劉加杰，張霖，鐘穎

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川西新場須五致密儲層微觀孔隙結構特征

劉加杰，張霖，鐘穎

（四川鹽業(yè)地質鉆井大隊，四川自貢 643000）

川西新場須五段為頁巖，地層、砂巖不等厚互層，為典型陸相非常規(guī)致密儲層，兼具致密氣和頁巖氣特性，儲層條件異常復雜。為高效開發(fā)該類儲層，有必要對該類儲層孔隙結構特征進行研究，為該類儲層開發(fā)技術的發(fā)展提供依據(jù)。通過環(huán)境掃描電子顯微鏡（SEM）和壓汞實驗測試分析認為：須五儲層孔隙結構復雜，物性條件較差，非均質性較強；孔隙類型以有機孔、溶蝕孔、晶間孔發(fā)育為主，泥質碎片間微裂縫發(fā)育次之；孔徑主要分布于0.1～1μm，孔喉分布偏于細歪度，分選性較好，含大量的納米級孔隙。

儲層；須家河組；孔隙結構；非常規(guī)氣藏；新場

我國非常規(guī)油氣資源潛力巨大，隨著非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)工作的深入，于20世紀40年代四川盆地川西坳陷油氣資源步入勘探工作中，川西坳陷上三疊須一段到須五段都有天然氣聚集成藏[1-5]。其中，須五段以濱淺湖相沉積為主，具有優(yōu)質烴源巖潛力。長期以來，天然氣勘探一直將須五段作為優(yōu)質烴源巖進行研究[6]，須五致密儲層為典型的陸相非常規(guī)氣藏，地層為頁巖、砂巖不等厚互層，兼具致密氣和頁巖氣特性，儲層條件異常復雜，具有自生自儲特性，其納微米孔隙與微裂縫并存的孔隙結構特征不僅影響了天然氣的儲集和吸附能力，同時也影響了天然氣的運移過程[7-8]。因此，通過環(huán)境掃描電子顯微鏡（SEM）和壓汞實驗準確的分析與表征須五儲層孔隙結構特征[9-15]，為高效開發(fā)須五儲層技術發(fā)展的發(fā)展提供基礎依據(jù)，對非常規(guī)氣藏的勘探開發(fā)具有十分重要的意義。

表1 砂巖和頁巖孔滲統(tǒng)計表

1 儲層工程地質特征

須家河五段原為烴源巖層段，有機質豐富、含烴豐度高，儲層深度1 875.5～2 064.0m，層厚188.5m，為一套砂巖為主與暗色泥頁巖為主與砂巖、粉砂巖頻繁不等厚互層沉積。須五段的有機質類型主要為腐殖型，在巖性組合上和有機質類型上，須五段最具有泥頁巖氣藏成藏條件[16]。

實驗選取川西坳陷須五段儲層42塊致密砂巖巖樣和30塊頁巖巖樣，其孔滲物性測試結果如表1、圖1和圖2所示。

（a）致密砂巖巖樣，樣品個數(shù)42 （b）頁巖巖樣，樣品個數(shù)30

（a）致密砂巖巖樣，樣品個數(shù)42（b）頁巖巖樣，樣品個數(shù)30

分析認為須五段儲層整體表現(xiàn)為低孔特低滲儲層，其物性條件較差，受微裂縫作用，儲層非均質性較強，部分含微裂縫巖樣孔滲較基塊巖樣孔滲高出數(shù)量級差異，微裂縫的存在能為天然氣的富集提供場所，同時又能為該儲層的開發(fā)提供滲流通道，是須五儲層天然氣成藏和開發(fā)的有利條件之一。因此，基于孔隙結構特征表征為高效開發(fā)該儲層提供依據(jù)。

圖3 須五儲層掃描電鏡結果

2 微觀孔隙結構特征

2.1 環(huán)境掃描電子顯微鏡觀察

使用高分辨率場發(fā)射環(huán)境掃描電鏡可以直接觀察致密泥頁巖表面的納米級孔隙結構。實驗采用美國FEI型號Quanta450的環(huán)境掃描電子顯微鏡，對須五段致密儲層微觀孔隙形貌特征進行表征如圖3所示。

表2 壓汞實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

根據(jù)觀察，須五儲層孔隙度較差，在成巖過程中受到溶蝕作用，形成了微孔隙。致密儲層中巖石顆粒間微孔（約1μm）和微裂縫（約0.25μm）發(fā)育，孔隙內含泥質碎片，泥質碎片間發(fā)育有微裂縫，可見有機質（白色部分）充填于粒間微裂縫中，裂縫大約為20μm。該儲層兼具致密砂巖和頁巖儲層特征，大量的微孔和微裂縫成為天然氣聚集和滲流的場所，受微裂縫作用，儲層非均質性較強。同時，通過SEM可見儲層黏土礦物發(fā)育，如圖伊利石、蒙脫石發(fā)育。

2.2 壓汞實驗

為了研究致密儲層孔隙結構，需要對孔喉大小、類型及分布狀況進行了解。通過壓汞實驗可獲取巖石孔喉參數(shù)，是表征巖石孔隙結構特征的重要手段之一。實驗結果如表2、圖4所示。

分析認為，須五儲層較為致密，孔徑較小，屬于納米級孔隙，進汞量主要發(fā)生在1MPa以上。統(tǒng)計參數(shù)表明，砂巖孔喉中值半徑為0.044μm，頁巖孔喉中值半徑為0.086μm，受頁巖基質微裂縫的影響，頁巖孔喉中值半徑及門檻壓力均較砂巖大。同時，由圖4中退汞曲線可知，孔隙內液相滯留嚴重，隨毛管壓力逐漸下降至0.1MPa時，孔隙內潤濕相（汞）飽和度仍保持較高，可達60%左右。因此，須五儲層整體表現(xiàn)為巖石滲透率較低，孔喉分布偏于細歪度，分選性較好，儲層宏孔、介孔、微孔均較發(fā)育；受潤濕性及毛管壓力作用，儲層潤濕性進入后極易造成嚴重水相圈閉損害。

（a）砂巖（實驗編號42，巖心編號6-47/63） （b）頁巖（實驗編號57，巖心編號10-3/64）

3 結論

1）須五段儲層整體表現(xiàn)為低孔特低滲儲層，其物性條件較差，受微裂縫作用，儲層非均質性較強。

2）利用掃描電鏡和壓汞實驗表征巖石孔隙形貌、大小及分布特征，認為須五儲層孔隙類型以有機孔、溶蝕孔、晶間孔發(fā)育為主，泥質碎片間微裂縫發(fā)育次之；須五儲層較為致密，孔徑較小，屬于納米級孔隙，整體表現(xiàn)為巖石滲透率較低，孔喉分布偏于細歪度，分選性較好。

3）巖石孔隙結構特征的準確表征是提高油氣資源開發(fā)技術的關鍵保證之一。因此，突破致密超致密儲層孔隙結構特征表征技術瓶頸尤為重要。

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Characteristics of Microscopic Pore Structure of Xu 5 Tight Reservoir in Xinchang, West Sichuan

LIU Jia-jie ZHANG Lin ZHONG Ying

(Sichuan Salt Geo-Drilling Brigade, Zigong, Sichuan 643000)

TheXu 5 reservoir in Xinchang, Sichuan is a typical terrestrial unconventional gas reservoir with both shale gas and tight gas. It is necessary to research into its pore structure in order to develop this kind of reservoir effectively. SEM and mercury penetration experiment indicate that the Xu 5 reservoir has complex pore structure with very strong heterogeneity, pore size of 0.1-1 μm, fine skewness of distribution of pore throat, good sorting and development of nanometer pore.

reservoir; Xujiahe Formation; pore structure; unconventional gas reservoir; Xinchang, Sichuan

P618.13

A

1006-0995（2017）02-0250-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.017

2016-11-24

劉加杰（1979- ），男，山東諸城人，高級工程師，主要從事生產(chǎn)技術管理工作