萬 濤蔣有錄林會喜彭傳圣畢彩芹

（1.中國石油大學(xué)地球資源與信息學(xué)院，山東 東營 257061；2.勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257015）

車西洼陷低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征及物性

萬 濤1蔣有錄1林會喜2彭傳圣2畢彩芹2

（1.中國石油大學(xué)地球資源與信息學(xué)院，山東 東營 257061；2.勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257015）

根據(jù)巖心觀察描述、鑄體薄片、巖心分析化驗等資料，研究了車西洼陷沙四上亞段低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征，探討了影響低滲透儲層物性的主要因素。研究結(jié)果表明研究區(qū)沙四上亞段儲層巖性以細砂巖和粉砂巖為主，平均孔隙度為14.3%，平均滲透率為13.2×10-3μm2，以低滲透砂巖儲層為特征，儲集空間以粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和微裂縫為主，儲層孔喉半徑一般小于6 μm。當孔喉半徑小于0.24 μm，滲透率小于0.4×10-3μm2，排替壓力大于1 MPa時，儲層含油氣性變差。影響沙四上亞段儲層物性的主要因素包括孔喉半徑、沉積物顆粒大小、溶蝕孔隙和微裂縫的發(fā)育情況，以及泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和碳酸鹽巖質(zhì)量分數(shù)?？缀戆霃酱蟮膬映练e物顆粒相對較粗，儲層物性相對較好。溶蝕孔隙主要發(fā)育在2 000～2 600 m和3 000～3 700 m，溶蝕孔隙的發(fā)育能有效改善儲層物性。微裂縫主要發(fā)育在斷裂帶附近，可提高儲層滲透率5.4～220.1倍。泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和碳酸鹽巖質(zhì)量分數(shù)的增加使孔隙度減少3%～5%。

低滲透砂巖儲層；孔喉半徑；沉積物顆粒大?。蝗芪g孔隙；微裂縫；車西洼陷；渤海灣盆地

我國對于中、高滲砂巖儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征已取得了大量的研究成果，但對于低滲透砂巖儲層的研究還不明朗，而中、高滲儲層一些較為滿意的研究成果在低滲儲層中并不適用［1］。文中以濟陽坳陷車西洼陷沙四上亞段儲層為例，根據(jù)巖心觀察描述、鑄體薄片、巖心分析化驗等資料，揭示了低滲透儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征，探討了影響低滲透儲層物性的主要因素，以期為低滲透儲層研究提供借鑒意義。

1 工區(qū)概況

車西洼陷為渤海灣盆地濟陽坳陷北部車鎮(zhèn)凹陷內(nèi)部的一個次級洼陷，其北部為埕子口凸起，西部為慶云凸起，南部為無棣凸起和義和莊凸起，東部以車3鼻狀構(gòu)造與大王北洼陷相接，自北向南發(fā)育北部陡坡帶、洼陷區(qū)、曹家莊斷階帶和南部斜坡區(qū)等4個構(gòu)造單元，勘探面積約為1 100 km2，目前發(fā)現(xiàn)了東風港、套爾河及富臺等3個油田［2-3］。

研究區(qū)新生界自下而上為古近系孔店組、沙河街組、東營組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組，第四系平原組。沙四段分為沙四下和沙四上兩個亞段，沙四段沉積早期（沙四下）為斷陷形成的早期，古氣候干旱炎熱，沉積形成了一套紅色泥巖和砂礫巖，厚度在100 m左右。沙四段沉積后期（沙四上）湖泊逐漸形成，陡坡帶發(fā)育近岸水下扇，儲層埋深超過4 000 m，僅有極個別井鉆遇。洼陷區(qū)、曹家莊斷階帶和南部斜坡區(qū)三角洲和扇三角洲發(fā)育［4-5］。截至目前沙四上亞段探明儲量占東風港油田探明儲量的38.3%，為研究區(qū)主要含油層系之一。

2 儲層巖礦特征及物性

薄片分析表明，研究區(qū)沙四上亞段巖石類型以長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖為主，礦物成分以石英為主，但質(zhì)量分數(shù)普遍較低，平均質(zhì)量分數(shù)為54.1%；其次為巖屑，平均質(zhì)量分數(shù)為24.2%，巖屑成分以中基性、中酸性巖漿巖及變質(zhì)巖為主；長石平均質(zhì)量分數(shù)為21.7%。顆粒分選中等—差，磨圓度為次棱角狀，顆粒支撐結(jié)構(gòu)，孔隙式膠結(jié)為主?？傮w上礦物成熟度低，不穩(wěn)定顆粒質(zhì)量分數(shù)高，主要為近物源沉積。孔隙間主要填隙物為泥質(zhì)和碳酸鹽巖，泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)平均為10.4%，碳酸鹽巖質(zhì)量分數(shù)平均為4.0%，填隙物總量平均達到18.9%。

統(tǒng)計732塊沙四上亞段儲層巖性及物性分析樣品資料，砂巖粒度較細，以細砂巖、粉砂巖為主，分別占分析樣品的34.8%和30.6%；其次為泥質(zhì)粉砂巖和粗—含礫粗砂巖，分別占分析樣品的12.6%和11.5%；灰質(zhì)粉砂巖和中砂巖僅占分析樣品的7.7%和2.9%。中孔低滲儲層以粉砂巖及以上粒級的砂巖為主，泥質(zhì)粉砂巖和灰質(zhì)粉砂巖為低孔特低滲和特低孔特低滲儲層。研究區(qū)沙四上亞段砂巖平均孔隙度為14.3%，平均滲透率為13.2×10-3μm2，總體以低滲透砂巖儲層為特征（見表1）。

表1 沙四上亞段儲層巖性及物性統(tǒng)計

3 儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1 孔隙類型

碎屑巖儲層按孔隙的成因分為原生孔隙和次生孔隙［6］。研究區(qū)沙四上亞段儲層總體上埋深較大，原生孔隙不大發(fā)育，僅在儲層埋深較淺的車273等井發(fā)現(xiàn)（見圖1a）。次生孔隙發(fā)育，主要有以下類型：粒間溶孔，長石、巖屑等顆粒邊緣局部溶解形成（見圖1b）；粒內(nèi)溶孔，主要是長石、巖屑等顆粒粒內(nèi)溶蝕形成的孔隙（見圖1c）；微裂縫（見圖1d），具有一定的方向性，斷層附近發(fā)育；鑄?？祝ㄒ妶D1e），僅在車251井沙四上亞段發(fā)現(xiàn)，主要為生物模，生物外殼溶解而保持外形。

3.2 孔喉特征

1）喉道是孔隙的縮小部分，砂巖顆粒被弱壓實而排列比較緊密，保留下的孔隙度比較大，儲集巖孔隙度較大，滲透率較高。例如車273井2 337.7 m沙四上亞段細砂巖孔隙度為22.0%，滲透率為344.6×10-3μm2，為中孔中滲儲層。平均孔隙直徑116.2 μm，平均喉道直徑11.7 μm，孔喉直徑比約為10∶1，屬于孔隙大、喉道細類型，僅在埋深較淺的砂巖中發(fā)育（見圖2）。

2）片狀或彎片狀喉道，當砂巖進一步壓實，或者由于壓溶作用使晶體再生長時，其再生邊之間包圍的孔隙變得很小。這些孔隙相互連通的喉道就是晶體之間的晶間隙。這種晶間隙視顆粒形狀的不同又可分為片狀和彎片狀的，其有效張開寬度很小。此類孔隙結(jié)構(gòu)的孔隙較小，喉道細，孔滲性差。車251井3 513.0 m沙四上亞段砂巖孔隙度為17.0%，滲透率42.9×10-3μm2，為中孔低滲儲層。平均孔隙直徑41.4 μm，平均喉道直徑10.6 μm，孔喉直徑比約為4∶1，屬于孔隙較小、喉道細類型，在研究區(qū)沙四上亞段儲層中常見（見圖3）。

3）孔喉半徑小，孔喉半徑一般小于6 μm，孔喉半徑隨儲層埋藏深度的增加呈減小趨勢?？缀戆霃脚c沉積物顆粒大小有密切關(guān)系，如在2 500～2 800 m深度內(nèi)，細砂巖孔喉半徑最大，粉砂巖次之，泥質(zhì)粉砂巖最?。辉? 300～3 600 m深度內(nèi)，灰質(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖孔喉半徑很小（小于1 μm）。孔喉半徑與孔隙度呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系，與滲透率的對數(shù)呈冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系，與排替壓力具有冪函數(shù)負相關(guān)關(guān)系。當孔喉半徑小于0.24 μm，滲透率小于0.4×10-3μm2，對應(yīng)的排替壓力大于1.0 MPa時，儲層含油氣性變差。

4 儲層物性影響因素

4.1 孔喉半徑和沉積物顆粒大小

以車273井沙四上亞段儲層為例，研究在埋藏深度相當、不同巖性的孔喉半徑和沉積物顆粒大小與儲層物性的關(guān)系（見圖4）。車273井沙四上亞段儲層埋藏深度淺，成巖作用弱。粗砂巖和細砂巖孔隙類型主要為原生粒間孔，此外還有少量粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔。平均孔喉半徑5.9 μm。平均孔隙度21%～22%，平均滲透率（91.6～344.6）×10-3μm2，達到中孔中滲儲層標準。粉砂巖顆粒主要為粒間溶孔，平均孔喉半徑4.6 μm。孔隙度15%～17.4%，平均滲透率（1.8～5.1）×10-3μm2，為中孔特低滲儲層。泥質(zhì)粉砂巖雜基質(zhì)量分數(shù)達30%，孔隙度13%，滲透率1.8×10-3μm2，為低孔特低滲儲層。車273井沙四上亞段儲層研究表明，孔喉半徑大的儲層沉積物顆粒相對較粗，儲層物性相對較好。

4.2 溶蝕作用

前人對車鎮(zhèn)凹陷儲層次生孔隙的成因和發(fā)育分布進行了研究［7-9］，砂巖次生孔隙的形成主要是烴源巖成熟產(chǎn)生的有機酸對長石顆粒溶蝕形成的。車西洼陷溶蝕孔隙主要發(fā)育在兩個深度，分別為2 000～2 600 m和3 000～3 700 m。溶蝕孔隙的發(fā)育能有效改善儲層物性。以車251井為例，3 450.2 m井段含螺砂巖部分螺體內(nèi)空隙未被充填，溶蝕孔隙不大發(fā)育，平均孔隙度7.0%，平均滲透率0.4×10-3μm2，為特低孔特低滲儲層。3 513.0 m井段砂巖粒內(nèi)溶孔發(fā)育，平均孔隙度17.0%，平均滲透率42.9×10-3μm2，為中孔低滲儲層。

4.3 微裂縫

鏡下觀察和巖心物性分析表明，研究區(qū)多口井沙四上亞段儲層微裂縫發(fā)育，平面上主要位于斷裂帶附近。除灰質(zhì)粉砂巖外，其他巖性中均見到微裂縫。泥質(zhì)粉砂巖中微裂縫對儲層物性改善的影響最大，滲透率提高了48.3～220.1倍，其他巖性滲透率提高了5.4～ 27.1倍。

4.4 泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和碳酸鹽巖質(zhì)量分數(shù)

研究區(qū)沙四上亞段儲層主要填隙物為泥質(zhì)和碳酸鹽巖。以車273井沙四上亞段儲層為例，2 340.6 m泥質(zhì)粉砂巖與2 345.0 m粉砂巖相比，孔隙度相差4.4%，滲透率相差2.8倍（見圖4）。凡是碳酸鹽巖質(zhì)量分數(shù)較高的儲層，孔滲性都極差，屬于低孔低滲以下儲層。統(tǒng)計表明泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和碳酸鹽巖質(zhì)量分數(shù)的增加使孔隙度減少3%～5%，對儲層物性起破壞作用。

5 結(jié)論

1）沙四上亞段巖石類型以長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖為主，主要填隙物為泥質(zhì)和碳酸鹽巖，儲層巖性以細砂巖、粉砂巖為主，平均孔隙度為14.3%，平均滲透率為13.2×10-3μm2，以低滲透砂巖儲層為特征。

2）研究區(qū)沙四上亞段儲層主要孔隙類型為粒內(nèi)、粒間溶孔和微裂縫，見原生孔隙和鑄?？?。儲層具有孔喉半徑小的特征，孔喉半徑一般小于6 μm，孔喉半徑隨儲層埋藏深度的增加呈減小趨勢，與孔隙度呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系，與滲透率的對數(shù)呈冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系，與排替壓力具有冪函數(shù)負相關(guān)關(guān)系。

3）影響研究區(qū)沙四上亞段儲層物性的主要因素包括孔喉半徑與沉積物顆粒大小、溶蝕孔隙和微裂縫的發(fā)育情況及泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和碳酸鹽巖質(zhì)量分數(shù)?？缀戆霃酱蟮膬映练e物顆粒相對較粗，儲層物性相對較好。溶蝕孔隙的發(fā)育能有效改善儲層物性，微裂縫主要發(fā)育在斷裂帶附近，可提高儲層滲透率5.4～220.1倍。泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)和碳酸鹽巖質(zhì)量分數(shù)的增加使孔隙度減少3%～5%，對儲層物性起破壞作用。

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Pore structure characteristics and physical property of low permeability reservoir in Chexi Sag

Wan Tao1Jiang Youlu1Lin Huixi2Peng Chuansheng2Bi Caiqin2
(1.Faculty of Geo-Resources and Information,China University of Petroleum,Dongying 257061,China；2.Geological Scientific Research Institute,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257015，China)

Based on the core observation,casting slices and core testing data,the pore structure characteristics of the upper section of 4th member of Shahejie Formation sandstone reservoir in Chexi Sag were researched and the factors affecting the reservoir physical properties were discussed.The results show that fine sandstone and siltstone are the main types of reservoir lithology.The average porosity of the reservoir is 14.3%and the average permeability is 13.2×10-3μm2,which are characterized by low permeability sandstone reservoir.Intergranular dissolved pore,dissolved pore in grain and micro fracture are the main types of reservoir spaces.Pore throat radius is usually less than 6 μm.When the pore throat radius is less than 0.24 μm,the permeability is less than 0.4×10-3μm2.When the reservoir displacement pressure is more than 1 MPa,the hydrocarbon-bearing property of reservoir becomes worse.The main factors affecting the reservoir physical properties are pore throat radius and sediment particles, development of dissolved pores and micro fracture,shale and carbonate content.The reservoirs with bigger pore throat radius have relatively bigger sediment particles and the reservoir physical property is relatively better.The dissolved pores improve the reservoir property and they are developed in 2,000-2,600 m and in 3,000-3,700 m.Micro fractures are mainly developed near fault zone, which increases the reservoir permeability by 5.4-220.1 times.The content increase of shale and carbonate reduces reservoir porosity by 3%-5%.

sandstone reservoir with low permeability,pore throat radius,size of sediment particles,dissolved pores,micro fracture, Chexi Sag，Bohai Bay Basin.

中石化重點攻關(guān)項目“車西洼陷南坡沙三、沙四段沉積與成藏研究”資助

TE122.2+3

A

2009-11-19；改回日期：2010-07-14。

萬濤，男，1979年生，在讀博士研究生，2003年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院地球科學(xué)系，現(xiàn)從事油氣地質(zhì)及勘探研究工作。E-mail：clwantao@163.com。

（編輯 楊會朋）

1005-8907（2010）05-537-05

萬濤，蔣有錄，林會喜，等.車西洼陷低滲透儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征及物性［J］.斷塊油氣田，2010，17（5）：537-541.

Wan Tao，Jiang Youlu，Lin Huixi，et al.Pore structure characteristics and physical property of low permeability reservoir in Chexi Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2010，17（5）：537-541.