胡作維，李云，王海紅，侯長冰，王昌勇，劉犟

鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組超低滲儲層孔隙結構特征

胡作維1，李云1，王海紅2，侯長冰2，王昌勇1，劉犟1

（1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學），成都610059；2.中國石油長慶油田分公司超低滲透油藏第四項目部，甘肅慶陽745100）

孔隙結構特征作為油氣勘探與開發(fā)中必不可少的重要基礎資料，日益成為油氣儲層綜合評價和油氣藏精細描述中不可或缺的組成部分。根據巖石薄片、常規(guī)物性及高壓壓汞等分析結果，系統地研究了鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組超低滲儲層的孔隙結構特征，并對其進行了分類評價。結果表明：鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組巖石類型主要為富含長石和巖屑砂巖，總體屬于低孔、超低滲儲層，其喉道半徑較小，產油能力較低，驅油效率不高，喉道分布的集中程度和均勻程度較差，粗細喉道分異性較強；砂巖孔隙結構可分為好、較好、中等、較差和差5類，其中中等和較差孔隙結構是鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組中最為典型的孔隙結構類型。

砂巖儲層；超低滲儲層；孔隙結構；長8油層組；鄂爾多斯盆地

0 引言

鎮(zhèn)原地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，面積約6 000 km2，構造上位于伊陜斜坡西南部及天環(huán)坳陷南段（圖1），整體構造平緩［1］。鎮(zhèn)原地區(qū)中生界延長組屬于典型的陸緣近海湖泊碎屑巖沉積體系［2-3］，其中長8油層組屬于淺水辮狀河三角洲沉積體系［4-5］。經過數十年的集中勘探，已經證實鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組（尤其是長81小層）具有良好的油氣勘探潛力［6］，并已發(fā)現了桐川、太白梁等油藏富集區(qū)。然而，目前鎮(zhèn)原地區(qū)仍屬于油氣勘探程度相對較低的地區(qū)，也因其長8油層組的油藏具有面積大、豐度低、超低滲及非均質性較強等特點而沒有取得重大突破。前人已經對鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組進行了較為深入的研究，包括沉積環(huán)境［7-10］、砂體類型［11］、層序地層［12］、油源對比與石油運聚機理［13-16］及儲層特征等［6，14，17-18］，但對儲層孔隙結構缺乏清晰的認識。近年來，石油地質學家越來越重視超低滲砂巖儲層評價中孔隙結構分析的應用［19-22］。筆者利用薄片鑒定、常規(guī)物性及高壓壓汞等分析資料，深入研究鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組的儲層孔隙結構，系統總結儲層的孔隙結構類型及其特征和分類，對提高鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組的油氣勘探開發(fā)具有一定的借鑒作用。

圖1 鄂爾多斯盆地構造分區(qū)圖[1]Fig.1 Tectonic zoning map of Ordos Basin

1 砂巖類型與物性特征

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，粒度大多為細至中粒，分選和磨圓度中等，顆粒支撐，孔隙式—接觸式膠結，膠結物主要為綠泥石、方解石、自生石英、高嶺石、伊利石、白云石和菱鐵礦等，其中綠泥石、方解石和自生石英的平均體積分數均大于1%，雜基以伊利石為主，體積分數較低，一般為2%～3%。總體具有成分成熟度較低、結構成熟度中等偏高的特點，表明鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組距物源區(qū)較近，具有近物源快速堆積和環(huán)境能量較高的三角洲沉積性質［4，8］。根據薄片鑒定和掃描電鏡分析結果，認為鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組砂巖儲層的儲集空間主要為剩余原生粒間孔（圖版Ⅰ-1、圖版Ⅰ-2），其次為粒間溶孔（巖屑和長石顆粒邊緣溶孔，圖版Ⅰ-3）、粒內溶孔（巖屑和長石粒內溶孔，圖版Ⅰ-4、圖版Ⅰ-5）和鑄模孔（長石鑄?？?，圖版Ⅰ-6），部分砂巖儲層中發(fā)育顆粒邊緣縫、構造縫及少量溶蝕縫。由于多數粒間孔屬于沉積原生成因，因而沉積相是儲層砂巖儲集空間的主要控制因素。鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組砂巖儲層的孔隙度介于0.80%～18.76%，主要分布于6%～12%，平均為9.4%；滲透率介于0.001～22.350 mD。主要分布于0.02～0.60 mD，平均為0.815 mD，孔隙度與滲透率之間存在明顯的正相關性：φ=0.010 8×e0.3548K，相關系數為0.834，反映其滲流性能主要依賴于砂巖中基質孔隙與喉道，因而鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組總體屬于低孔、超低滲儲層。

2 孔隙結構特征

2.1定量參數特征

2.1.1 排驅壓力

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖排驅壓力為0.05～8.00 MPa，平均為1.3 MPa，但以＜3 MPa為主，由于排驅壓力＜1 MPa以下的樣品所占比例超過了50%［圖2（a）］，因而多數樣品具有相對較低的排驅壓力。同時，與排驅壓力相對應的最大連通喉道半徑為0.09～14.70 μm，平均為2.01 μm，由于最大連通喉道半徑為0.1～4.0 μm的樣品所占比例超過了90%［圖2（b）］，因而多數樣品的最大連通喉道半徑小于4 μm。總體來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的最大連通喉道較為集中且相對較細，反映了儲層總體物性較差。

圖2 孔隙結構定量參數直方圖Fig.2 Histograms of the quantitative parameters of pore structure

2.1.2 中值壓力

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中值壓力介于1.34～94.06 MPa，平均為20.71 MPa，主要分布于1.34～20.00 MPa，由于中值壓力＞20 MPa的樣品所占比例超過了30%［圖2（c）］，因而多數樣品具有較高的中值壓力。同時，與中值壓力相對應的中值喉道半徑為0.01～0.55 μm，平均為0.13 μm，總體較為分散，由于中值喉道半徑為0.01～0.15 μm的樣品所占比例超過了70%［圖2（d）］，因而多數樣品的中值喉道半徑均在0.15 μm以下?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的中值喉道半徑細小，反映了儲層產油能力較低。

2.1.3 最大汞飽和度

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖最大汞飽和度介于55.56%～99.36%，平均為88.76%，主要分布于80%～100%，由于超過40%的樣品其最大汞飽和度可達95%以上［圖2（e）］，因而多數樣品具有較高的最大汞飽和度?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的最大汞飽和度較高，反映了在類似的最高進汞壓力條件下儲層的非汞飽和微喉道的體積較小。

2.1.4 汞退出效率

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖汞退出效率為27.46%～73.46%，平均為46.25%，由于汞退出效率為40%～55%的樣品所占比例接近70%［圖2（f）］，因而多數樣品具有較高的汞退出效率，甚至個別樣品的汞退出效率可達70%以上?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的汞退出效率較高，反映了在水驅油時儲層具有較好的驅油效率，但鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的弱親油性會對驅油效率有一定影響。

2.2統計參數特征

2.2.1 平均喉道半徑及分選系數

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖平均喉道半徑介于0.02～2.83μm，平均為0.42μm，主要分布于0.08～0.75 μm，由于平均喉道半徑＜0.25 μm的樣品所占比例接近50%［圖3（a）］，因而多數樣品具有較小的平均喉道半徑。總體來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的平均喉道半徑較小，反映了儲層喉道半徑集中分布在微細喉道的范圍。

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道分選系數介于1.75～4.95，平均為2.83，主要分布于2.0～3.5，由于個別樣品的喉道分選系數接近5［圖3（b）］，因而多數樣品具有較大的喉道分選系數?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道分選系數相對較大，反映了儲層喉道大小分選差，分布不集中，均質性總體較差。

圖3 孔隙結構統計參數分布直方圖Fig.3 Histograms of the statistic parameters of pore structure

2.2.2 變異系數

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道變異系數介于0.12～0.61，平均為0.26，主要分布于0.15～0.30，僅個別樣品的喉道變異系數超過了0.5［圖3（c）］，因而多數樣品具有相對較小的喉道變異系數?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道變異系數相對較小，反映了儲層喉道大小均勻程度及孔隙結構均較差。

2.2.3 峰態(tài)

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道峰態(tài)介于1.37～4.05，平均為2.18，主要分布于1.50～2.75，個別樣品的喉道峰態(tài)超過了4［圖3（d）］，因而多數樣品具有相對較大的喉道峰態(tài)。總體來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道大小分布曲線的尖銳程度較高，反映了儲層喉道多集中分布于某一半徑區(qū)間范圍內。

2.2.4 喉道歪度

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道歪度介于-0.34～1.95，平均為1.01，主要分布于0～1和1.25～1.75［圖3（e）］，因而多數樣品的喉道歪度相對較大，樣品喉道歪度之間的差別也較大?？傮w來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道的歪度處于正偏—強正偏的程度，反映了儲層喉道大小相對于平均喉道半徑更偏向于大喉道。

2.2.5 結構系數

鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中喉道結構系數介于0～8.43，平均為0.62，主要分布于0～1.5，由于喉道結構系數＜0.5的樣品所占比例超過了75%［圖3（f）］，因而多數樣品的喉道結構系數相對較小。總體來看，鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道結構相對較好，反映了儲層喉道迂曲度較低。

3 綜合評價

筆者選取了鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖樣品的14個孔隙結構參數變量進行Q型聚類分析（Ward離差平方和法，以d=5為標準），并將這些儲層砂巖的孔隙結構分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ共5類（表1）。

Ⅰ類：具有物性較好、排驅壓力和中值壓力低、平均喉道半徑大、喉道變異系數大、喉道峰態(tài)較大及喉道歪度稍正偏等特點（表1、圖4）。然而，該類樣品喉道分選系數和結構參數較大，且汞退出效率低，反映了其喉道大小分布不集中，喉道彎曲度和迂曲度大，驅油效率不高。該類孔隙結構類型以粗喉道為主，喉道連通性較好，但僅集中分布在鎮(zhèn)原地區(qū)東部的個別鉆井中（圖5）。

Ⅱ類：具有物性好、排驅壓力和中值壓力較低、平均喉道半徑較大、喉道變異系數較大、喉道峰態(tài)中等及喉道歪度正偏等特點（表1、圖4）。然而，該類樣品喉道分選系數較大，結構參數較大，汞退出效率較低，反映了其喉道大小分布相對不集中，驅油效率不高。該類孔隙結構以中喉道為主，喉道連通性較好，主要分布在鎮(zhèn)原地區(qū)的南部和中部的偏北方向（參見圖5）。

表1 孔隙結構綜合分類統計表Table 1 Statistics of the comprehensive classification of pore structure

圖4 不同孔隙結構類型典型壓汞曲線Fig.4 Typical capillary pressure curves of different types of pore structure

圖5 不同孔隙結構類型分布圖Fig.5 Regionaldistributionofdifferenttypesofporestructure

Ⅲ類：具有物性中等、排驅壓力和中值壓力中等、平均喉道半徑中等、喉道分選系數小、喉道峰態(tài)小及汞退出效率高等特點（參見表1和圖4）。然而，該類樣品喉道變異系數小，喉道歪度弱正偏，結構參數中等，反映喉道大小分布均勻程度較差，大喉道比例較低，喉道彎曲度和迂曲度較大。該類孔隙結構以細喉道為主，喉道連通性中等，集中分布在鎮(zhèn)原地區(qū)中部和東部，同時還有部分樣品分布在鎮(zhèn)原地區(qū)西南部（參見圖5）?？傮w來看，該類孔隙結構是鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖中典型的孔隙結構之一。

Ⅳ類：具有物性（尤其滲透率）較差、排驅壓力和中值壓力較高、平均喉道半徑較小、喉道分選系數較小、喉道歪度強正偏及結構參數較小等特點（參見表1和圖4）。然而，該類樣品喉道變異系數較小，喉道峰態(tài)大，汞退出效率較低，反映了其喉道大小分布均勻程度較差，喉道多集中分布于某一半徑區(qū)間，驅油效率不高。該類孔隙結構以細喉道為主，喉道連通性中等，集中分布在鎮(zhèn)原地區(qū)中部和北部，同時部分樣品分布在鎮(zhèn)原地區(qū)東南部（參見圖5）?？傮w來看，該類孔隙結構也是鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖典型的孔隙結構之一。

Ⅴ類：具有物性（尤其滲透率）最差、排驅壓力和中值壓力最高、平均喉道半徑最小、喉道分選系數大、喉道變異系數最大、喉道峰態(tài)稍大及喉道歪度較強正偏等特點（參見表1和圖4）。然而，該類樣品喉道結構參數小，汞退出效率較高，反映了其喉道（多數為細、微喉道）的彎曲度和迂曲度小，驅油效率較高。該類孔隙結構以細、微喉道為主，喉道連通性差，集中分布在鎮(zhèn)原地區(qū)中部和西部（參見圖5）。

4 結論

（1）鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，總體屬于低孔、超低滲儲層。

（2）鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖的排驅壓力、中值壓力較高，平均喉道半徑較小，主要集中在微細喉道的范圍，總體喉道半徑較小，產油能力較低，驅油效率不高。

（3）鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖喉道的分選系數較大、變異系數較小、峰態(tài)和歪度較大以及結構系數較小，總體喉道分布的集中程度和均勻程度較差，粗細喉道分異性較強。

（4）鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組儲層砂巖孔隙結構可分為5類：Ⅰ類為好；Ⅱ類為較好；Ⅲ類為中等；Ⅳ類為較差；Ⅴ類為差。其中，Ⅲ類和Ⅳ類孔隙結構是鎮(zhèn)原地區(qū)長8油層組中最為典型的孔隙結構類型。

［1］楊俊杰.鄂爾多斯盆地構造演化與油氣分布規(guī)律［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002：1-226.

［2］鄭榮才.鄂爾多斯盆地長6油層組古鹽度研究［J］.石油與天然氣地質，1999，20（1）：20-25.

［3］文華國，鄭榮才，陳志華，等.鄂爾多斯盆地耿灣地區(qū)長6油層組古鹽度計算與古環(huán)境分析［J］.礦物巖石，2008，28（1）：114-120.

［4］韓永林，王成玉，王海紅，等.姬塬地區(qū)長8油層組淺水三角洲沉積特征［J］.沉積學報，2009，27（6）：1057-1064.

［5］鄒才能，趙文智，張興陽，等.大型敞流坳陷湖盆淺水三角洲與湖盆中心砂體的形成與分布［J］.地質學報，2008，82（6）：813-825.

［6］毛飛躍，侯長冰，劉小強，等.鎮(zhèn)原油田長81油藏儲層特征與工藝改造［J］.成都理工大學學報：自然科學版，2013，40（3）：333-341.

［7］付金華，郭正權.鄂爾多斯盆地西南地區(qū)上三疊統延長組沉積相及石油地質意義［J］.古地理學報，2005，7（1）：35-37.

［8］王昌勇，鄭榮才，李忠權，等.鄂爾多斯盆地姬塬油田長8油層組巖性油藏特征［J］.地質科技情報，2010，29（3）：69-74.

［9］王成玉，韓永林，王海紅，等.西峰、鎮(zhèn)北地區(qū)長8沉積相再認識［J］.石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2006，28（5）：28-31.

［10］楊波，韓鑫，秦亞敏.鎮(zhèn)北油田長8段沉積微相研究［J］.遼寧化工，2013，42（1）：96-98.

［11］孟祥宏，王多云，李樹同，等.馬嶺—鎮(zhèn)北地區(qū)延長組長8油組的砂體類型與多層疊置的連續(xù)型油藏特征［J］.沉積學報，2011，29（6）：1206-1212.

［12］楊全民，楊蘭鎖，李擘.鎮(zhèn)北地區(qū)延長組層序地層劃分及含油氣特征［J］.陜西地質，2008，26（1）：46-52.

［13］王學軍，陳杰.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)油源對比及石油運移方向［J］.石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2009，31（2）：35-40.

［14］王學軍，王志欣，陳杰，等.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北油田延長組低滲透儲層成因及油氣運移特征［J］.油氣地質與采收率，2010，17（1）：15-18.

［15］王學軍，王志欣，陳杰,等.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北油田延長組石油運聚機理［J］.石油勘探與開發(fā)，2011，38（3）：299-306.

［16］劉玉華，文志剛，王祥.鎮(zhèn)北油田原油含氮化合物分布特征與油氣運移［J］.斷塊油氣田，2009，16（3）：39-41.

［17］杜銀元，文志剛，潘靜文，等.鎮(zhèn)原油田鎮(zhèn)218井區(qū)長81儲層特征及評價［J］.石油地質與工程，2012，26（5）：25-28.

［18］郭瑋，王軼平，別旭偉，等.鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)北地區(qū)三疊系延長組長8油組儲層特征［J］.內蒙古石油化工，2007，23（8）：265-268.

［19］唐瑋，唐仁騏.東河1油田退汞毛管壓力曲線的分形特征［J］.石油學報，2005，26（5）：90-93.

［20］李長政，孫衛(wèi)，任大忠，等.華慶地區(qū)長81儲層微觀孔隙結構特征研究［J］.巖性油氣藏，2012，24（4）：19-23.

［21］胡作維，黃思靜，李小寧，等.鄂爾多斯盆地姬塬長2油層組低滲透砂巖孔隙結構對儲層質量影響［J］.新疆地質，2012，30（4）：438-441.

［22］郝樂偉，王琪，唐俊.儲層巖石微觀孔隙結構研究方法與理論綜述［J］.巖性油氣藏，2013，25（5）：123-128.

圖版Ⅰ

（本文編輯：楊琦）

Pore structure characteristics of ultra-low permeability reservoirs of Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area,Ordos Basin

HU Zuowei1，LI Yun1，WANG Haihong2，HOU Changbing2，WANG Changyong1，LIU Jiang1
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.The Fourth Section of Ultra-low Permeability Reservoirs，PetroChina Changqing Oilfield Company，Qingyang 745100，Gansu，China）

As important basic data for petroleum exploration and development,the characteristics of pore structure increasingly became an indispensable part in the comprehensive evaluation and fine description of the oil and gas reservoirs.Based on the analysis of thin sections,routine physical properties and high-pressure mercury injection,this paper systematically studied the characteristics and comprehensive classification of the pore structure of the ultra-low permeability reservoirs of Chang 8 oil reservoir set in Zhenyuan area,Ordos Basin.The results showthat the reservoir sandstones are characterized byfeldspar and lithic-rich sandstone types,low-porosityand ultra-lowpermeability,microfine sizes ofpore-throat radius,lowcapacityofoil production,not high efficiencyofoil displacement,poor concentration and uniformityofpore-throat sizes,and strongdifferentiation between coarse-throats and fine-throats.The pore structure of reservoir sandstones can be divided into five types:good,slightly good,moderate,slightly poor and poor types.The moderate and slightlypoor types are the most typical types ofthe pore structure.

sandstonereservoir；ultra-lowpermeabilityreservoir；porestructure；Chang8oilreservoirset；OrdosBasin

TE122.2+3

A

1673-8926（2014）02-0015-06

2013-10-20；

2013-12-20

國家“十二五”重大科技專項“鄂爾多斯盆地延長組低孔滲儲層特征及相對高滲儲層形成控制因素”（編號：2011ZX05001-004-002）資助

胡作維（1981-），男，博士，副教授，主要從事石油地質方面的科研與教學工作。地址：（610059）四川省成都市成華區(qū)二仙橋東三路1號成都理工大學沉積地質研究院。E-mail：huzuowei@foxmail.com。