安塞油田坪橋區長6致密油儲層微觀特征

陳軍軍，楊興利，高 月，柳朝陽

(1.延長油田股份有限公司勘探開發技術研究中心，陜西延安 716000；2.延長油田股份有限公司杏子川采油廠，陜西安塞 717400)

近年來，隨著我國能源需求不斷增加，勘探開發力度加大，可供開采的常規油氣資源不斷減少，因此，致密油氣的勘探開發在我國的重視程度越來越高，也是未來我國油氣增儲上產的主體[1-3]。相比常規油氣，致密油氣的儲層孔隙致密、物性差、油水關系復雜[4-6]、喉道狹窄、連通性差、非均質性強，復雜的孔隙幾何形態與連通性控制著儲層質量的優劣，也影響著油氣的運移和聚集[7-8]，因此，厘清儲層微觀孔喉結構特征、孔喉特征對儲層物性的影響及不同孔喉特征的含油性，對認識致密砂巖氣的富集規律和指導致密油氣的勘探開發至關重要。前人對研究區儲層的研究主要集中于儲層裂縫、沉積微相等宏觀特征和滲流、孔喉等微觀特征[9-12]，并未對微觀結構特征如何影響儲層物性，進而影響儲層的含油性做出探討。因此，通過對研究區42口井長6儲層物性測試、鑄體薄片、掃描電鏡、X衍射、高壓壓汞、圖像孔隙等測試資料進行分析，討論了區內長6儲層的孔隙類型、孔喉結構特征、微觀特征對儲層物性的影響以及儲層的含油性，以期為后續該地區致密儲層深入研究和致密油勘探開發提供必要支持。

1 地質概況

鄂爾多斯盆地可劃分為6個一級構造單元，伊陜斜坡屬于6個一級構造單元之一[13]，整個斜坡帶上發育一系列由東向西傾沒的低幅度鼻狀隆起構造，規模大小不一，這些鼻狀隆起與研究區三角洲砂體有機配置，有利于油氣富集[14-15]，特別是上三疊統延長組長6油層組，由于與下部長7烴源巖和上部長4+5泥巖構成良好的生儲蓋組合，油氣資源豐富，是區內致密油的主要生產層位之一。安塞油田坪橋區塊位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的中北部，面積約141 km2，主力產層包括上三疊統延長組三個油層組(長2油層組、長4+5油層組、長6油層組)，并可細分為九個油層亞組。

2 儲層微觀特征

2.1 巖石類型與物性特征

通過對坪橋區塊42口井巖心觀察以及253塊長6致密儲層鑄體薄片測試資料分析，長6致密砂巖儲層巖石類型以細粒長石砂巖為主，并含有少量巖屑長石砂巖，石英含量為8%～30%，平均23%；長石含量為3%～65%，平均54%；巖屑含量為2%～59%，平均12%；巖石粒徑主要為0.15～0.35 mm。根據研究區長6致密儲層樣品物性分析可知，長6儲層孔隙度主要為1.5%～22.3%，平均9.27%；滲透率主要為0.01×10-3～20.23×10-3μm2，平均為1.35×10-3μm2，整體屬于低孔低滲致密儲層。

2.2 孔隙類型

根據鑄體薄片、掃描電鏡和圖像孔隙資料對長6致密儲層孔隙進行觀察分析，孔隙類型以殘余粒間孔、溶蝕孔(長石、濁沸石)、黏土礦物晶間孔以及微裂縫為主，孔隙直徑為10～200 μm，總視面孔率平均值為6.12%。其中殘余粒間孔為其主要孔隙類型，孔隙直徑為100～200 μm，平均視面孔率為3.04%，占總孔隙的49.7%，這種孔隙多以孤立狀態存在，形態多樣，大小不一，但其邊緣常發育環邊狀的綠泥石膜(圖1a)，綠泥石膜在一定程度上可保護孔隙不遭受破壞，但當綠泥石含量超過5%時，又會堵塞孔隙，從而減小粒間孔空間(圖1b)；其次為長石和濁沸石溶孔，還有少量黑云母溶蝕孔隙(圖1c)，視面孔率分別為1.88%、1.03%和0.04%，分別占總孔隙的30.72%、16.83%和0.65%。長石溶孔通常沿長石節理發育(圖1a，d，e)；晶間孔則主要發育于高嶺石、綠泥石和伊利石等黏土礦物之間，以高嶺石和綠泥石晶間孔為主，孔徑較小，平均視面孔率為0.07%，占總孔隙的1.14%(圖1f，g)；構造應力成因的微裂縫，視面孔率為0.06%，占總孔隙的0.96%(圖1h，i)。

2.3 儲層微觀孔喉特征

對于致密儲層而言，微觀孔喉結構研究更為重要，儲層微觀孔喉結構的定性、定量評定是衡量儲層質量的重要標準[16]。在對坪橋區長6儲層樣品物性測試、成像孔隙測試、鑄體薄片和掃描電鏡等資料分析的基礎上，考慮樣品是否具有代表性，最終選擇5口井不同含油級別的樣品共50塊作為實驗對象，樣品孔隙度為1.2%～14.6%，平均孔隙度為9.56%，滲透率為0.03×10-3～12.12×10-3μm2，平均滲透率為1.39×10-3μm2。

50塊樣品的壓汞參數顯示，坪橋區長6儲層中值壓力為0.27～25.37 MPa，平均值為6.77 MPa；最大孔喉半徑為0.11～13.19 μm，平均值為2.60 μm；最大進汞飽和度為54.80%～92.65%，平均值為74.33%；分選系數為0.02～2.35，平均值為0.46；排驅壓力為0.06～6.71 MPa，平均值為1.14 MPa；中值孔喉半徑為0.03～2.75 μm，平均值為0.37 μm。從不同井位樣品參數來看，X2009井和P285井儲層質量最好，平均孔隙度分別為12.75%和9.80%，平均滲透率分別為3.88×10-3μm2和1.76×10-3μm2。其中，X2009井平均滲透率為3.88×10-3μm2是因為其中一塊樣品裂縫發育，其滲透率高達12.12×10-3μm2。兩口井在微觀孔喉方面主要表現為中值壓力較低，兩口井中值壓力平均值均為4.25 MPa；最大孔喉半徑較大，平均值分別為4.83 μm和3.98 μm；最大進汞飽和度較大，平均值分別為82.69%和82.22%；分選系數較大，平均值分別為0.86和0.64；排驅壓力較低，平均值分別為0.82 MPa和0.60 MPa；中值孔喉半徑較大，平均值分別為1.06 μm和0.40 μm(表1)。

表1 安塞油田坪橋區長6儲層高壓壓汞參數統計

從所有壓汞實驗中選取具有代表性的12個樣品建立長6儲層毛細管壓力曲線圖(圖2)和不同孔喉進汞量曲線圖，根據壓汞曲線特征將長6儲層分為三類，第I類以X2009-2號樣品為代表，排驅壓力小于0.10 MPa，最大進汞量大于80%，進汞曲線平直段較長，表明其儲集性能與連通性最好；第II類排驅壓力為0.10～1.00 MPa，最大進汞量為60%～80%，進汞曲線平直段較長，但與第I類相比，平直段斜率較大，表明其主要孔喉分選性相對較差；第III類排驅壓力大于1.00 MPa，最大進汞量小于60%，進汞曲線平直段較短或沒有，表明其孔喉較小，分選性較差，連通性較差。坪橋區長6儲層孔喉半徑主要為0.03～13.19 μm，第I類儲層以大孔喉為主，孔喉半徑大于1.00 μm，第II類儲層孔喉半徑為0.10～1.00 μm，孔喉相對較小，第III類儲層以小孔喉為主，孔喉半徑小于0.10 μm。綜上所述，坪橋區長6儲層以第II類為主，也是研究區主要的有利儲層。

圖2 長6儲層高壓壓汞毛細管壓力曲線

3 儲層微觀特征的含油性

3.1 物性影響因素

坪橋區長6儲層屬于低孔低滲致密儲層，通過統計分析可以發現，隨著儲層砂巖石英含量增加，成分成熟度增加，儲層不穩定成分減少，儲層物性具有相對變好的趨勢；隨著長石含量增加，儲層物性變好的趨勢更加明顯。分析認為，在成巖過程中，碳酸鹽遇酸容易發生溶蝕，長6儲層因溶蝕作用形成大量溶孔；長6儲層巖屑成分主要是火山巖(噴發巖、隱晶巖)和變質巖(片巖、千枚巖)，沉積巖很少，少量的剛性碎屑顆粒使殘余粒間孔較為發育，但是隨著火山巖等巖屑增多，它所提供的大量鎂離子會促使自生黏土礦物發育，堵塞孔隙喉道，因此可以看到隨著巖屑含量增加，儲層物性呈先變好后變差的特征(圖3)。

研究區長6致密儲層碳酸鹽、濁沸石和綠泥石的膠結作用使儲層整體比較致密，儲集能力降低，但是后期碳酸鹽、濁沸石溶蝕產生的溶蝕孔對儲層又具有一定的改善作用。坪橋區碳酸鹽主要是方解石和白云石，在成巖階段前期方解石溶蝕形成一定的溶蝕孔，成巖階段后期長石溶蝕形成的方解石填充孔隙使儲層更加致密；并且在成巖階段后期濁沸石的膠結作用使儲層進一步致密，但隨著有機酸的進入，濁沸石發生強烈溶蝕，產生的溶蝕孔占總面孔率的39.21%，對儲層具有很大的改善作用(圖4)；綠泥石的存在一方面保護了粒間孔，隨著綠泥石含量增加儲層物性變好，但當綠泥石含量達到一定程度時，綠泥石又會堵塞孔喉通道，對儲層起到破壞性作用。

圖4 坪橋區長6儲層巖屑含量與孔隙度、滲透率關系

從孔喉結構參數與儲層物性的相關性來看，孔喉中值壓力與儲層物性相關性最好，中值壓力越小，儲層物性越好，其次為排驅壓力(表2)。研究區長6儲層屬于低孔低滲的致密儲層，整體孔喉相對較小，但個別大孔喉的存在對儲層物性具有重要作用，孔喉中值壓力、排驅壓力越小，大孔喉數量越多，表明儲層孔喉半徑、最大進汞飽和度越大，儲層物性越好。

表2 安塞油田坪橋區微觀參數與儲層物性相關性統計

3.2 含油性特征

通過坪橋區含油巖心熒光薄片觀察發現，長6儲層巖石不同孔隙類型熒光特征不同，在殘余粒間孔和溶蝕孔(長石溶孔、濁沸石溶孔、黑云母溶蝕)中熒光特征表現得最為明顯，熒光顏色以黃綠色、乳白色為主。通過鑄體薄片和熒光薄片觀察，研究區長6儲層發育一定構造成因的微裂縫，裂縫中殘余瀝青質熒光顏色以淺綠色、淡黃色為主(圖5)。

a.P260井，1 332.46 m，整體含油性較差，微裂縫中殘余瀝青質具淺綠色、淡黃色熒光；b.X31井，1 587.21 m，殘余粒間孔發育，具黃綠色熒光；c.P500井，1 190.56 m，長石溶孔、殘余粒間孔發育，具乳白色熒光

對研究區試油資料和物性資料統計發現，區內初月產達到工業油流的油井平均孔隙度大于8%，平均滲透率大于0.20×10-3μm2(圖6)。通過孔隙度與孔喉半徑相關性公式可得，工業油氣流井孔喉半徑下限為0.13 μm。

圖6 坪橋區長6儲層孔隙度與滲透率關系

4 結論

(1)研究區長6儲層巖石類型以細粒長石砂巖為主，含有少量巖屑砂巖，發育殘余粒間孔、次生長石溶孔、濁沸石溶孔、黏土礦物晶間孔和微裂縫等孔隙類型，并以殘余粒間孔為主，占總孔隙的49.7%，孔隙直徑為20.0～60.0 μm。

(2)將研究區長6儲層劃分為三類，第I類儲層質量最好，第III類儲層質量最差，坪橋區以第II類儲層為主，其排驅壓力為0.10～1.00 MPa，最大進汞量為60%～80%，進汞曲線平直段較長，但與第I類儲層相比，平直段斜率較大，孔喉半徑主要為0.1～1.0 μm。

(3)研究區長6儲層石英、長石含量與儲層物性呈正相關；隨著巖屑含量的增加，儲層物性先變好后變差；碳酸鹽、濁沸石和綠泥石的膠結作用使儲層儲集能力降低，后期碳酸鹽、濁沸石的溶蝕對儲層具有一定的改善作用；少量綠泥石膜可以起到保護粒間孔不受破壞的作用，當綠泥石含量超過5%時，綠泥石會堵塞孔喉通道，對儲層具有破壞性作用；微觀孔喉參數中值壓力與儲層物性相關性最好，其次為排驅壓力。

(4)坪橋區長6儲層的熒光主要存在于殘余粒間孔和溶蝕孔中；儲層物性越好，儲層含油飽和度越高，孔隙度越好，儲層最終驅油效率越好，樣品的束縛水飽和度越低；結合區內試油和物性資料，明確長6儲層工業油流井標準為孔隙度下限8%，滲透率下限0.20×10-3μm2，平均孔喉半徑下限0.13 μm。