安勁松，王振奇，周鳳娟

（1.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，湖北荊州 434023;

2.長江大學(xué)地球科學(xué)院，湖北荊州 434023;3.中海石油有限公司深圳分公司，廣州 510240）

準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)侏羅系低滲砂巖儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征及影響因素

安勁松1,2，王振奇1,2，周鳳娟3

（1.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，湖北荊州 434023;

2.長江大學(xué)地球科學(xué)院，湖北荊州 434023;3.中海石油有限公司深圳分公司，廣州 510240）

本文利用鉆井取芯資料和鑄體薄片、掃描電鏡、X衍射等分析化驗資料，對準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)侏羅系低滲儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征及影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：該區(qū)孔隙類型多樣，孔徑中等偏?。慌膨?qū)壓力和中值毛管壓力偏高，喉道細(xì)小；孔喉分選較差、連通性較差、孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)。孔小喉細(xì)、滲透率低的主要原因有三方面：原始孔滲條件差；砂巖粒徑大小不一、巖屑含量高、普遍含塑性巖屑、含煤導(dǎo)致壓實作用強(qiáng)；溶蝕對象主要是顆粒，對孔隙和喉道改善作用不大，同時溶蝕產(chǎn)物不能有效遷移，堵塞孔喉，降低滲透率。

孔隙結(jié)構(gòu)；低滲儲層；侏羅系；車排子地區(qū)；準(zhǔn)噶爾盆地

低滲儲層是指滲透率為（0.1～50）×10-3μm2的儲集層[1-3]。隨著勘探程度的深入，在低孔低滲儲層背景上尋找相對好的優(yōu)質(zhì)儲層成為勘探家特別關(guān)注的課題。低滲油氣藏中的油氣主要儲集在優(yōu)質(zhì)儲層中。因此，對低滲儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征及影響因素進(jìn)行研究，有利于探索優(yōu)質(zhì)儲層的形成及分布規(guī)律，為下一步的勘探提供依據(jù)。朱國華等（2000）對車排子地區(qū)侏羅系儲層進(jìn)行過研究，但對其孔隙結(jié)構(gòu)特征及低滲儲層影響因素研究甚少，本文將對此方面進(jìn)行重點探討。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

車排子地區(qū)在構(gòu)造上位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起與中央坳陷兩個一級構(gòu)造單元的接合部，包括車排子凸起北部、紅車斷裂帶中南部、中拐凸起南翼及沙灣凹陷西斜坡等次一級構(gòu)造單元(圖1)[4]。侏羅系地層從老到新依次為八道灣組、三工河組和齊古組。八道灣組從老到新可細(xì)分為八一段、八二段、八三段。其中低滲儲層主要發(fā)育在八三段、三工河組，沉積相為沖積扇、扇三角洲。

圖1 車排子地區(qū)構(gòu)造區(qū)劃圖（據(jù)胡宗全2003，有修改）Fig.1 Structural location of Chepaizi area

2 低滲儲層的基本地質(zhì)特征

該區(qū)低滲儲層的巖石學(xué)特征可概括為成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度低。巖石類型以巖屑砂巖為主，石英含量為24.2%～29.2%，長石含量為9.7%～25.5%,巖屑含量為48%～61.4%，此外低變質(zhì)的千枚巖及板巖、泥巖、片巖等[5]塑性巖屑普遍存在。雜基含量一般在1%～3%，以泥質(zhì)為主，其次為水云母化泥質(zhì)和水云母；膠結(jié)物含量5.1%～16.4%，主要為高嶺石、硅質(zhì)、碳酸鹽礦物、黃鐵礦等。八道灣組三段富集煤層、三工河組可見煤線。

侏羅系儲層孔隙度為3.1%～22.1%，平均值為12.3%；滲透率為0.1×10-3μm2～123.5×10-3μm2，平均值為21.4×10-3μm2，屬于低孔低滲、特低滲儲層。

侏羅系成巖作用較強(qiáng)烈，顆粒以點－線、線接觸為主，膠結(jié)類型為壓嵌－孔隙、壓嵌，膠結(jié)作用比較發(fā)育。侏羅系的Ro值為0.46%～0.63%，最大熱解峰溫430℃～452℃，I/S混層比介于50～70、15～50，侏羅系處于成巖作用的早成巖期B亞期－中成巖期A亞期。

3 低滲儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.1 孔隙類型多樣

通過鑄體薄片圖像分析資料，對該區(qū)低滲儲層孔隙類型進(jìn)行研究，主要為粒間孔、殘余粒間孔、粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，其它類型的孔隙不太發(fā)育,圖版1、2、3、4為典型孔隙類型的照片。統(tǒng)計結(jié)果表明：平均孔徑為51.9μm～80.1μm，中等偏小。

3.2 喉道細(xì)小

儲層喉道特征通過毛管壓力曲線分析資料的數(shù)項主要參數(shù)(表1)來表征。除表1參數(shù)之外，還可以用不同大小喉道所控制的孔隙體積百分?jǐn)?shù)、均值、變異系數(shù)、均質(zhì)系數(shù)和峰態(tài)等特征參數(shù)來體現(xiàn)儲層的孔隙結(jié)構(gòu)特征[6]。

裘亦楠等（1997）按中值半徑將本區(qū)儲層喉道細(xì)分為五種類型[7]，根據(jù)本區(qū)喉道特征參數(shù)可知：侏羅系低滲儲層的喉道主要為細(xì)喉，也有部分中喉和微喉。圖2為選取的有代表性的毛管壓力曲線，中等偏細(xì)喉道特征為毛管壓力曲線偏細(xì)歪度，排驅(qū)壓力介于0.25～1 MPa之間，最大進(jìn)汞飽和度大于70%，中值毛管壓力介于1～4.4 MPa間，分選中等，儲集性能一般；細(xì)喉特征為排驅(qū)壓力介于1～3.1 MPa之間，最大進(jìn)汞飽和度較小，中值毛管壓力介于4.4～10 MPa間，喉道半徑峰值普遍很小，分選差，儲集性能較差。

表1 車排子地區(qū)侏羅系低滲砂巖孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)統(tǒng)計表Table 1 The pore and throat parameters of Jurassic low permeability sandstone in Chepaizi area

圖2 車排子地區(qū)侏羅系低滲儲層典型毛管壓力曲線圖Fig.2 The representative mercury injection curves of Jurassic low permeability sandstone in Chepaizi area

3.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

由以上研究可知：該區(qū)儲層排驅(qū)壓力和中值毛管壓力偏高，喉道細(xì)小，整體以中小孔徑、細(xì)喉為特征，孔喉分選較差、連通性較差、孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)。

從滲透率與孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)相關(guān)關(guān)系圖中可以看出：隨著排驅(qū)壓力減小，滲透率將呈指數(shù)形式增加，二者具很好的相關(guān)性；隨著平均孔喉半徑的增大，滲透率的對數(shù)與之呈線性正比關(guān)系，反映孔喉半徑大小直接影響著儲層的物性（圖3）。本區(qū)儲層喉道細(xì)小，所以滲透率很低。

4 低滲儲層孔隙結(jié)構(gòu)影響因素分析

該區(qū)儲層以中小孔徑、細(xì)喉為特征，滲透率低。影響低滲儲層孔隙結(jié)構(gòu)的因素主要有原始沉積條件和沉積后所受的成巖變化過程。其中沉積作用是形成低滲儲層的最基本因素，它決定了后期成巖作用的類型和強(qiáng)度，而成巖作用是形成低孔、低滲儲層的關(guān)鍵[2]。

本區(qū)儲層成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度低，所以儲層的原始孔滲條件較差；而且普遍含有塑性巖屑、煤層發(fā)育，這些影響其后期的壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。壓實作用是使儲層物性降低的主要原因；溶蝕作用對儲層物性的建設(shè)性較小，一方面是溶蝕作用產(chǎn)生的高嶺石和硅質(zhì)離子不能有效地遷移，導(dǎo)致高嶺石和石英膠結(jié)物發(fā)育；另一方面主要的溶蝕對象是顆粒，不能有效地改善儲層的滲透性[8]。

圖3 侏羅系滲透率與孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)相關(guān)關(guān)系圖Fig.3 Cross-plot of permeability and pore structure parameters in Jurassic

本區(qū)低滲儲層孔隙結(jié)構(gòu)影響因素如下：

（1）砂巖粒徑的影響

砂巖粒徑越粗，石英含量越高，塑性巖屑含量越低，砂巖抗壓能力越強(qiáng)[9]。礫巖雖然粒徑粗，但大小混雜、結(jié)構(gòu)成熟度低，而且石英含量很低，所以抗壓實性也不強(qiáng)；細(xì)砂巖粒徑太小，而且塑性巖屑含量高，很容易被壓實，顆粒常呈凹凸?fàn)罱佑|（圖版5）。相對來講，粗砂巖和中砂巖抗壓實性稍強(qiáng)，但是在本區(qū)大的沉積背景下，壓實作用對它們物性的降低也起到了很重要的作用。

（2）塑性巖屑的影響

本區(qū)巖屑含量極高，占砂巖成分的60%左右，其中低變質(zhì)的千枚巖及板巖、泥巖、片巖等塑性巖屑普遍存在。前人[3]研究表明：隨著塑性巖屑含量增加，儲層孔隙度和滲透率均明顯減小，這一影響在深度較小處較為明顯。這主要是塑性巖屑加速了砂巖的壓實作用。

（3）煤系地層的影響

本區(qū)侏羅系下統(tǒng)發(fā)育煤層,據(jù)王鑫等研究認(rèn)為[10]：煤系儲層的物性普遍差于非煤系儲層。這是由于煤系地層早期生成豐富的有機(jī)酸使巖屑砂巖在埋藏早期即發(fā)生對巖屑、長石較普遍的溶蝕作用；早期的溶蝕作用對儲層物性并沒有太大的改善，這是因為溶蝕進(jìn)行時，顆粒之間尚未緊密接觸，因此由于溶蝕而導(dǎo)致砂巖的抗壓性降低反而加速了壓實進(jìn)程。

圖版1 C64，2781.63 m，原生粒間孔，面孔率11.6%，×25（-），藍(lán)色鑄體Pic.1 C64，2781.63 m，original intergranular pore-space，areal aperture rate is 11.6%，×25（-），blue cast

圖版3 C43，1477.76 m，粒間孔，×550，SEMPic.3 C43，1477.76 m，intergranular pore-space，×550，SEM

（4）溶蝕作用的影響

在大多數(shù)地區(qū)，溶蝕作用是一種重要的建設(shè)性成巖作用，可以很好地改善儲層[11]，但在本地區(qū)溶蝕作用對儲層的破壞性大于建設(shè)性，是導(dǎo)致形成低滲儲層的主要原因，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是溶蝕作用的產(chǎn)物不能有效遷移，堵塞喉道，降低滲透率；二是該區(qū)主要溶蝕對象是顆粒，對改善儲層滲透性作用不大。

暗色泥巖及煤層產(chǎn)生的有機(jī)酸溶蝕長石和巖屑，主要產(chǎn)物為高嶺石和SiO2（圖版6、7、8），以有機(jī)酸溶蝕鉀長石為例，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

溶蝕作用產(chǎn)生的離子如果不能有效地遷移，就會造成高嶺石和硅質(zhì)原地或者準(zhǔn)原地沉淀[12]。由于本區(qū)砂巖成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度低，流體在其中流速緩慢，溶蝕離子不能有效遷移，造成高嶺石和硅質(zhì)大部分原地沉淀，堵塞孔隙，降低孔隙度，影響滲透率。

圖版2 C62，2049.78 m，殘余粒間孔，面孔率2.7%，×40（-），藍(lán)色鑄體Pic.2 C62，2049.78 m，remaind intergranular pore-space，areal aperture rate is 2.7%，×40（-），blue cast

圖版4 C58，2721.4 m，粒內(nèi)溶孔，面孔率1.71%，×25（-），藍(lán)色鑄體Pic.4 C58，2721.4 m，intragranular pore，areal aperture rate is 1.71%，×25（-），blue cast

本區(qū)主要溶蝕對象是顆粒，即次生孔隙主要是顆粒溶孔，其次為粒間溶孔。顆粒溶孔面孔率很低，僅為0.2%，顆粒溶蝕并不改變儲層的喉道大小，因此也不能改善儲層的滲透性，粒間溶孔的面孔率稍高，約為1.8%，但是數(shù)量很少，所以溶蝕作用對改善儲層物性作用不大。

5 結(jié)論

（1）本區(qū)低滲儲層的巖石學(xué)特征可概括為：成分成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度低，巖屑含量高、普遍含塑性巖屑、含煤等。

（2）孔隙類型多樣，孔徑中等偏??；排驅(qū)壓力和中值毛管壓力偏高，喉道細(xì)小；孔喉分選較差、連通性較差、孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)。

（3）該區(qū)儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征是孔小喉細(xì)，滲透率低。其主要影響因素是砂巖粒徑大小不一、普遍含塑性巖屑、含煤，這些不僅使原始孔滲條件差，而且導(dǎo)致壓實作用強(qiáng)、溶蝕作用的建設(shè)性作用小。

圖版5 C58井，2719.08 m，細(xì)砂巖，顆粒凹凸接觸，×100（-）Pic.5 C58 well，2719.08 m，packsand，particles contacted raggedly,×100（-）

圖版7 C83，3846.68 m，長石的溶蝕及自生石英晶體，×1400Pic.7 C83，3846.68 m，feldspar corrosion and autogeny quartz crystal,×1400

圖版6 C83，3846.68 m，石英次生加大與高嶺石，×1600Pic.6 C83，3846.68 m，quartz overgrowth with kaolinite,×1600

圖版8 C45，2531.30 m，長石溶蝕孔中充填蠕蟲狀高嶺石，×950Pic.8 C45，2531.30 m，vermicule kaolinite fill in the emposieu of feldspar,×950

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Pore Structure and Influence Factors of the Jurassic Low Permeability Sandstone Reservoir in the Chepaizi Area of the Junggar Basin

AN Jin-song1,2,WANG Zhen-qi1,2,ZHOU feng-juan3
（1.Key Laboratory of Petroleum Resources and Exploratory Technology,Ministry of Education,Yangtze University,Jingzhou,Hubei 434023,China;2.College of Geoscience,Yangtze University,Jingzhou.Hubei 434023,China;3.Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou 51024，China）

Based on the analysis of the drilling core,cast thin section,scanning electronic microscope and X-Ray Diffraction,pore structure and influencing factors in the Chepaizi area of the Junggar Basin are studied.Results show that there are many kinds of pore types,and the pore size is moderate and small.Displacement pressure and median pressure are high,and the throats are small.The ores and throats have poor sorting,the connectivity is poor too,and the pore structure has strong heterogeneity.The causes of the small pore throat and low permeability are as follows:1)The original porosity and permeability are bad.2)Dimegaly grains,high debris content common plastic debris content and coal-bearing characteristics cause strong compaction.3)The dissolution objects are mainly grains，and the dissolution products can not effectively migrate.They plug pores and throats,and reduce the permeability.

pore structure；low permeability reservoir；Jurassic；Chepaizi area；Junggar Basin

P618.130.2+1

A

1672－4135(2011）01－0047-06

2010-09-26

國家自然科學(xué)基金:基準(zhǔn)面旋回理論解析與定量層序地層模型（40572078）；國家自然科學(xué)基金:三角洲儲層密井網(wǎng)地質(zhì)知識庫建立及其應(yīng)用（40602013）

安勁松（1982-），男，湖北浠水人，在讀碩士研究生，油氣成藏，Email：anjinsong2003@yahoo.com.cn。