馬 克，侯加根，董 虎，吳國強，閆 林，張麗薇

［1.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2.數(shù)巖科技股份有限公司，北京 100094；3.中國石油科學(xué)技術(shù)研究院，北京 100083］

非常規(guī)油氣資源在世界能源領(lǐng)域占有越來越重要的地位，頁巖油氣和致密油氣等已經(jīng)成為了重要的接替能源。目前中國已在鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組及松遼盆地扶余油層等取得了陸相頁巖油勘探的突破［1-7］。自2010年以來，隨著準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組頁巖油的勘探開發(fā)連續(xù)取得重大突破，使得蘆草溝組頁巖油儲層展示出了巨大的勘探開發(fā)潛力［8］。

目前針對非常規(guī)油氣儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的研究，多以致密砂巖和頁巖為對象進行微觀孔隙結(jié)構(gòu)、儲集性能參數(shù)等研究［9-11］。對于蘆草溝組咸化湖相混合沉積形成的復(fù)雜巖性儲層來說，不同巖性孔喉發(fā)育特征及其對甜點體物性控制作用的相關(guān)研究還十分薄弱。前人針對蘆草溝組開展了關(guān)于咸化湖混合沉積模式、復(fù)雜巖性分類識別及儲層成巖作用類型等研究［12-17］，在源-儲配置、聚集機理等方面也取得了一些研究成果［18-20］，而對細粒混積巖、混積層系所形成的復(fù)雜巖性內(nèi)部微納米級孔喉系統(tǒng)的表征以及微納米級孔喉系統(tǒng)對儲層物性的影響等研究還十分不足。目前的單井生產(chǎn)現(xiàn)狀能夠反映出儲層巖性、物性、含油性空間變化快、配置關(guān)系復(fù)雜、不同巖性孔喉結(jié)構(gòu)及物性差異大的特點。因此，綜合運用吉木薩爾凹陷典型取心井大量實驗數(shù)據(jù)（微米CT、納米CT、掃描電鏡及高壓/恒速壓汞等），對混合沉積形成的復(fù)雜巖性儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)及其對物性的影響進行研究，明確了吉木薩爾凹陷陸相頁巖油儲層優(yōu)勢巖性的微觀孔喉系統(tǒng)特征，對中國陸相頁巖油復(fù)雜巖性儲層的勘探開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)概況

位于準(zhǔn)噶爾盆地東南部的吉木薩爾凹陷被阜康斷裂帶、沙奇凸起、奇臺凸起及三臺凸起所環(huán)繞，具有較為明顯的斷裂構(gòu)造邊界特征，整體上表現(xiàn)為一個構(gòu)造趨勢平緩，自西向東逐漸抬升的單斜構(gòu)造，構(gòu)造單元面積接近1 300 km2［13］（圖1）。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地區(qū)域位置（a）和吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組構(gòu)造形態(tài)（b）［13］Fig.1 Map showing the location of the Junggar Basin（a）and the structural map of the Permian Lucaogou Formation in the Jimsar Sag（b）［13］

整體上，吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組在凹陷內(nèi)橫向上分布連續(xù)性好，厚度分布范圍在200～350 m。吉174井全層段連續(xù)取心表明蘆草溝組在垂向上巖性復(fù)雜。在勘探過程中，在位于中二疊統(tǒng)蘆草溝組一段（蘆一段，P2l1）和蘆二段（P2l2）的兩套頁巖油甜點體內(nèi)均見到了明顯的熒光顯示（圖2），并獲得了工業(yè)油流，說明甜點體是蘆草溝組頁巖油最重要的研究目標(biāo)與開發(fā)對象。本次研究重點圍繞上、下甜點體不同類型巖性選取代表性樣品進行孔喉結(jié)構(gòu)多尺度解剖。

圖2 吉木薩爾凹陷吉174井蘆草溝組頁巖油儲層綜合柱狀圖及不同取心井甜點體巖心照片F(xiàn)ig.2 Composite stratigraphic column of shale oil reservoir in the Lucaogou Formation in Well J174，and images showing sweet spot cores from wells，Jimsar Sag

2 實驗樣品和分析方法

本次研究在前期研究的基礎(chǔ)上收集了大量的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，共涉及14口取心井巖心相關(guān)測試數(shù)據(jù)，具體包括孔隙度和滲透率測試數(shù)據(jù)點1 530個，用于分析巖性和礦物組分特征的巖石薄片和鑄體薄片共計415塊，自然斷面掃描電鏡照片達1 500余張，用于分析孔喉系統(tǒng)內(nèi)充填礦物特征及孔喉成因類型、包裹體均一溫度、微量元素、同位素測試數(shù)據(jù)等數(shù)百個。

此外，以物性和巖性為約束，優(yōu)選了白云質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)白云巖及砂屑白云巖等共13塊巖心柱塞樣品開展了高壓壓泵、恒速壓汞、微米CT和納米CT掃描實驗。實驗過程中，將同一巖心柱塞樣品按實驗需求分割為三部分，其中第一部分制作巖石薄片和鑄體薄片；第二部分用于高壓壓汞或恒速壓汞，高壓壓汞測試設(shè)備為美國麥克AutoPoreⅣ9520高壓壓汞儀，壓力范圍0.001 4～413.000 0 MPa，測 試 精 度 范 圍3.6μm～1 mm。恒速壓汞測試采用POREMASTER GT60壓汞儀，測試最大壓力6.2 MPa，進汞速度5×10-5mL/min，測試過程均遵循《GB/T 29171—2012》石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；第三部分進行不同精度下的微米CT、納米CT掃描。應(yīng)用16.89μm分辨率針對標(biāo)準(zhǔn)巖心柱塞（直徑25 mm）進行掃描，針對礦物和孔隙集中發(fā)育區(qū)，應(yīng)用1.00μm分辨率進行一級子樣掃描（直徑2 mm）。最后，針對一級子樣孔隙發(fā)育區(qū)制備二級子樣（直徑65μm），應(yīng)用65 nm分辨率進行二級子樣掃描，掃描過程均遵循《GB/T 38351—2020》和《SY/T 7410.1—2018》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3 甜點體巖性特征及組合樣式

蘆草溝組甜點體的優(yōu)勢巖性可分為兩大類：碎屑巖類和碳酸鹽巖類［14］。湖泊水介質(zhì)條件對混合沉積控制作用明顯［21］，即咸化湖混積成因儲層形成過程中水體鹽度是重要的影響因素。此外，湖平面變化、氣候及沉積物源等均能夠?qū)μJ草溝組上、下甜點體巖性分布與接觸關(guān)系產(chǎn)生影響，使得上、下甜點體主要發(fā)育區(qū)沉積微相類型、巖性組合及接觸關(guān)系存在一定的差異。

3.1 上甜點體巖性特征

位于蘆二段二砂組（P2l2（2））的上甜點體厚度在40～50 m，巖性主要為粉砂質(zhì)（或砂屑）白云巖、巖屑長石粉細砂巖和白云質(zhì)粉砂巖［22］。上甜點體優(yōu)勢巖性的孔隙度分布范圍在3.37%～16.45%，平均孔隙度為9.68%；而平均滲透率僅為0.096×10-3μm2。其中粉砂質(zhì)白云巖物性最好，平均孔隙度為10.23%，其次為巖屑長石粉-細砂巖的9.21%和白云質(zhì)粉砂巖的9.04%（表1），相應(yīng)的平均滲透率分別為0.067×10-3，0.081×10-3和0.126×10-3μm2，上甜點體優(yōu)勢巖性間的物性分布特征體現(xiàn)出了較為明顯的孔隙度差異小、滲透率差異大的特征。

表1 吉木薩爾凹陷蘆草溝組主要巖性典型樣品物性及壓汞參數(shù)統(tǒng)計Table 1 Statistics of the physical properties and mercury intrusion parameters of typical lithologic types in the Lucaogou Formation，Jimsar Sag

3.2 下甜點體巖性特征

位于蘆一段二砂組（P2l1（2））的下甜點體厚度在10～60 m。與上甜點體相比，巖性相對簡單，單一巖性層段厚度更大（圖2），灰質(zhì)含量及陸源碎屑含量較上甜點體更高，最主要的優(yōu)勢巖性為白云質(zhì)粉砂巖。平均孔隙度為10.55%，略高于上甜點體，平均滲透率為0.021×10-3μm2，略低于上甜點體。

通過鹽度指數(shù)（Z）計算公式[Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O+50)]對蘆草溝組沉積期湖盆古鹽度進行恢復(fù)（Z值越高反映流體鹽度越高），基于碳-氧穩(wěn)定同位素法計算的上、下甜點體與甜點體間的Z值結(jié)果分別為139.3，141.6和137.2，微量元素法的計算結(jié)果表明上、下甜點體與甜點體間的鍶/鋇元素含量比平均值分別為4.1，5.3和3.6，兩種方法所得出的古鹽度變化趨勢基本一致，說明下甜點體湖盆鹽度更高，湖平面更低，在近陸源物源區(qū)則會形成以陸源碎屑組分為主、物性相對較好的均勻混合或弱混合白云質(zhì)粉砂巖。

3.3 甜點體巖性組合樣式

蘆草溝組沉積期有3種沉積物源，陸源物源與咸化湖盆內(nèi)源物源是控制蘆草溝組混合沉積及優(yōu)勢巖性分布最主要的2種物源［12］，直接控制了優(yōu)勢巖性間以及優(yōu)勢巖性與非優(yōu)勢巖性的接觸關(guān)系，而第3種火山物源供給的凝灰質(zhì)組分受事件性噴發(fā)作用影響，對甜點體內(nèi)的優(yōu)勢巖性控制作用弱。

上甜點體粉細砂巖、泥質(zhì)及碳酸鹽巖富集層之間的厘米級互層狀分布更為明顯。根據(jù)巖性接觸關(guān)系及含油性特征，在上甜點體建立了4種巖性組合樣式，分別為“突變過渡類”、“漸變過渡類”、“突變薄互層類”及“高度混合類”（圖2）。而下甜點體則更多的表現(xiàn)出巖性變化小，礦物含量漸變過渡控制孔喉發(fā)育及差異化含油的特征（圖2）。上、下甜點體間巖性變化特征同樣也反映了孔喉類型及發(fā)育特征的變化。在空間上，多種巖性內(nèi)部發(fā)育的孔喉系統(tǒng)共同構(gòu)成了上、下甜點體的孔喉系統(tǒng)。

3.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

蘆草溝組上、下甜點體各類巖性樣品中滲透率小于0.10×10-3μm2樣品占比達到90%以上，上甜點體滲透率略好于下甜點體，但平均滲透率仍小于0.01×10-3μm2。由于甜點區(qū)孔喉尺寸分布范圍廣，單一方法難以準(zhǔn)確表征孔喉整體分布。通過高壓壓汞、恒速壓汞、微米CT和納米CT掃描對蘆草溝組上、下甜點體主要巖性進行系統(tǒng)性表征（圖3），結(jié)果表明蘆草溝組上、下甜點體儲層均以微納米級孔喉系統(tǒng)為主，平均孔喉半徑僅為0.06μm，孔隙半徑位于100～500 nm的占24%，半徑小于0.12μm的孔喉占據(jù)了近50%的儲集空間。對于相同巖性中孔隙度和滲透率相近的樣品，恒速壓汞測得的較大孔隙與主體薄片觀察和掃描電鏡結(jié)果更一致。而上、下甜點體不同巖性在壓汞曲線特征及孔喉分布特征方面則表現(xiàn)出了較為明顯的差異（圖3；表1），特別是最大連通孔喉半徑，與滲透率具有一定的相關(guān)性?？傮w來說在蘆草溝組甜點體儲層內(nèi)微納米孔喉系統(tǒng)是控制儲層物性的重要因素。

圖3 吉木薩爾凹陷蘆草溝組白云質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)白云巖和砂屑白云巖的高壓壓汞及恒速壓汞曲線分布特征Fig.3 Distribution characteristics of PMI and RMI curves for the dolomitic siltstone，silty dolomite and dolomicrite in the Lucaogou Formation，Jimsar Sag

3.4.1 儲集空間類型及特征

通過掃描電鏡及鑄體薄片觀察發(fā)現(xiàn)，蘆草溝組甜點體發(fā)育多種孔隙類型。上甜點體白云質(zhì)粉細砂巖可見由粒間孔-溶蝕孔構(gòu)成的孔喉系統(tǒng)（圖4a），當(dāng)巖性發(fā)生突變時，相應(yīng)會發(fā)生孔喉發(fā)育特征的突變，如白云質(zhì)粉砂巖突變?yōu)榉凵百|(zhì)白云巖時，殘余粒間孔與溶蝕孔構(gòu)成的孔喉系統(tǒng)突變?yōu)榘自剖чg孔及少量溶孔構(gòu)成的孔喉系統(tǒng)（圖4b）。在質(zhì)純的粉砂質(zhì)白云巖中，泥粉晶白云石顆粒與長石顆粒溶蝕孔共同構(gòu)成了最為重要的孔喉系統(tǒng)（圖4c）。在粉砂質(zhì)白云巖、砂屑白云巖與白云質(zhì)粉砂巖漸變過渡區(qū)內(nèi)，陸源碎屑顆粒的溶蝕孔往往較為發(fā)育（圖4c，d），這也是蘆草溝組上甜點體形成較大孔隙的最主要原因。此外，在上甜點體還發(fā)育有少量的生物體腔孔和鑄?？椎?，由于礦物組分變化快，單一巖性層段較薄，難以與上甜點體優(yōu)勢巖性構(gòu)成連通的大規(guī)模孔喉系統(tǒng)。對于下甜點體來說，陸源碎屑組分與碳酸鹽組分的混合更為均勻，易溶組分（如長石等）含量較上甜點體更高，溶蝕孔與殘余粒間孔構(gòu)成的孔喉系統(tǒng)發(fā)育更為均質(zhì)，且具有一定的沿顆粒排列方向定向發(fā)育的特征（圖4e，f）。與鄂爾多斯盆地延長組7段致密砂巖儲層相比，蘆草溝組溶蝕孔隙類型更為多樣，受易溶組分含量的影響更為明顯［23］。

掃描電鏡圖像同樣能夠反映出各類優(yōu)勢巖性孔喉系統(tǒng)在微納米級尺度下的發(fā)育特征。在微納米級別上，各類巖性的孔隙類型和孔喉系統(tǒng)發(fā)育特征與鑄體薄片結(jié)果基本一致（圖4g—j）。這說明晶間孔-溶蝕孔孔喉系統(tǒng)和殘余粒間孔-溶蝕孔孔喉系統(tǒng)是上、下甜點體最為重要的儲集空間。同時，在白云石含量較高的樣品內(nèi)，局部可見微米級、亞微米-微米級原生天然微裂縫（圖4k，l），而在白云質(zhì)粉砂巖地層中，更多的發(fā)育有相對較大的溶蝕孔隙，未見明顯的天然微裂縫。儲層中微裂縫以構(gòu)造微縫為主，未被充填的微裂縫能夠極大地改善儲層滲透性。巖石中所含有的脆性礦物體積分數(shù)與形成的微裂縫概率呈正比，因此不同巖性的裂縫發(fā)育程度存在較大差異，但整體上研究區(qū)裂縫發(fā)育程度低。陸源碎屑巖成分成熟度不高，含有較多的巖屑，使得巖屑長石粉-細砂巖等脆性較差，構(gòu)造裂縫的形成受到抑制。

圖4 吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油儲層孔隙類型微觀照片F(xiàn)ig.4 Micrographs showing the pore types in shale oil reservoirs of the Lucaogou Formation，Jimsar Sag

3.4.2 巖性對孔喉結(jié)構(gòu)的控制

基于微米CT和納米CT掃描圖像建立的孔隙喉道網(wǎng)絡(luò)模型能夠清晰地反映出不同巖性孔喉空間分布特征。在蘆草溝組甜點體優(yōu)勢巖性中（白云質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)白云巖與砂屑白云巖）均表現(xiàn)出了溶蝕成因的孔喉系統(tǒng)強非均質(zhì)性特征，相對較大的孔喉發(fā)育區(qū)主要以溶蝕成因孔隙為主（圖5a，b）。不過次生微納米級溶蝕孔隙的形成隨機性很強，無論是二維鑄體薄片還是三維CT表征結(jié)果，溶蝕孔喉集中發(fā)育區(qū)都具有一定的孤立性和突變性，即孔喉局部溶蝕區(qū)連通性極好，同時與緊鄰的孔喉系統(tǒng)在尺寸半徑、連通性和微納米孔喉比例等方面存在突變（圖5a，b）。當(dāng)溶蝕孔隙通過較大的喉道集中連片連通時，則會形成連通性較好的小規(guī)模甜點體儲層（圖5a）。對于白云質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)白云巖來說，長石含量是溶蝕孔隙形成的重要原因，明顯受控于細粒沉積過程中陸源碎屑組分空間分布的影響，使得孔喉系統(tǒng)空間分布非均質(zhì)性極強（圖5b）。而較純的砂屑白云巖孔喉系統(tǒng)主要發(fā)育相對均質(zhì)的白云石晶間孔，尺寸和空間分布更為均勻（圖5c）。

圖5 吉木薩爾凹陷吉174井蘆草溝組優(yōu)勢巖性孔隙-喉道空間分布特征Fig.5 The spatial distribution of pores and throat of dominant lithologic types in the Lucaogou Formation in Well J174，Jimsar Sag

在蘆草溝組上、下甜點體最重要的3種優(yōu)勢巖性中，白云質(zhì)粉砂巖的滲透率主要由半徑0.30～1.30μm的孔喉貢獻，粉砂質(zhì)白云巖孔喉半徑分布區(qū)間相對偏小，滲透率主要由半徑0.05～0.80μm的孔喉貢獻（圖6a，b），砂屑白云巖由于微納米級晶間孔的發(fā)育，孔隙半徑尺寸跨度更大，主要由半徑0.01～0.65 μm的孔喉貢獻（圖6c）。在復(fù)雜混積巖中，上述3種巖性的孔喉分布更連續(xù)，細喉道及微細喉道所占的比例明顯更高，在多種孔隙并存和巖性間快速突變的情況下，微納米級喉道的分布區(qū)間決定了相應(yīng)巖性所構(gòu)成的致密儲層滲透率的高低，并且從微觀孔喉結(jié)構(gòu)角度映證了儲層間物性的差異。

圖6 吉木薩爾凹陷蘆草溝組優(yōu)勢巖性高壓壓汞孔喉半徑分布區(qū)間Fig.6 The distribution of pore throat radius for dominant lithologic types under PMI in the Lucaogou Formation，Jimsar Sag

白云質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)白云巖孔、滲更高，并且在剩余粒間孔基礎(chǔ)上發(fā)育有較多的溶蝕孔隙，砂屑白云巖孔隙更為均質(zhì)且具有較好的連通性，當(dāng)不同物源所沉積的優(yōu)勢巖性形成平面和垂向的組合時，則會在致密儲層內(nèi)部形成物性明顯占優(yōu)的地質(zhì)“物性甜點”發(fā)育區(qū)。典型樣品微米CT數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，在陸源碎屑組分含量更高的情況下，顆粒完整溶蝕能夠形成半徑達數(shù)十微米的相對大孔隙以及溶蝕成因喉道，在不考慮裂縫的前提下，溶蝕成因的喉道會極大的改善儲層的滲透率［24］。粉砂質(zhì)白云巖和砂屑白云巖孔喉結(jié)構(gòu)則主要以小孔-微喉型為主，少量顆粒溶蝕孔中以均質(zhì)發(fā)育的晶間孔對儲層物性的改善作用最大。

總體來說，蘆草溝組上、下甜點體內(nèi)優(yōu)勢巖性仍以陸源碎屑組分為主體，易溶的鈉長石顆粒通過溶蝕在增大儲層有效孔隙空間的同時也在一定程度上改善了滲透率［25］，與北美巴肯（Bakken）組海相頁巖油儲層巖性條件具有一定的相似性［26］，蘆草溝組優(yōu)勢巖性孔喉結(jié)構(gòu)能夠使儲層物性達到比較高的數(shù)值范圍。

4 孔喉結(jié)構(gòu)對儲層物性的影響

蘆草溝組復(fù)雜的沉積條件增大了巖性的復(fù)雜程度，進而控制了陸相頁巖油儲層的分布。儲層物性受埋深控制不明顯，與巖性的分布具有明顯的相關(guān)性，說明巖性間孔喉結(jié)構(gòu)的差異是造成蘆草溝組地層物性差異的根本原因［27-29］。

4.1 喉道結(jié)構(gòu)及喉道分布區(qū)間

影響低滲透儲層內(nèi)流體滲流特性最主要的因素是喉道半徑、分布及其幾何形狀［30］。各巖性間喉道半徑與喉道分布區(qū)間差異較大，蘆草溝組優(yōu)勢巖性的最大喉道區(qū)間和平均喉道區(qū)間均能夠達到亞微米級-微米級（圖6），納米CT三維孔喉結(jié)構(gòu)表征定量評價同樣證明了這一點。滲透率相同時，優(yōu)勢巖性的平均喉道半徑更大，與滲透率的相關(guān)性更好（圖7a），即相對粗喉道占比高，所連接的孔隙更大，相對較大的溶蝕孔隙與粗喉道分布更為集中，更易形成中/小孔-細喉/微細喉配置關(guān)系，而其他巖性平均喉道分布范圍更小更窄，新疆油田針對上甜點體內(nèi)不同巖性單層試油的結(jié)果也同樣說明了喉道分布區(qū)間對儲層滲流能力具有明顯的影響。

此外，不同滲透率區(qū)間條件下的白云質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)白云巖樣品還表現(xiàn)出了明顯的喉道半徑分布差異，滲透率小于0.1×10-3μm2的樣品其喉道半徑普遍呈單峰狀分布（圖7b），滲透率大于0.1×10-3μm2的樣品則普遍呈雙峰狀分布，即亞微米級至微米級的喉道為滲透率做出了主要貢獻（圖7b）。高壓壓汞測試結(jié)果同樣印證了孔喉半徑對滲透率的重要影響，不同物性條件的白云質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)白云巖樣品主要的滲透率貢獻孔喉半徑區(qū)間均是0.25～0.63μm（圖7c—e），說明亞微米至微米級孔喉系統(tǒng)是影響蘆草溝組甜點體儲層滲透率最重要的因素。

圖7 吉木薩爾凹陷蘆草溝組孔喉結(jié)構(gòu)與儲層物性關(guān)系Fig.7 The correlation between pore throat structure and reservoir physical properties in the Lucaogou Formation，Jimsar Sag

4.2 主流喉道

不同尺度的喉道對滲透率影響不一［27］，蘆草溝頁巖油儲層不同巖性樣品喉道半徑既有單峰態(tài)分布，也有雙峰態(tài)分布，滲透率較好樣品主要呈雙峰態(tài)分布（圖6b）。呈雙峰態(tài)分布的喉道半徑分布范圍廣，說明滲透率較高的樣品中，不同規(guī)模的喉道均能夠?qū)B透率產(chǎn)生明顯影響。進汞飽和度峰值能夠在一定程度上反映出對滲透率貢獻最大的主流喉道半徑，也能夠體現(xiàn)出不同巖性間主流喉道的差異。蘆草溝組地層中，與云巖類樣品相比，以陸源碎屑為主的白云質(zhì)粉砂巖進汞飽和度峰值所對應(yīng)的喉道半徑區(qū)間更寬，而云巖類小喉道的含量更高，儲層滲流能力較差。在多種巖性孔隙度相差不大的情況下，白云質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)白云巖主流喉道半徑更大，滲透率也更高。在相同的滲流條件下，甜點體內(nèi)不同巖性的主流喉道是控制儲層滲透率的關(guān)鍵因素。

4.3 不同巖性有效孔隙和喉道對物性的影響

微米CT和納米CT掃描表明，蘆草溝組甜點體主要巖性中粉砂巖類有效孔隙和喉道數(shù)量平均值為12 651個/mm3和13 045個/mm3，有效孔隙體積和喉道體積均值分別為15×106μm3和2.1×106μm3；盡管云巖類均值與粉砂巖類相差不大，但粉砂巖類的孔隙、喉道各項相關(guān)參數(shù)略好于白云巖類（表2）。盡管含凝灰質(zhì)巖類溶蝕較為強烈，是孔喉系統(tǒng)發(fā)育最好的巖性，但該巖性受火山噴發(fā)等事件性沉積影響，火山碎屑組分的空間分布非均質(zhì)性強，厚度薄，空間分布及預(yù)測難度較大，難以構(gòu)成連續(xù)的優(yōu)勢儲層［31］。

表2 吉木薩爾凹陷不同巖性微納米孔喉結(jié)構(gòu)特征參數(shù)統(tǒng)計Table 2 Statistics of the micro?to nano?scale pore throat structural parameters of different lithologic types in the Jimsar Sag

在優(yōu)勢巖性中，粉砂巖類和白云巖類的孔隙數(shù)量與孔隙度之間、喉道數(shù)量與滲透率之間都具有一定的正相關(guān)關(guān)系，而前者的相關(guān)性略好于后者（圖8a，b）。單位體積巖石樣品內(nèi)孔隙數(shù)量與滲透率的相關(guān)性極差（圖8c），而有效喉道體積則與滲透率具有相對較好的相關(guān)關(guān)系（圖8d），說明有效喉道體積同樣是控制儲層滲流能力的關(guān)鍵因素，有效喉道體積的增加也能夠說明喉道所連接的孔隙體積相應(yīng)增大。在蘆草溝組致密儲層甜點體內(nèi)部，優(yōu)勢巖性單層之間的滲流差異受有效喉道體積影響更為明顯。

圖8 吉木薩爾凹陷蘆草溝組單位體積（mm3）內(nèi)孔隙數(shù)量、喉道數(shù)量、有效喉道體積與物性關(guān)系Fig.8 The correlation of the physical properties with the number of pores，the number of throats，the effective volume of throats in per unit rock volume（mm3）in the Lucaogou Formation，Jimsar Sag

5 結(jié)論

1）蘆草溝組沉積期具有明顯的混合沉積特征，其中陸源物源、鹽度和湖平面變化是細粒沉積的主控因素。蘆草溝組下甜點體沉積水體鹽度最高，其次為上甜點體。云砂坪與砂質(zhì)灘壩微相內(nèi)陸源碎屑組分含量最高，在混積層系內(nèi)更易形成厚度大的單一巖性層。

2）白云質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)白云巖及砂屑白云巖是蘆草溝組物性最好的優(yōu)勢巖性，晶間孔-溶蝕孔孔喉系統(tǒng)和殘余粒間孔-溶蝕孔孔喉系統(tǒng)是最主要的儲集空間。

3）甜點體儲集空間整體處于微納米尺度，微納米級孔喉系統(tǒng)是控制甜點體儲層物性的重要因素。不同巖性間微納米級孔喉系統(tǒng)分布差異明顯，是導(dǎo)致不同巖性滲透率差異的關(guān)鍵原因。

4）甜點體優(yōu)勢巖性中微米至亞微米級喉道對滲透率貢獻最大，最主要的喉道半徑區(qū)間為0.25～0.63μm。喉道分布區(qū)間、主流喉道半徑以及有效喉道體積則是控制甜點體儲層滲透性的最關(guān)鍵因素。