張 威，馬 超，齊 榮

（中國(guó)石化華北分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南鄭州450006）

致密砂巖儲(chǔ)層是我國(guó)常見(jiàn)的天然氣儲(chǔ)層，目前在我國(guó)新探明的天然氣儲(chǔ)量中近一半產(chǎn)自這類(lèi)儲(chǔ)層［1］。這類(lèi)砂巖層往往埋藏深度較大，在強(qiáng)烈的壓實(shí)作用下，其孔隙度低（一般小于10%），滲透率（小于1．0×10－3μm2）勉強(qiáng)能使天然氣滲流［2－3］。由于致密砂巖儲(chǔ)層物性較差，非均質(zhì)性較強(qiáng)，儲(chǔ)層物性成為致密砂巖氣藏天然氣成藏和富集的主控因素，尋找有利儲(chǔ)層是天然氣勘探開(kāi)發(fā)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。對(duì)儲(chǔ)層特征進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，建立致密砂巖儲(chǔ)層分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，有助于預(yù)測(cè)利儲(chǔ)層的發(fā)育情況，進(jìn)而摸索天然氣富集規(guī)律。

柳楊堡氣田緊鄰蘇里格氣田西南側(cè)，行政區(qū)劃處于內(nèi)蒙古自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)和陜西省的交匯部位，構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地天環(huán)向斜與伊陜斜坡交界部位，橫跨天環(huán)向斜、伊陜斜坡兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。柳楊堡氣田已在上古生界發(fā)現(xiàn)了多層疊合巖性氣藏，其主力氣層之一太2段已提交探明儲(chǔ)量超過(guò)500×108m3，其主要儲(chǔ)集體為障壁砂壩砂體，為低孔、低滲的致密砂巖儲(chǔ)層。本文對(duì)研究區(qū)太2段致密砂巖儲(chǔ)層進(jìn)行分類(lèi)評(píng)價(jià)，為柳楊堡氣田實(shí)現(xiàn)規(guī)模化開(kāi)發(fā)投產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 儲(chǔ)層特征［4－7］

1．1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

柳楊堡氣田太2段砂巖主要有三種巖石類(lèi)型：石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖（圖1）。其中石英砂巖所占比例達(dá)78．2%，粒度主要為含礫粗粒和粗粒；巖屑石英砂巖所占比例為16．8%，以中粒和細(xì)粒為主；巖屑砂巖含量較小，所占比例為5．0%，以細(xì)粒和中粒為主。

圖1 柳楊堡氣田太2段砂巖巖石組分三角圖

巖石碎屑顆粒成分主要類(lèi)型為石英質(zhì)顆粒（單晶石英為主，可見(jiàn)少量燧石、石英巖巖屑），其次為巖屑（包括千枚巖巖屑、片巖巖屑、黑云母、白云母和少量鈣屑、變質(zhì)砂巖、酸性噴出巖巖屑和泥巖巖屑）。顆粒成分中，石英質(zhì)顆粒含量高，巖屑含量較低，長(zhǎng)石少見(jiàn)，偶見(jiàn)白鈦石、電氣石、鋯石等重礦物，含量小于1%。

膠結(jié)物含量小于10%，成分主要以隱晶狀充填的水云母、微晶狀充填的高嶺石、加大邊的自生石英和中－粗晶狀充填的白云石為主，偶見(jiàn)不規(guī)則狀瀝青質(zhì)自生礦物、粒狀黃鐵礦和不規(guī)則狀重晶石；巖石組分中基本沒(méi)有或偶見(jiàn)雜基。

顆粒分選中等－好，磨圓一般為次棱角狀和次圓狀，碎屑間多為顆粒支撐，接觸方式以點(diǎn)線狀接觸為主，膠結(jié)類(lèi)型為再生孔隙式和孔隙式，少量接觸式膠結(jié)。

1．2 儲(chǔ)層物性特征

太2段砂巖孔隙度主要分布區(qū)間為2%～10%，平均5．94%，其中大于4%的樣品平均值為6．61%；滲透率主要分布區(qū)間為（0．1～1．6）×10－3μm2，平均0．41×10－3μm2，其中大于0．1×10－3μm2的樣品平均值為0．48×10－3μm2。總體上屬于特低孔隙度和低滲－特低滲透率。

孔隙度優(yōu)勢(shì)區(qū)間為4%～8%，表現(xiàn)為單峰特點(diǎn)；滲透率優(yōu)勢(shì)區(qū)間為（0．1～1．6）×10－3μm2，表現(xiàn)為雙峰特點(diǎn)?？?、滲關(guān)系明顯，滲透率隨著孔隙度增大而增大，并呈指數(shù)相關(guān)。

1．3 儲(chǔ)層孔隙特征

1．3．1 孔隙類(lèi)型

太2段儲(chǔ)層主要孔隙類(lèi)型為粒間溶孔和粒間余孔，其次為粒內(nèi)溶孔和晶間微孔，少量微裂縫和晶內(nèi)微孔，并以上述2種以上的孔隙同時(shí)存在為特征。薄片總面孔率為0．1%～7%，其中面孔率為3%～5%所占比例最高，達(dá)到30%以上；其次為1%～3%，所占比例約為25%；面孔率小于0．1%的樣品所占比例最小，約為5%。

粒間溶孔是在石英加大邊形成以后，巖石中的一些易溶組分水云母、高嶺石、泥巖、云母片等不完全溶蝕而形成的，孔徑大小在50～1 600μm不等。強(qiáng)烈的溶蝕作用，使孔隙改善。

儲(chǔ)集巖的粒間余孔主要是由早期硅質(zhì)膠結(jié)物形成之后剩余的粒間孔隙。在強(qiáng)烈的壓實(shí)作用下，原始粒間孔逐漸被壓實(shí)和充填。但由于巖石中碎屑物以石英為主，顆粒比較粗大，抗壓性強(qiáng)，經(jīng)壓實(shí)后，仍見(jiàn)少量未被充填的粒間余孔?？紫缎螒B(tài)呈三角形、四邊形，見(jiàn)石英、高嶺石、水云母、方解石、白云石等充填?？讖酱笮?0～350μm不等。

粒內(nèi)溶孔出現(xiàn)在泥巖、板巖、云母片、白云石、木屑石和集晶石英內(nèi)，呈粒內(nèi)孤立狀或蜂窩狀，孔徑多小于50μm。這可能是在后生期階段，地層水變?yōu)閴A性，有利于硅質(zhì)石英溶蝕，又發(fā)生溶蝕的結(jié)果；晶間微孔主要發(fā)育在高嶺石和水云母內(nèi)，其中高嶺石微孔的孔徑為10～20μm，水云母微孔的孔徑為1～5μm，并與溶孔相通；偶見(jiàn)白云石晶內(nèi)溶孔約20～50μm，這是由最晚形成的白云石溶蝕作用而生成的；少量微裂縫，寬10～20μm，與溶孔、微孔相通。微裂縫是成巖后期區(qū)域應(yīng)力作用的結(jié)果，它不僅具有一定的儲(chǔ)集意義，而且對(duì)巖石孔隙有溝通作用，使巖石滲透性得到改善。

1．3．2 孔喉特征

（1）喉道形態(tài)和大小?？紫逗淼赖男螒B(tài)和大小受碎屑顆粒接觸關(guān)系和膠結(jié)類(lèi)型的影響，并直接控制著孔隙的儲(chǔ)集性和滲透性。根據(jù)鑄體薄片觀察結(jié)果，柳楊堡氣田太2段儲(chǔ)集層段砂巖喉道特征主要以粒間縫隙喉道、片狀和彎曲喉道為主。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，太2段儲(chǔ)集層段砂巖中值喉道半徑（Rc50）主要集中在0～0．5μm，分布頻率可達(dá)96%，其中Rc50＜0．02μm的樣品占13%，0．02μm＜Rc50＜0．1μm的樣品占39%，0．1μm＜Rc50＜0．3 μm的樣品占17%，0．3μm＜Rc50＜0．5μm的樣品占26%，Rc50＞0．5μm的樣品占4%。從鑄體薄片上看，巖石的各種粒間孔隙雖然較發(fā)育，但孔隙之間的連通性不好，其孔喉關(guān)系以中、小孔－細(xì)喉組合為主，其次為微孔－微喉型。

（2）孔喉結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)。壓汞法是測(cè)定儲(chǔ)集巖孔喉大小分布的一種常用方法，其特征參數(shù)能較好地反映儲(chǔ)集巖的空間分布特征。根據(jù)太2段砂巖毛管壓力曲線的形態(tài)和中值壓力、排驅(qū)壓力等特征參數(shù)可將毛管壓力曲線分為三種類(lèi)型（圖2）：

A型：毛管壓力曲線向左下方凹，出現(xiàn)近似平臺(tái)段，孔喉分選較好，粗歪度。排驅(qū)壓力小于0．5 MPa，中值壓力小于3 MPa，中值喉道半徑大于0．3 μm。

B型：毛管壓力曲線為陡坡型，孔喉分選相對(duì)較差，較粗歪度，排驅(qū)壓力0．5～3 MPa，中值壓力3～15 MPa，中值喉道半徑0．05～0．3μm。

C型：毛管壓力曲線斜率大于B型壓汞曲線，孔喉分選較好，偏細(xì)歪度，排驅(qū)壓力大于3 MPa，雖然排驅(qū)壓力并不高，但從排驅(qū)壓力開(kāi)始，壓力值上升較快，說(shuō)明大孔隙含量較少，樣品以小孔隙為主。中值壓力大于15 MPa，中值喉道半徑小于0．05μm。

2 孔喉結(jié)構(gòu)與巖石物性的關(guān)系

毛管壓力曲線是表征巖石孔喉結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)，而孔喉結(jié)構(gòu)又與巖石物性（特別是巖石滲透率）有著密切的聯(lián)系。為了分析研究區(qū)太2段砂巖物性與孔喉結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，本次研究做了巖石孔隙度與中值壓力、滲透率與中值壓力、滲透率與毛管壓力曲線歪度等一系列交匯圖（圖3～5）。結(jié)果顯示，孔隙度、滲透率都與毛管中值壓力呈乘冪相關(guān)，相關(guān)度較好。其中中值壓力3 MPa對(duì)應(yīng)的孔隙度和滲透率分別約為6%和0．3×10－3μm2，中值壓力15 MPa對(duì)應(yīng)的孔隙度和滲透率分別約為4%和0．1×10－3μm2；滲透率與毛管壓力曲線歪度呈對(duì)數(shù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0．96。

圖2 太2段儲(chǔ)集層段砂巖毛管壓力曲線分類(lèi)

圖3 太2段砂巖滲透率與毛管中值壓力關(guān)系

圖4 太2段砂巖孔隙度與毛管中值壓力關(guān)系

圖5 太2段砂巖滲透率與毛管中值壓力曲線歪度關(guān)系

3 致密砂巖分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)儲(chǔ)層巖性、物性、孔隙類(lèi)型和表征孔隙結(jié)構(gòu)的毛管壓力曲線類(lèi)型、分選特征及其相互關(guān)系，對(duì)研究區(qū)太2段砂層進(jìn)行分類(lèi)，共劃分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)，綜合評(píng)價(jià)為好儲(chǔ)層、較好儲(chǔ)層及非儲(chǔ)層（表1）。通過(guò)對(duì)太2段障壁砂壩主體上的13口探井進(jìn)行單井儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)，太2段致密砂巖儲(chǔ)層以Ⅱ類(lèi)為主，其次為Ⅰ類(lèi)。

表1 柳楊堡氣田太2儲(chǔ)集層段砂巖分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

Ⅰ類(lèi)：巖性為含礫粗粒石英砂巖和粗粒石英砂巖，儲(chǔ)集空間類(lèi)型以粒間溶孔和粒間余孔為主，其次為晶間微孔?？紫抖却笥?%，滲透率大于0．3×10－3μm2。排驅(qū)小于0．5 MPa，中值壓力小于3 MPa，中值喉道半徑大于0．25μm。該類(lèi)砂層是柳楊堡氣田儲(chǔ)層中較好的儲(chǔ)集巖類(lèi)別，測(cè)試一般可獲中高產(chǎn)工業(yè)氣流。

Ⅱ類(lèi)：巖性主要是粗粒石英砂巖及中粒石英砂巖，儲(chǔ)集空間類(lèi)型以溶蝕孔和晶間微孔為主，其次為粒間余孔?？紫抖?%～6%，滲透率（0．1～0．3）×10－3μm2。排驅(qū)壓力0．5～3．0MPa，中值壓力3～15 MPa，中值喉道半徑0．05～0．25μm。該類(lèi)儲(chǔ)層屬中等儲(chǔ)集層，是本區(qū)太2段主要的儲(chǔ)集類(lèi)型，所占砂巖比例達(dá)60%以上。

Ⅲ類(lèi)：巖性為中－細(xì)粒巖性石英砂巖，儲(chǔ)集空間類(lèi)型以晶間微孔為主。排驅(qū)壓力大于3 MPa，中值壓力大于15 MPa，中值喉道半徑小于0．05μm。該類(lèi)砂巖物性較差，屬非儲(chǔ)集巖。

4 結(jié)論

（1）柳楊堡氣田太2段砂巖主要有三種巖石類(lèi)型：石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖。其中（含礫）粗粒石英砂巖為主，其次為中粒巖屑石英砂巖。

（2）太2段儲(chǔ)層主要孔隙類(lèi)型為粒間溶孔和粒間余孔，其次為粒內(nèi)溶孔和晶間微孔，少量微裂縫和晶內(nèi)微孔。

（3）太2段儲(chǔ)層喉道類(lèi)型主要以粒間縫隙喉道、片狀和彎曲喉道為主，孔喉關(guān)系以中、小孔－細(xì)喉組合為主，其次為微孔－微喉型。根據(jù)毛管壓力曲線的形態(tài)和中值壓力、排驅(qū)壓力等特征參數(shù)可將毛管壓力曲線分為三種類(lèi)型。

（4）太2段儲(chǔ)層孔隙度、滲透率都與毛管中值壓力呈乘冪相關(guān)，相關(guān)度較好。

（5）根據(jù)儲(chǔ)層巖性、物性、孔隙類(lèi)型和表征孔隙結(jié)構(gòu)的毛管壓力曲線類(lèi)型、分選特征及其相互關(guān)系，可將研究區(qū)太2段砂巖劃分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)，綜合評(píng)價(jià)為好儲(chǔ)層、較好儲(chǔ)層及非儲(chǔ)層，其中Ⅱ類(lèi)砂巖為太2段主要的儲(chǔ)集巖類(lèi)型。

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