劉佳瑋

(西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

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鄂爾多斯盆地志丹南部奧陶系巖溶儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

劉佳瑋

(西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

研究區(qū)域?yàn)槎鯛柖嗨古璧匾陵冃逼挛髂喜康闹镜^(qū)域，目的層位為馬家溝組馬五段上部和峰峰組。主要應(yīng)用巖石薄片鑒定數(shù)據(jù)，測(cè)井曲線數(shù)據(jù)，物性分析數(shù)據(jù)和壓汞數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)的儲(chǔ)層物性特征、結(jié)構(gòu)特征以及儲(chǔ)集空間類型進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，本區(qū)目的層位儲(chǔ)層中原生孔隙較少，主要為次生溶洞。根據(jù)儲(chǔ)層孔隙度及滲透率測(cè)試結(jié)果，計(jì)算了儲(chǔ)層流動(dòng)帶指標(biāo)FZI，并據(jù)此將儲(chǔ)層劃分為四類流動(dòng)單元。根據(jù)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集與滲流空間特征，碳酸鹽巖儲(chǔ)層被劃成四種類型：孔隙型、溶孔型、裂隙型以及復(fù)合型，其中溶孔型儲(chǔ)層是該研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)集性能較好的儲(chǔ)層。

儲(chǔ)層物性；流動(dòng)帶指標(biāo)；奧陶系；志丹南部

1 儲(chǔ)層物性參數(shù)

對(duì)本區(qū)井的巖心常規(guī)物性進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，馬五段儲(chǔ)層的孔隙度最小值是0.47%，最大值是8.83%，平均值為3.58%。滲透率最小值為0.049 1×10-3μm2，最大值為0.122 1×10-3μm2，平均值為0.079 4×10-3μm2。

圖1 本區(qū)馬五段儲(chǔ)層孔隙度分布直方圖

圖2 本區(qū)馬五段儲(chǔ)層滲透率分布直方圖

由圖1顯示，本區(qū)儲(chǔ)層的孔隙度值基本集中于1%～5%之間，占據(jù)總樣品數(shù)的76%左右。根據(jù)數(shù)據(jù)做出孔隙度分布直方圖，從圖中可看到其為雙峰分布狀態(tài)，頻率最高達(dá)到21.21%，孔隙度分別在1%～2%區(qū)間以及4%～5%區(qū)間，而值大于4%的樣品數(shù)值較低。

由圖2可見(jiàn)，本區(qū)儲(chǔ)層的滲透率值基本集中于0.03×10-3～0.12×10-3μm2中間，占樣品總數(shù)的94%左右。其分布直方圖顯示現(xiàn)單峰分布狀態(tài)，峰值為0.06×10-3～0.09×10-3μm2區(qū)間。

2 儲(chǔ)層孔、滲相關(guān)性及流動(dòng)單元?jiǎng)澐?/h2>

Kozeny-Carman(Amaefule，1993)方程(1)得到流動(dòng)帶指標(biāo)FZI，用來(lái)表示儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層儲(chǔ)集與滲流能力之間的相關(guān)關(guān)系，是一個(gè)綜合表征其特征的系數(shù)：

(1)

ΦZ即為儲(chǔ)集層孔隙-骨架體積比，RQI是用來(lái)表示儲(chǔ)集層質(zhì)量的指標(biāo)， 通過(guò)下述過(guò)程我們可以得到FZI的計(jì)算公式：

(2)

(3)

(4)

(5)

方程(5)通過(guò)整理以后得到方程(6)：

log(RQI)=logΦz(mì)+logFZI

(6)

通過(guò)方程(6)可以發(fā)現(xiàn)，具有類似孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)集層，其RQI與ΦZ的比值為一個(gè)常數(shù)，就是上文的流動(dòng)帶指標(biāo)FZI；同時(shí)具有不一樣孔隙結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)集層在RQI-ΦZ雙對(duì)數(shù)圖里顯示為一系列截距即(流動(dòng)帶指標(biāo))有區(qū)別的平行直線[1]。

由圖3可看出，該井區(qū)的儲(chǔ)層物性參數(shù)Φ和 K在目的層位中具有一定正相關(guān)性。應(yīng)用FZI對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類，可劃分為四類具有不同特征的流動(dòng)單元[2]。具有不同的FZI指標(biāo)范圍以及滲透率公式，如表1所示。

表1 流動(dòng)單元類型劃分標(biāo)準(zhǔn)

圖3 馬五段儲(chǔ)層孔隙度滲透率交會(huì)圖

圖4 志丹X井薄片鑒定及掃描電鏡照片

3 儲(chǔ)集空間類型

這里根據(jù)碳酸鹽巖的形成時(shí)間及成因?qū)⑵浞譃樵紫?，次生孔洞和裂縫這幾種類型來(lái)進(jìn)行討論[3]?，F(xiàn)階段研究區(qū)內(nèi)馬五段目的層位中碳酸鹽巖儲(chǔ)層里含有較少的原生孔隙。其中粒間孔隙以及粒內(nèi)孔隙在本研究區(qū)的儲(chǔ)層中基本不發(fā)育，沒(méi)有見(jiàn)到生物格架類孔隙以及生物體腔孔隙顯示[4]?，F(xiàn)階段本區(qū)內(nèi)目的層位碳酸鹽巖儲(chǔ)層里主要顯示為次生溶洞。本區(qū)中主要發(fā)育晶間孔，孔隙含量0.5%～5%(圖4c)。本區(qū)中晶間溶孔發(fā)育比較不常見(jiàn)，孔隙含量大致為1%～2%。本區(qū)鑄?？滓愿嗄？诪橹?圖4 b)，X井中膏?？卓紫逗繛?.5%～3%，孔隙孔徑為30～100μm。

通常情況下，構(gòu)造裂縫大部分產(chǎn)生在白云巖里，而且其發(fā)育的特征最好，而在石灰?guī)r里發(fā)育的較差，在泥灰?guī)r里則是最差的。在一定巖層里一般產(chǎn)生構(gòu)造裂縫，其發(fā)育的程度是與巖性特征緊密相關(guān)，巖性越脆，越容易產(chǎn)生裂縫。構(gòu)造裂縫和巖石所承受的構(gòu)造應(yīng)力的強(qiáng)度以及它自身的形變有密切關(guān)系。此外，斷層周圍還有其消失的部位也有利于構(gòu)造裂縫的發(fā)育[5]。成巖裂縫通常被層理制約的，不會(huì)穿透地層，大部分平行于層面，而裂縫面通常會(huì)發(fā)生變形，形狀不太整齊，有時(shí)還會(huì)有分叉。風(fēng)化裂縫也稱為溶蝕裂縫，此類裂縫根據(jù)潛水面的深度不同發(fā)育不同深度。而因?yàn)榱転V和溶蝕作用形成的時(shí)候?qū)α芽p網(wǎng)和液體流動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生很大的阻力，因此，具風(fēng)化裂縫的巖層滲透率要高于周圍的致密巖層。壓溶裂縫的成分以及含量變化程度較大，由于上覆地層的靜壓力作用，含有大量二氧化碳?xì)怏w的地下水順著縫隙以及紋理進(jìn)行流動(dòng)并且選擇性的進(jìn)行溶解，從而發(fā)育成為了裂縫，通常大部分產(chǎn)生的即為縫合線?？p合線里經(jīng)常會(huì)留有很多泥質(zhì)還有瀝青，他們作為油氣儲(chǔ)集空間的作用不太大，但是對(duì)油氣的滲濾來(lái)說(shuō)，卻有一定的作用[6]。

4 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

上節(jié)根據(jù)巖心分析得到的有效孔隙度以及滲透率，計(jì)算了流動(dòng)帶指標(biāo)FZI，應(yīng)用該參數(shù)我們把儲(chǔ)層劃成了四重不同的流動(dòng)單元，不同的流動(dòng)單元具有不同的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)(圖6)，因此它們即可對(duì)應(yīng)四種不同的孔隙結(jié)構(gòu)。

5 碳酸鹽巖儲(chǔ)層類型

碳酸鹽礦物組成了儲(chǔ)集層的基本骨架，其孔隙之間的空間一般情況有孔洞縫三種類型。它們之間有不同的組合形式和類型，這樣可以將研究區(qū)目的層的儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)劃成以下幾種類型。

5.1 孔隙型儲(chǔ)層

這種類型的儲(chǔ)層其中的孔隙發(fā)育相比其他類型較為均勻。其毛細(xì)管壓力曲線據(jù)有平滑，以及斜率較小的特征。滲透率為0.108×10-3μm2，孔隙度值5.5%，最大進(jìn)汞飽和度53.29%，退汞殘余飽和度為33.82%，退汞效率為36.54%?？缀眢w積的比值是1.736 84，主要是中細(xì)喉道，分選系數(shù)的值是0.324 6，特征顯示不好。歪度較細(xì)。

Ⅰ類流動(dòng)單元

Ⅱ類流動(dòng)單元

Ⅲ類流動(dòng)單元

5.2 溶孔型儲(chǔ)層

這種類型的儲(chǔ)層地下含有大量地下水，會(huì)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行侵蝕，而當(dāng)?shù)貙犹?，?chǔ)層露于地表之上時(shí)，則會(huì)受到風(fēng)化作用的溶蝕，同時(shí)還有淡水淋濾作用，從而形成孔隙。其毛細(xì)管壓力曲線特征為，具有較為顯著的一段傾斜平臺(tái)，進(jìn)汞飽和度最大值為51.15%，退汞殘余飽和度為30.56%，孔喉體積比1.484 84，退汞效率為40.24%，分選性差，細(xì)喉道特征，孔隙度是1.8%，滲透率是5.8×10-3μm2，是本區(qū)內(nèi)儲(chǔ)集性能較好的儲(chǔ)層。

Ⅳ類流動(dòng)單元

5.3 裂隙型儲(chǔ)層

這種類型的儲(chǔ)層基本以含泥微晶云巖等，顆粒直接互相接觸，沒(méi)有孔隙，很致密。在之后的作用過(guò)程中，經(jīng)歷了雅詩(shī)過(guò)程，形成了網(wǎng)狀特征的裂縫。進(jìn)汞飽和度的最大值僅有21.19%，而退汞效率又達(dá)到28.2%，孔喉體積比為2.545 49，退汞殘余飽和度15.22%，顯示中粗歪度，為細(xì)喉型特征。其孔隙度值大致為2%，滲透率值大多分布在0.005×10-3～0.25×10-3μm2之間，儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能不好。

5.4 復(fù)合型儲(chǔ)層

復(fù)合型儲(chǔ)層的樣品的毛細(xì)管壓力曲線特征為，進(jìn)汞飽和度最大值45.14%，具有較為明顯的一段平臺(tái)區(qū)域，退汞殘余飽和度的值為27.5%，喉體積的比值是1.723，退汞效率的值為28.98%，孔隙度為2.85%，滲透率為0.118×10-3μm2，儲(chǔ)集性能較好。

6 結(jié)語(yǔ)

本區(qū)目的層位儲(chǔ)層中原生孔隙較少，主要為次生溶洞。根據(jù)儲(chǔ)層孔隙度及滲透率測(cè)試結(jié)果，計(jì)算了儲(chǔ)層流動(dòng)帶指標(biāo)FZI，并據(jù)此將儲(chǔ)層劃分為四類流動(dòng)單元。依據(jù)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集與滲流空間特征，碳酸鹽巖儲(chǔ)層被劃成四種類型：孔隙型、溶孔型、裂隙型以及復(fù)合型，其中溶孔型儲(chǔ)層是該研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)集性能較好的儲(chǔ)層。

[1]袁衛(wèi)國(guó)，趙一鳴.鄂爾多斯南部地區(qū)早古生代被動(dòng)大陸邊緣特征與演化[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).1996，26 (5)： 451-454.

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2016-10-16

劉佳瑋(1992-)，女，甘肅鎮(zhèn)原人，在讀碩士研究生，主攻方向：儲(chǔ)層地質(zhì)。

P618.130.2+1

B

1004-1184(2017)02-0217-03