普光氣田飛仙關(guān)組灘相儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征分析

廖康涔 陳軒 李劍鋒 葛佳菲

摘? ? ? 要： 普光氣田飛仙關(guān)組灘相儲(chǔ)層孔隙類型多樣，微觀孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為明確飛仙關(guān)組儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)層物性之間的關(guān)系，本文基于鑄體薄片、掃描電鏡等資料，運(yùn)用毛管壓力曲線形態(tài)特征及原理，結(jié)合儲(chǔ)層物性特征，對(duì)飛仙關(guān)組儲(chǔ)層孔隙特征進(jìn)行了精細(xì)研究。結(jié)果表明：飛仙關(guān)組儲(chǔ)集空間類型有粒間孔隙、粒間與粒內(nèi)復(fù)合孔及粒內(nèi)孔隙等;通過(guò)類雙曲正切函數(shù)對(duì)毛管壓力曲線進(jìn)行擬合并分為4類，其中Ⅰ類主要發(fā)育粒間孔隙，孔喉結(jié)構(gòu)和滲流能力好，為本區(qū)的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層;Ⅳ類孔喉類型為低孔、微喉型，微觀孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力極差，解釋為非儲(chǔ)層。樣品的孔隙類型及孔隙結(jié)構(gòu)特征與物性之間的關(guān)系分析表明，從Ⅰ類至Ⅳ類，排驅(qū)壓力和中值壓力逐漸增大，平均喉道半徑逐漸減小，反映出儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力由好變差;同時(shí)，孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與物性的相關(guān)性表明，物性是排驅(qū)壓力、中值壓力、平均喉道半徑等多種因素綜合作用的結(jié)果。

關(guān)? 鍵? 詞：灘相儲(chǔ)層;孔喉結(jié)構(gòu);毛管壓力曲線;飛仙關(guān)組;普光氣田

中圖分類號(hào)：TE122? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2020）09-2005-06

Abstract： The beach facies reservoirs of Feixianguan formation in Puguang gas field have various pore types and complex microcosmic pore structure. In order to clarify the relationship between the micro-pore structure and the physical properties of Feixianguan formation reservoir， based on the analysis of a large number of casting slices and scanning electron microscopy， by using the morphological characteristics and principles of the capillary pressure curve， combined with the physical properties of the reservoir， the pore characteristics of Feixianguan formation reservoir were carefully studied. The results show that the main reservoir space types of Feixianguan formation are intergranular pore， intergranular and intragranular composite pore and intragranular pore.The capillary pressure curve can be divided into four categories by analyzing its morphological characteristics and principle and fitting it with hyperbolic tangent function： Class I is mainly intergranular pore with good pore throat structure and seepage ability， which is a high-quality reservoir in this area. Class IV pore throat type is low pore and micro throat type with poor micro pore structure and seepage ability， which is interpreted as non-reservoir. The relationship between pore type， pore structure and physical properties of various samples was analyzed， From typy I to type IV， the displacement pressure and median pressure gradually increases， and the average throat radius gradually decreases， reflecting that the pore structure and seepage ability of reservoirs change from good to bad. The correlation between pore structure characteristic parameters and physical properties was studied， it was pointed out that the physical property was the result of a combination of displacement pressure， median pressure， average throat radius and other factors.

Key words： Beach facies reservoir; Pore structure; Capillary pressure curve; Feixianguan formation; Puguang gas field

普光氣田主體是我國(guó)首個(gè)投入開(kāi)發(fā)的大規(guī)模高含硫碳酸鹽巖氣藏[1]，氣田投產(chǎn)以來(lái)，氣井表現(xiàn)為產(chǎn)能高、生產(chǎn)壓差小的特征，但縱向上各層次動(dòng)用狀況差異較大，飛一二段動(dòng)用程度達(dá)到86.28%，飛三段僅5.07%[2]。普光氣田下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組主要為碳酸鹽巖灘相儲(chǔ)層[3]，由于受沉積環(huán)境控制和成巖后生作用的影響[4-9]，該類儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型復(fù)雜，儲(chǔ)層物性在橫、縱向上變化大，致使對(duì)高孔滲儲(chǔ)層發(fā)育帶分布認(rèn)識(shí)不清，對(duì)于儲(chǔ)層層間、層內(nèi)的滲流規(guī)律認(rèn)識(shí)不清，而儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)在微觀上影響并決定儲(chǔ)層滲流能力，是流體流動(dòng)的重要地質(zhì)條? 件[10]，因此通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層樣品進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)特征分類分析，加強(qiáng)對(duì)該灘相儲(chǔ)層微觀特征的研究，有利于灘相儲(chǔ)層的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)。本文通過(guò)鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞分析等資料分析，結(jié)合分類研究技術(shù)方法，對(duì)普光氣田飛仙關(guān)組灘相儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。

1? 飛仙關(guān)組儲(chǔ)層基本特征

1.1? 儲(chǔ)層巖石特征

通過(guò)對(duì)普光氣田中普光102-1、普光104-1、普光302-1、普光304-1等4口取芯井巖石特征分析，發(fā)現(xiàn)飛仙關(guān)組儲(chǔ)層巖石類型主要有顆粒白云巖、晶粒白云巖、灰?guī)r等3類;巖石礦物成分以白云巖為主，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍大于90%，其次為方解石，約占4%～8%，含極少量瀝青和泥質(zhì)成分;儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)主要為晶粒、顆粒以及生物格架3種類型。其中，顆粒白云巖中顆粒成分占比較大，主要發(fā)育鮞粒、礫屑、砂屑等顆粒，主要以亮晶膠結(jié)為主;晶粒白云巖主要發(fā)育粗晶、中-細(xì)晶、細(xì)粉晶等晶粒，少見(jiàn)顆粒;灰?guī)r中顆粒以鮞粒和內(nèi)碎屑為主，亮晶膠結(jié)（表1）。

1.2? 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)大量物性測(cè)試樣品孔隙度和滲透率的分析數(shù)據(jù)表明，普光氣田飛仙關(guān)組灘相儲(chǔ)層孔隙度最大值為26.40%，平均為7.64%，主要分布在2%～16%;滲透率最大值為832.0 mD，平均為4.86 mD，主要分布在0.05～30 mD。研究區(qū)飛仙關(guān)儲(chǔ)層整體屬于中低孔-中低滲儲(chǔ)層，局部夾中高孔-中高滲的相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。從普光氣田飛仙關(guān)組孔滲交匯關(guān)系可知，孔隙度大于25%的樣品滲透率為0.01～0.1mD，而孔隙度僅為5%～10%的部分樣品則滲透率已達(dá)到10～100 mD，表明飛仙關(guān)組儲(chǔ)層孔隙度與滲透率的相關(guān)性較為復(fù)雜，也反映出飛仙關(guān)組的儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)的特征（圖1）。

1.3? 儲(chǔ)集空間類型

通過(guò)研究樣品掃描電鏡、鑄體薄片等測(cè)試資料，普光氣田飛仙關(guān)組灘相儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型為孔隙與裂縫，以孔隙為主，局部發(fā)育裂縫[11]。孔隙包括以下兩種類型：一種為與溶蝕有關(guān)的溶孔、溶洞等，類型豐富，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，溶孔中又以晶間溶孔和晶間溶蝕擴(kuò)大孔、鮞模孔、粒內(nèi)溶孔為主，而原生粒間孔基本消失或多數(shù)經(jīng)過(guò)后期溶蝕改造后不易識(shí)別;另一種為與溶蝕無(wú)關(guān)的晶間孔。

依據(jù)孔隙類型的特征，進(jìn)一步將特征相似的孔隙類型分為4大類：晶間溶孔、晶間孔與粒間孔合并為粒間孔，粒內(nèi)溶孔、鮞模孔、溶洞合并為粒內(nèi)孔，粒間孔與粒內(nèi)孔共存的粒間-粒內(nèi)孔，裂縫（圖2）。

1.4? 微觀孔隙結(jié)構(gòu)定性劃分

毛細(xì)管壓力曲線一般是通過(guò)壓汞法獲得，它能夠比較直觀地反映儲(chǔ)集巖的孔隙結(jié)構(gòu)[12]。將汞飽和度和進(jìn)汞壓力繪制在同一坐標(biāo)內(nèi)，隨著進(jìn)汞壓力的增大，巖石孔隙內(nèi)的汞飽和度將逐漸增大，所對(duì)應(yīng)的進(jìn)汞量反映了孔隙及連通喉道的總孔隙體積[13-14]。研究表明，具有相似毛管壓力曲線形態(tài)的巖石應(yīng)具有相似的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，因此可根據(jù)毛管壓力曲線的參數(shù)將孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類研究。在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，毛管壓力曲線的形態(tài)與雙曲正切曲線的形態(tài)相似，因此可應(yīng)用類雙曲正切函數(shù)（式1）對(duì)毛管壓力曲線進(jìn)行擬合，其擬合結(jié)果如圖3所示。

通過(guò)對(duì)擬合曲線分析可提取反映毛管壓力曲線特征的參數(shù)：①排驅(qū)壓力（pd）。非潤(rùn)濕相開(kāi)始進(jìn)入巖樣最大吼道的壓力，該值為沿毛細(xì)管壓力曲線的平坦部分做切線與汞飽和度為零的交點(diǎn)值。②飽和度中值壓力（p50）。非潤(rùn)濕相飽和度為50%時(shí)對(duì)應(yīng)的毛管壓力，反映孔隙中存在油、水兩相時(shí)，用以衡量油的產(chǎn)能大小，該值越小反映巖石滲濾性越好。③拐點(diǎn)壓力（pcinf）。雙曲正切函數(shù)擬合毛管壓力曲線后的曲線拐點(diǎn)處壓力值。通過(guò)分析pd、p50和pcinf參數(shù)特征，結(jié)合Sp、SKp、Dr參數(shù)，可將樣品分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4類：

Ⅰ類曲線有一個(gè)明顯的平臺(tái)，整體偏向于橫坐標(biāo)，粗歪度（圖3a）。平均孔隙度為10.13%，平均滲透率為12.35×10-3μm2，排驅(qū)壓力為5.3×10-2 Mpa，飽和度中值壓力為0.29 MPa，拐點(diǎn)壓力為0.3 Mpa，中值喉道半徑為7.16 μm，相對(duì)分選系數(shù)為2.78。該類樣品的排驅(qū)壓力低，飽和度中值壓力低，孔喉類型為大孔、中喉型，表明儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力好，為本區(qū)的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

Ⅱ類曲線沒(méi)有平臺(tái)，近于一條斜線，整體偏離橫坐標(biāo)，略粗歪度（圖3b）。平均孔隙度為8.49%，滲樣平均滲透率為1.80×10-3μm2，排驅(qū)壓力為? ?7.2×10-2 MPa，飽和度中值壓力為3.42 MPa，拐點(diǎn)壓力為2.13 MPa，中值喉道半徑為0.66 μm，相對(duì)分選系數(shù)為3.34。該類樣品的排驅(qū)壓力低（與Ⅰ類曲線相似），但飽和度中值壓力較高，孔喉分選很差，整體儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力中等。

Ⅲ類曲線相似于Ⅰ類曲線，不同的是平臺(tái)段高，略粗歪度（圖3c）。平均孔隙度為10.54%，滲樣平均滲透率為0.49×10-3 μm2，排驅(qū)壓力為0.53 MPa，飽和度中值壓力為3.19 MPa， 拐點(diǎn)壓力為2.71 MPa，中值喉道半徑為0.33 μm，相對(duì)分選系數(shù)為2.38。該類樣品的排驅(qū)壓力較Ⅱ類排驅(qū)壓力高，飽和度中值壓力較高， 表明儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力較差。

Ⅳ類曲線向上靠攏，整體遠(yuǎn)離于橫坐標(biāo)，細(xì)歪度（圖3d）。平均孔隙度為4.28%，平均滲透率為0.04×10-3 μm2，排驅(qū)壓力為5.42 MPa，飽和度中值壓力為22.3 MPa，拐點(diǎn)壓力為15.75 MPa，中值喉道半徑為0.04 μm，相對(duì)分選系數(shù)為2.33。該類樣品排驅(qū)壓力高，平均喉道半徑小，低孔、微喉表明這類樣品微觀孔隙結(jié)構(gòu)和滲流能力極差，通常解釋為非儲(chǔ)層。

2? 儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析

壓汞法常常結(jié)合鑄體薄片、掃描電鏡等技術(shù)手段來(lái)定性和半定量描述儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特? ?征[15-16]。該區(qū)儲(chǔ)層微觀特征存在較大差異，本文運(yùn)用宏觀孔隙特征分析，結(jié)合微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，明確儲(chǔ)層質(zhì)量差異，為普光氣田飛仙關(guān)組灘相儲(chǔ)層研究提供指導(dǎo)。

2.1? 儲(chǔ)集空間特征與物性關(guān)系

通過(guò)研究樣品不同孔隙類型的孔滲關(guān)系和結(jié)合各類樣品的孔隙類型組成分析表明，粒間孔樣品的孔隙度與滲透率呈正相關(guān)，粒內(nèi)、粒間孔樣品孔滲關(guān)系不明顯，粒內(nèi)孔樣品孔隙度與滲透率無(wú)相關(guān)性（圖4）。通過(guò)樣品鑄體薄片分析，Ⅰ類樣品儲(chǔ)集空間構(gòu)成為粒間孔面孔率7%～15%，粒內(nèi)孔面孔率0.5%～2%，粒間孔面孔率/總面孔率平均值達(dá)88.6%，主要儲(chǔ)集空間為粒間孔;Ⅱ類樣品儲(chǔ)集空間中粒間孔面孔率1%～9.5%，粒內(nèi)孔面孔率0.1%～10%，孔隙類型多樣且差異較大，孔喉分選差，以粒內(nèi)-粒間孔為主;Ⅲ類樣品儲(chǔ)集空間中粒間孔面孔率0.1%～4%，粒內(nèi)孔面孔率4%～26%，粒內(nèi)孔面孔? ?率/總面孔率平均值達(dá)83.7%，主要儲(chǔ)集空間為粒內(nèi)孔;Ⅳ類樣品孔隙欠發(fā)育，偶見(jiàn)微量粒間、粒內(nèi)孔隙，總面孔率僅0.5%。

2.2? 排驅(qū)壓力與物性的關(guān)系

研究區(qū)飛仙關(guān)組灘相樣品排驅(qū)壓力一般在0.04～2.57 MPa，少數(shù)樣品排驅(qū)壓力達(dá)到5 MPa，物性極差。隨著儲(chǔ)層滲透率的增大，排驅(qū)壓力有減小的趨勢(shì)（R2=0.43），孔隙度與排驅(qū)壓力無(wú)明顯相關(guān)性（圖5）。Ⅰ類樣品的排驅(qū)壓力最小，Ⅳ類樣品的排驅(qū)壓力最大，Ⅰ、Ⅲ類樣品滲透率與排驅(qū)壓力呈負(fù)相關(guān)性，Ⅱ類樣品整體排驅(qū)壓力較小，但孔滲差異較大導(dǎo)致其排驅(qū)壓力與物性無(wú)相關(guān)性，這也反映出灘相儲(chǔ)層的非均質(zhì)性很復(fù)雜。

2.3? 中值壓力與物性的關(guān)系

研究區(qū)樣品中值壓力極差大，物性較好的儲(chǔ)層其中值壓力小于1 MPa，中值壓力眾數(shù)在? 0.33～5.92 MPa，個(gè)別物性極差的（非儲(chǔ)層）中值壓力可以達(dá)到41.15 MPa。中值壓力越大，儲(chǔ)層物性越差，隨著儲(chǔ)層滲透率的增大，中值壓力有減小的趨勢(shì)（R2=0.42），孔隙度與中值壓力無(wú)明顯相關(guān)性（圖6）。

Ⅰ類樣品的中值壓力普遍小于1 MPa，Ⅲ類樣品整體中值壓力為1～10 MPa，Ⅳ類樣品的中值壓力大于10 MPa，Ⅱ類樣品的中值壓力差異較大，表明本區(qū)相對(duì)較好的儲(chǔ)層自然滲流能力較好，差的儲(chǔ)層基本無(wú)滲流能力。

2.4? 平均喉道半徑與物性的關(guān)系

平均喉道半徑是巖樣每一喉道半徑的加權(quán)平均數(shù)，權(quán)值為每一喉道半徑的歸一化分布頻率密度，其大小能反映巖樣喉道的整體分布均值[17]。研究樣品平均喉道半徑值0.14～18.64 μm，Ⅰ類樣品平均喉道半徑范圍3.24～17.35 μm，反映該類樣品吼道較其他樣品大且不同樣品喉道半徑差異較大，Ⅲ類樣品值平均僅為0.64 μm。隨著平均喉道半徑的增大，孔隙度、滲透率也有相應(yīng)增大趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)為0.324和0.506，滲透率與平均喉道半徑相關(guān)性較孔隙度好，說(shuō)明在非均質(zhì)性很強(qiáng)的灘相儲(chǔ)層中，平均喉道半徑與孔隙度、滲透率有較高的關(guān)聯(lián)性（圖7）。

2.5? 退出效率與物性的關(guān)系

退汞效率為最大進(jìn)汞飽和度與殘余汞飽和度的差和最大進(jìn)汞飽和度的比值，反映非潤(rùn)濕相的毛細(xì)管效應(yīng)采收率，表示巖芯中喉道體積占孔隙與喉道總體積的百分比[18]。退汞效率越大，巖芯中孔隙與喉道的尺寸大小相差越小，越均勻。研究區(qū)退汞效率大部分為2.12%～9.11%，與孔隙度、滲透率無(wú)明顯相關(guān)性，表明本區(qū)孔喉分布不均勻，孔隙與喉道尺寸相差較大（圖8）。

3? 結(jié) 論

1） 普光氣田飛仙關(guān)組儲(chǔ)層巖石類型主要有顆粒白云巖、泥晶灰（云）巖、細(xì)粉晶白云巖等，巖石結(jié)構(gòu)主要分為晶粒、顆粒以及生物格架3種類型。儲(chǔ)層孔隙度平均值為9.64%，滲透率平均值為4.86 mD，孔隙度和滲透率的相關(guān)性比較復(fù)雜，整體屬于中低孔-中低滲儲(chǔ)層。研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙類型復(fù)雜多樣，主要以粒間溶孔、粒間與粒內(nèi)復(fù)合孔及粒內(nèi)孔為主。

2） 壓汞測(cè)試樣品的毛管壓力曲線總體表現(xiàn)出低-中排驅(qū)壓力、略粗歪度、孔隙分選較好、連通性中等的特點(diǎn)。根據(jù)類雙曲正切函數(shù)擬合，可將毛管壓力曲線分為4類，研究區(qū)主要以Ⅰ、Ⅲ類為主，其中主要儲(chǔ)集空間類型：Ⅰ類發(fā)育粒間孔、Ⅱ類發(fā)育粒間與粒內(nèi)復(fù)合孔、Ⅲ類發(fā)育粒內(nèi)孔。從Ⅰ類到Ⅳ類，反映出儲(chǔ)層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)和流體滲流能力由好變差。

3） 通過(guò)宏觀孔隙特征、微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與物性的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)集空間為粒間孔的樣品孔滲關(guān)系較好，粒內(nèi)、粒間孔樣品次之，粒內(nèi)孔樣品無(wú)相關(guān)性;通過(guò)微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，排驅(qū)壓力、中值壓力與物性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，退汞效率與滲透率的負(fù)相關(guān)性很弱;平均喉道半徑與物性呈正相關(guān)關(guān)系。綜合研究分析表明，物性受到多種因素的影響，是這些因素綜合決定的結(jié)果。

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