 顯微熒光與孔喉關系

據研究區孔喉顯微熒光分級特征（圖3）可以看出:圖3a 中，熒光顯示非常好，孔隙和喉道都有很強的亮藍色熒光，喉道較短，半徑大，說明此類儲層的儲集和滲流條件均較好，因此，將該類孔喉與熒光顯示的關系定為Ⅰ類；圖3b 中，孔隙中有淡藍色的熒光，喉道內熒光顯示很差，幾乎無熒光顯示，將此類孔喉與熒光顯示的關系定為Ⅱ類；圖3c 中，孔隙內偶見弱熒光，喉道內無熒光顯示，可見孔隙和喉道的熒光顯示總體都比較差，將此類孔喉與熒光顯示的關系定為Ⅲ類。

圖3 研究區孔喉顯微熒光分級特征

3 儲層物性下限

有效儲層是指儲層中有工業流體并且流體能夠通過喉道流動出來的儲層，也指在現有的工藝技術及經濟條件下能夠產出具有商業價值油氣流的儲層[3]。通常認為物性低于下限的儲層不具有儲油和產油能力。儲層是否具有產油、產氣能力，主要受儲集油氣和流動能力兩個因素控制，即只有當油、氣層有效孔隙度和滲透率達到一定界限時，儲層才具有開采價值，此界限即為儲層的物性下限，可以通過熒光顯示來確定有效儲層的下限值[4]。通過觀察研究區須家河組50 個顯微熒光薄片，其顯微熒光具有以下特征:在北區孔隙型儲層中，當孔隙度小于4.0%時，孔隙和喉道熒光顯示很差，一般都無熒光顯示，即無烴類流體痕跡，屬于Ⅲ類；當孔隙度為4.0%～9.0%時，孔隙內有熒光，喉道內基本無熒光或者偶見弱熒光，熒光顯示表現為中等，表明有烴類流體儲集的痕跡，但是流體的滲流條件較差，屬于Ⅱ類；當孔隙度大于9.0%時，孔隙和喉道熒光顯示都比較好，表明流體在孔喉內的流動性好，屬于Ⅰ類（圖4a）。據此可認為北區孔隙型儲層的孔隙度下限為9.0%。

在南區裂縫-孔隙型儲層中，當孔隙度小于2.0%，滲透率小于0.02×10-3μm2時，孔隙和喉道內均無熒光顯示，即一般無流體痕跡，屬于Ⅲ類；當孔隙度為2.0%～5.0%，滲透率為0.02×10-3～0.10×10-3μm2時，孔隙內有熒光顯示，喉道內一般無熒光或者偶見弱熒光，孔喉熒光顯示為中等，屬于Ⅱ類；當孔隙度大于5.0%，滲透率大于0.10×10-3μm2時，孔隙和喉道內熒光顯示都較好，表明流體在孔喉內的流動性好，屬于Ⅰ類（圖4b）。綜合以上分析結果，可將南區裂縫-孔隙型儲層的孔隙度下限值定為5.0%。

4 方法驗證

采用試油成果法、孔隙度-滲透率交會法和最小孔喉半徑法分析物性下限，對顯微熒光法的結果予以驗證。

4.1 試油成果法

圖4 熒光顯示與孔隙度-滲透率相關關系

試油成果法是根據研究區內若干井的試油結果，并統計對應井的測試井段的測井解釋平均孔隙度與平均滲透率，繪制試油結果與孔滲相關圖。北區試油結果與孔滲相關關系顯示，在孔隙度大于9.0%、 滲透率大于0.10×10-3μm2的條件下，儲層能夠產出工業氣流；如果儲層裂縫發育使得滲透率較高，則孔隙度為5.0%～9.0%時也可以形成工業氣流；而當無裂縫發育、孔隙度小于9.0%時，不能形成工業氣流（圖5a）。南區試油結果與孔滲相關關系顯示，在南區孔隙度大于5.0%、滲透率大于0.10×10-3μm2時才能形成工業氣流；若兩者之一不能夠滿足，則測試結果為微弱氣流（圖5b）。

綜合巖心孔隙度分析與試油結果認為，北區儲層無裂縫發育時，孔隙度若小于9.0%，無氣體產出；而只有孔隙度大于9.0%時才能成為氣層。有微裂縫存在時，孔隙度不是唯一控制儲層的因素，裂縫較發育可使得儲集性能大大提升，在此情況下，孔隙度為6.0%～9.0%時可以成為具有工業產能的儲層。據此認為北區孔隙度下限9%較為合理。在南區，儲層的孔隙度若小于5.0%、滲透率小于0.10×10-3μm2時，無氣體產出；而只有當儲層孔隙度大于5.0%、滲透率大于0.10×10-3μm2時，才能成為氣層。

圖5 試油結果與孔隙度-滲透率相關關系

4.2 孔隙度-滲透率交會法

孔隙度-滲透率交會法在確定物性下限中應用較為廣泛[5]，其方法是繪制巖心實測孔隙度與滲透率的相關圖，圖中回歸的曲線存在三個段。其中，第一段曲線表現為孔隙度與滲透率同時增加，由于滲透率采用對數坐標，故滲透率仍處于較低值區間；第二段曲線表現為平臺期，此階段隨著孔隙度增加，滲透率增加幅度甚小，說明此階段中的孔隙度對滲透率影響不大，孔隙主要為無滲透能力的孔隙；第三段曲線為孔隙度與滲透率均呈線性增加[6]。本文認為物性下限應當選定第二段曲線與第三段曲線的交會點，該點反映開始控制滲透率大小的孔隙度值。該方法中拐點的確定可能存在誤差，但仍是一種較為實用的確定物性下限的方法[7]。

研究區北區孔隙度-滲透率相關關系結果表現為:三個層段均表現出典型的三段曲線特征，其中，第一段曲線滲透率基本都小于0.10×10-3μm2，第二段與第三段曲線的交點多位于孔隙度8.0%～9.0%，對應滲透率為0.10×10-3μm2（圖6a）。研究區南區孔隙度-滲透率相關關系結果存在低孔高滲點，但總體趨勢基本符合三段曲線的特征，第二段曲線與第三段曲線的交點孔隙度為5.0%左右，對應滲透率值為0.10×10-3μm2（圖6b）。通過兩研究區的孔滲交會法，可確定北區的孔隙度下限應為8.0%～9.0%，南區的孔隙度下限應為5.0%，兩區滲透率下限均為0.10×10-3μm2。

4.3 最小孔喉半徑法

圖6 研究區儲層孔隙度與滲透率相關關系

最小孔喉半徑法是通過喉道半徑值來確定有效儲層物性下限標準的方法[8]。據國內外的研究成果表明，油藏形成過程中油氣驅替地層水需要克服非常高的毛管壓力[9]。水濕性碎屑巖顆粒表面附著的水膜厚度大約為0.08～0.10 μm，當儲層的孔喉半徑小于該厚度時，油氣難以進入孔隙而形成有效儲層[10]。通過統計孔喉中值半徑與孔隙度以及滲透率實測結果，繪制中值半徑-孔隙度和中值半徑-滲透率的相關圖，結果表明，以中值半徑為0.08～0.10 μm時所對應的孔隙度和滲透率值作為物性下限。

根據研究區北區的孔隙度-中值半徑相關圖可知（圖7a），中值半徑0.08～0.10 μm 對應的孔隙度為9.0%；由南區的孔隙度-中值半徑相關圖可知（圖7b），中值半徑0.08～0.10 μm 所對應的孔隙度為5.0%左右。

綜合試油法、孔隙度-滲透率交會法和最小孔喉半徑法三種方法的結果（表2），北區孔隙型儲層的孔隙度下限為9.0%，南區裂縫-孔隙型儲層的孔隙度下限為5.0%，這與顯微熒光的結果一致，可見顯微熒光作為一種研究儲層物性下限的方法是可行有效的。

圖7 孔隙度-中值半徑相關關系

表2 不同方法確定的物性下限

5 結論與認識

（1）利用儲層顯微熒光法可以比較直觀、可靠地反映儲層的含油氣性，并且根據顯微熒光在孔喉中的分布特征和熒光強度，可以將孔隙型儲層和裂縫-孔隙型儲層型分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。

（2）根據顯微熒光法分別確定了北區孔隙型儲層和南區裂縫-孔隙型儲層的物性下限；北區孔隙型儲層孔隙度的下限值為9.0%，南區裂縫-孔隙型儲層孔隙度的下限值為5.0%。

（3）試油法、孔隙度-滲透率交會法和最小孔喉半徑法三種方法驗證結果與顯微熒光的結果一致。

因此，在資料不全的情況下，儲層顯微熒光可作為一種研究和表征儲層物性下限的新方法。