楊 興，黃 海，董鳳娟，齊春艷，徐 偉

(1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.陜西省油氣田特種增產(chǎn)技術(shù)重點實驗室，陜西 西安 710065；3.中石油工程技術(shù)研究院，北京 100086；4.西南油氣田分公司，四川 成都 610041)

碳酸鹽巖在油氣勘探與開發(fā)中占有重要地位，全球近50%的油氣資源分布在碳酸鹽巖中，近60%的油氣產(chǎn)量來自于碳酸鹽巖[1]。碳酸鹽巖儲層儲集空間類型多，次生變化大，具有更大的復(fù)雜性和多樣性，從而導(dǎo)致其孔、滲關(guān)系復(fù)雜[2-3]。近年來，前人對碳酸鹽巖儲層已經(jīng)開展了深入的研究，并取得了較為顯著的研究成果。周海彬等[4]人通過大量巖心數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖儲層具有低孔、低滲的特點；牛濤等[5]人通過巖心、鑄體薄片、陰極發(fā)光等實驗分析了碳酸鹽巖組分，并研究發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖與碎屑巖不同程度的混合沉積對碳酸鹽巖儲層孔喉結(jié)構(gòu)具有較大的影響；李偉強等[6]人綜合巖心觀察、鑄體薄片、掃描電鏡等研究發(fā)現(xiàn)，沉積、成巖以及構(gòu)造疊加改造作用形成的儲集空間組合類型是孔喉結(jié)構(gòu)差異的主控因素；高飛[7]利用地震正演技術(shù)，識別碳酸鹽巖裂縫及孔溶洞，進(jìn)一步對碳酸鹽巖儲層結(jié)構(gòu)做出詳細(xì)描述；黃成剛等[8]人通過巖心掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽巖儲層的儲集空間包括：殘余粒間孔、粒間溶孔、晶間(溶)孔及溶縫；姜明玉[9]運用巖心描述觀察、巖石微觀實驗等手段，研究發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖孔隙類型以殘余粒間孔、晶間孔為主，孔隙結(jié)構(gòu)以微孔隙和細(xì)喉道為主，儲滲性能差；崔利凱等[10]人基于X射線、CT掃描成像等測試分析，認(rèn)為碳酸鹽巖儲層以溶蝕孔隙和溶蝕孔洞為主。這些研究成果對于碳酸鹽巖儲層孔喉結(jié)研究具有較大的推進(jìn)作用，但針對致密碳酸鹽巖儲層孔喉結(jié)構(gòu)方面的研究，仍然存在一定的局限性。因此，以川中地區(qū)燈四段儲層為研究對象，將巖心觀察、物性分析與高壓壓汞實驗相結(jié)合，對致密碳酸鹽巖儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究，并對影響該儲層品質(zhì)的主控微觀因素進(jìn)行深入分析，為致密碳酸鹽巖油氣藏的高效勘探與開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

川中地區(qū)在地理位置上位于四川盆地中部，構(gòu)造上位于川中平緩褶皺帶，屬于樂山-龍女寺古隆起[11]。桐灣運動使得四川盆地整體抬升，燈四段廣泛剝蝕，資陽地區(qū)以西缺失燈四段[12]。巖相古地理表明，燈影組四段主要發(fā)育碳酸鹽巖臺地沉積體系。其中，川中地區(qū)以臺地邊緣和開闊臺地沉積為主，發(fā)育顆粒灘、藻丘、灘間海和潟湖等沉積相帶[13]；其巖性以顆粒白云巖、晶粒白云巖和藻類白云巖為主，泥晶白云巖次之[14]；頂部出現(xiàn)少量巖溶角礫巖，藻云巖等[15]。受桐灣運動影響，燈四段與上部筇竹寺組呈平行不整合接觸，在縱向上呈現(xiàn)海退旋回特征，與下伏燈三段為連續(xù)沉積[16-17]。經(jīng)查閱資料表明：研究區(qū)氣藏各層地層壓力接近，基本在56.50～57.09 MPa(平均值為56.83 MPa)；壓力系數(shù)為1.06～1.13(平均值為1.12)；地層溫度 152.8℃～155.9℃(平均值為155.7℃)，平均地溫梯度約為2.71℃/100m[18]。

2 儲層孔喉結(jié)構(gòu)特征

高壓壓汞的基本原理是非潤濕相汞必須克服毛細(xì)管阻力才能進(jìn)入孔隙。此時的注入壓力就為對應(yīng)的孔喉下毛細(xì)管阻力的大小，進(jìn)入孔隙中的汞體積就可以代表這個孔喉下連通孔隙體積的大小，記錄注入壓力以及對應(yīng)的汞飽和度就可以得到巖石樣品的孔喉特性[19-20]。

本次研究選取川中地區(qū)燈四段儲層具有代表性的14塊巖樣，按照SY/T5346-2005《巖石毛管壓力曲線的測定》開展高壓壓汞實驗[21]，進(jìn)行儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征研究。結(jié)果表明，研究區(qū)燈四段儲層孔隙度為0.5%～4.7%，滲透率為(0.001～0.112)×10-3μm2，排驅(qū)壓力為4.742～118.716 MPa(平均值13.613 MPa)，最大孔喉半徑為0.010～0.391 μm(平均值0.138 μm)，最大進(jìn)汞飽和度為3.12%～64.42%(平均值31.23%)，均值系數(shù)為8.357～16.919(平均值12.508)，歪度系數(shù)1.306～4.228(平均值1.946)，分選系數(shù)為1.687～5.172(平均值3.174)，變異系數(shù)為0.129～3.980(平均值0.752)。因此，研究區(qū)燈四段致密碳酸鹽巖儲層孔喉半徑小，儲層儲集和滲流能力較差；孔喉半徑分布不均勻、分選較差，儲層非均質(zhì)性較強。

結(jié)合研究區(qū)14塊巖心觀察分析，可將燈四段儲層劃分為孔隙型儲層和孔-洞型儲層?；趲r心觀察與高壓壓汞實驗，選取具有代表性的六塊巖樣(見表1)，1～3號巖樣主要儲集空間為孔隙，代表了孔隙型儲層；4～6號巖樣主要儲集空間為孔隙、溶洞，代表了孔-洞型儲層。不同類型儲層的孔喉半徑和滲透率貢獻(xiàn)特征，見圖1。

表1 巖心物性及壓汞結(jié)果

圖1 孔喉半徑分布和滲透率貢獻(xiàn)特征

從圖中可以看出，孔隙型儲層孔喉半徑多集中在0.003～0.011 μm，最大孔喉半徑為0.024 μm，主要發(fā)育細(xì)小孔隙，孔喉半徑小于0.007 μm的孔喉分布頻率均在20%以上，但對滲透率的貢獻(xiàn)最大的孔喉半徑區(qū)間卻為0.007～0.017 μm；孔-洞型儲層的孔喉半徑集中在0.022～0.121 μm，最大孔喉半徑為0.261 μm，主要發(fā)育溶洞和大孔隙，孔喉半徑小于0.06 μm的孔喉分布頻率均相對較高，但對滲透率的貢獻(xiàn)卻較小，對滲透率做出貢獻(xiàn)的較大的孔喉半徑多集中在0.06～0.16 μm。

因此，通過對六塊巖樣的孔喉分布和滲透率貢獻(xiàn)對比分析發(fā)現(xiàn)，小孔喉對儲層滲透率的貢獻(xiàn)很微弱，孔喉連通性極差，滲流能力弱，儲層滲透率主要受較大的孔隙控制；當(dāng)孔喉半徑大于0.06 μm時，由于少量溶洞的出現(xiàn)，改善了儲層孔喉間連通性，有效的提高了的儲層的滲流能力。

3 不同類型儲層的儲層品質(zhì)主控因素分析

3.1 儲層品質(zhì)因子

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，認(rèn)為儲層品質(zhì)指數(shù)是研究儲層巖石物理分類的有效方法和反映微觀孔喉結(jié)構(gòu)變化的特征參數(shù)[22]。定義儲層品質(zhì)因子RQI：

(1)

式中：K為滲透率，×10-3μm2；φ為有效孔隙度，%。

由此可以看出，儲層品質(zhì)因子RQI可以綜合反映儲層孔喉結(jié)構(gòu)的品質(zhì)。將儲層品質(zhì)因子與儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)相結(jié)合進(jìn)行儲層分類，其分類結(jié)果更能準(zhǔn)確反映儲層孔喉結(jié)構(gòu)和巖石物理性質(zhì)的變化，儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)越好，儲層品質(zhì)因子則越大；反之，儲層品質(zhì)因子RQI越小[23-24]。

3.2 儲層品質(zhì)主控因素分析

復(fù)雜的孔喉結(jié)構(gòu)是控制碳酸鹽巖儲集層物性的關(guān)鍵因素[2，25-31]，不同類型儲層的毛管壓力曲線和孔喉半徑分布呈現(xiàn)不同規(guī)律，儲層品質(zhì)主控因素也不同。因此需要進(jìn)一步厘清孔喉結(jié)構(gòu)對不同類型儲集層儲層品質(zhì)的控制作用，為建立準(zhǔn)確的儲層評價模型提供指導(dǎo)。

分析研究區(qū)燈四段儲層微觀孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)與儲層品質(zhì)之間關(guān)系(圖2)可以看出，不同類型碳酸鹽巖儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)對儲層品質(zhì)的影響整體上具有較好的分區(qū)性。無論是孔隙型儲層還是孔-洞型儲層，排驅(qū)壓力、平均孔喉半徑和最大進(jìn)汞飽和度均與儲層品質(zhì)因子之間相關(guān)性一致；孔隙型儲層的儲層品質(zhì)因子與分選系數(shù)之間呈正相關(guān)關(guān)系，而孔-洞型儲層卻呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這是由于孔隙型儲層的孔喉結(jié)構(gòu)隨著有利孔隙增多，分選系數(shù)變大，儲層品質(zhì)因子增加，而孔-洞型儲層少量發(fā)育的溶洞增加了孔隙間的連通性與滲流能力，使儲層品質(zhì)變好，但由于巖溶垮塌作用使得孔喉分選系數(shù)與儲層品質(zhì)因子呈負(fù)相關(guān)性；孔隙型儲層的儲層品質(zhì)主要受控于分選系數(shù)(R2=0.983)和排驅(qū)壓力(R2=0.697)，表明較大孔喉發(fā)育比例越高，滲流能力越好，而孔-洞型儲層的儲層品質(zhì)主要受控于平均孔喉半徑(R2=0.941)和排驅(qū)壓力(R2=0.825)，表明溶蝕作用形成的大孔隙、溶洞，增強了孔喉間的連通性與儲層的滲流能力。

圖2 儲層品質(zhì)因子與微觀孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)之間關(guān)系

4 結(jié)語

(1)川中地區(qū)燈四段儲層儲集空間以孔隙、溶洞為主，孔隙度、滲透率低，屬于致密碳酸鹽巖儲層。

(2)不同類型儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征存在一定差異。孔隙型儲層主要發(fā)育細(xì)小孔隙，孔隙度基本小于1.5%，排驅(qū)壓力高、孔喉連通性很差，儲集與滲流能力受控于少量發(fā)育的大孔隙；孔-洞型儲層的儲集空間主要由孔隙和溶洞組成，孔隙度基本大于3.2%，排驅(qū)壓力低、孔喉連通性好，少量溶洞的出現(xiàn)對儲層儲集和滲流能力的提升起著至關(guān)重要的作用。

(3)不同類型儲層的毛管壓力曲線和孔喉半徑分布呈現(xiàn)不同規(guī)律，儲層品質(zhì)主控因素也不同，孔隙型儲層的儲層品質(zhì)因主要受控于分選系數(shù)與排驅(qū)壓力，而平均孔喉半徑和排驅(qū)壓力對孔-洞型儲層的儲層品質(zhì)有顯著的控制作用。