华庆地区长6储层微观孔喉特征及对物性的影响研究

马淼，孙卫，刘登科，赵煜，王斌，张帆

（1.大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069；2.西北大学地质学系，陕西西安710069）

华庆地区长6储层微观孔喉特征及对物性的影响研究

马淼1，2，孙卫1，2，刘登科1，2，赵煜1，2，王斌1，2，张帆1，2

（1.大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069；2.西北大学地质学系，陕西西安710069）

为了研究低渗透砂岩储层微观孔喉特征差异与物性的关系，笔者以鄂尔多斯盆地华庆地区长6储层为研究对象。首先分析了孔隙度和渗透率之间的关系，并在此基础上利用先进的恒速压汞技术，进一步研究了不同渗透性砂岩储层的微观孔喉分布特征，明确了孔隙结构微观特征对储层渗流能力的影响。研究结果表明：华庆地区长6储层孔喉分布具有较强的非均质性，孔隙半径分布相对集中，而喉道半径及孔喉半径比分布特征差异较明显。渗透率越低，喉道半径分布区间越小，孔喉半径比分布范围越宽，孔喉非均质性越强。对渗透率影响较大的喉道特征参数为：平均喉道半径、孔喉半径比、分选系数及主流喉道半径。说明研究区储层品质及渗流特征主要受喉道大小及分布的控制，喉道的发育程度及非均质性严重制约着长6储层的渗流能力。

恒速压汞；微观孔喉；物性；低渗透砂岩储层

华庆地区地处甘肃省陇东地区华池县境内，在鄂尔多斯盆地陕北斜坡带的西南部［1，2］，沉积相类型主要为湖泊三角洲前缘，沉积条件复杂。勘探开发实践表明，该区砂岩储层岩性致密、非均质性较强，开发程度相对较低。许多学者对研究区长6储层的物性特征、孔隙类型及成岩作用等方面已取得了大量的成果［3-5］，但缺乏对储层微观孔喉特征及物性主控因素的系统研究［6］。为此，笔者从华庆地区长6砂岩储层物性特征、孔喉结构特征入手，结合先进的恒速压汞测试技术深入探讨了孔喉特征与研究区储层物性的影响，从微观上剖析了孔喉特征参数与储层物性之间的关系。对后续开展进一步的油气勘探开发和有利相带预测有着重要的理论指导意义。

1　储层物性特征

据研究区长6储层实测岩心资料统计显示：主要孔隙度分布区间5.02%～11.56%，平均值8.67%；主要渗透率分布区间0.03×10-3μm2～0.39×10-3μm2，平均值0.15×10-3μm2。与孔隙度相比，渗透率分布范围更广，非均质性较强。根据长6储层的孔隙度与渗透率相关关系图可知（见图1）：孔隙度和渗透率之间具有好的正相关性，R2值达到0.605，整体表现为渗透率随孔隙度的增大而升高的趋势。表明孔隙和喉道对储层的渗透性有控制作用，储层的物性受到孔喉的发育程度的影响［7］。

图1　华庆地区长6储层孔隙度和渗透率相关关系图Fig.1 The relation's curve between the permeability and the porosity of Chang 6 formation in Huaqing area

2　孔喉分布特征分析

低渗透储层储集能力和渗流能力主要受到孔喉特征的影响。常规分析技术已不能全面反映低渗透储层孔喉特征的研究，恒速压汞技术依据进汞压力的起伏把孔隙、喉道区分开来，从而实现对孔隙、喉道的分别表征，定量分析孔隙半径、喉道半径以及孔喉半径比等参数的大小，能更准确地研究储层孔隙与喉道之间的差异性［8，9］。因此，本文利用恒速压汞实验从微观方面来研究华庆地区长6储层的孔喉特征，主要从不同物性岩样的孔喉大小、分布形态、配置关系等方面来研究储层的渗流特征。

2.1孔隙半径特征

根据恒速压汞测试结果，由4块代表样品的孔隙半径分布特征图发现：对于不同渗透率级别的岩样，其孔隙半径分布特征相似，未表现出明显变化，均具有趋于正态分布特征，且有效孔隙半径的分布范围、峰值频率也较为接近（见图2）。孔隙半径集中分布于100 μm～160 μm，峰值孔隙半径基本在130 μm左右，峰值含量差异不大。结果表明：岩样孔隙半径分布形态几乎不受渗透率大小的影响，孔隙半径对低渗透砂岩储层渗流能力的制约能力较弱。

图24　块代表样品的孔隙半径、喉道半径、孔喉半径比分布特征图Fig.2 Pore radius，throat radius and pore throat radius ratio distribution curves of four representative samples

2.2喉道半径特征

连通孔隙的细小部分为喉道，喉道在一定程度上表征了孔喉间的连通性与均质性。因此，为了研究储层孔隙结构的变化，需要从喉道的变化特征入手［10-12］。根据恒速压汞测试结果，4块不同物性岩样的喉道半径分布范围分别是0.18 μm～0.42 μm、0.29 μm～0.58 μm、0.41 μm～0.87 μm、0.53 μm～2.15 μm；峰值喉道半径分别是0.21 μm、0.38 μm、0.72 μm、0.89 μm；峰值含量依次是87.7%、41.8%、30.9%、7.8%。由4块代表样品的喉道半径分布特征图可见：样品渗透率不同时，喉道半径分布形态有很大差异（见图2）。喉道半径的分布范围随渗透率的升高而逐渐变宽，且曲线峰值含量在逐渐减小，峰值喉道半径增大，同时细喉道所占比例减小，粗喉道所占比例明显增高，表现出较强的非均质性。

由分析结果可知，喉道半径分布特征随渗透率的变化特别明显，表明喉道对储层岩样内流体的渗流特征有重要控制作用。

2.3孔喉半径比特征

从油气田开发方面分析，孔喉半径比大小决定了油气在开发过程中被捕获的几率［13］。当孔喉半径比较大时，渗透率较低，油气在驱替过程中由于毛细管阻力较大而易发生卡断，被捕获的几率增加，造成渗流能力严重减弱，油气被采出的程度相对较低。

由4块分析岩样的孔喉半径比分布特征图（见图2）得出：对于不同渗透率的实验样品，其孔喉半径比分布曲线形态存在很大差异，分布区间以及峰值也不同。4块不同渗透率岩样的孔喉半径比分布范围依次是：500～1 300、270～1 150、110～280、30～270。随着渗透率的增加，孔喉半径比分布区间逐渐变小，孔喉半径比主峰随之左移，说明低孔喉半径比部分所占比例逐渐增加，同时增加的幅度在不断加快，而且孔喉半径比的主峰值也随之变小。

3　孔喉特征参数与物性关系分析

在低渗透砂岩储层中，微观孔喉特征复杂、储层非均质性较强，孔喉特征的差异与储层物性的差异有着必然的联系［14］，储层渗流能力和油藏采收率主要取决于孔喉发育程度及其均质性。因此探讨储层孔喉特征参数与物性间相互关系，有利于对低渗透砂岩储层进行产能评价，并在一定程度上对于油田开发政策的制定具有指导意义。

3.1孔喉大小对物性的影响

平均孔隙半径、平均喉道半径与主流喉道半径是表征孔喉大小的主要特征参数。喉道对渗透率累积贡献达95%以上时所有喉道半径的加权平均值即为主流喉道半径［15］，可以反映储层孔喉大小的分布情况且能够表征储层的渗流能力；平均喉道半径反映储层孔喉大小的集中分布区间，可以表征低渗透储层物性的好坏。

从不同样品的平均孔隙半径、平均喉道半径、主流喉道半径和物性参数的交汇图可以看出（见图3）：平均孔隙半径和物性参数之间的相关性很弱；主流喉道半径、平均喉道半径与物性参数均具有正相关性，且二者与孔隙度之间的相关性较差，但是与渗透率之间具有较好的正相关性。说明喉道半径对渗透率的影响和控制是主要的，而孔隙半径对渗透率的影响是次要的。与主流喉道半径相比，物性参数与平均喉道半径之间的相关性更好。以上分析表明，在研究区平均喉道半径对长6储层渗透性的影响更为明显，更能够表征储层的渗流性能。

图3　孔喉大小特征参数与物性参数相关关系图Fig.3 Relationship between the characteristic parameters of pore throat size and physical property parameters

3.2孔喉非均质性对物性的影响

孔喉半径比、分选系数、均值系数是表征孔喉非均质性的主要特征参数。孔喉半径比能较好反映孔隙以及喉道的形态［16］，通常用来衡量孔喉的非均质性，孔喉半径比越大，储层微观孔喉非均质性越强［17］，其渗流能力越差；分选系数反映了孔喉大小分布的集中程度，可以直接用来度量孔喉大小及分选程度［18］。孔喉分选性较好时，大小分布较为集中，此时储层非均质性就越弱；均值系数越小时，总孔喉的平均值越大［19，20］，大喉道在整个孔喉中越占优势，储层渗流能力越好。

根据恒速压汞实验的数据分析显示（见图4），孔喉半径比和孔隙度之间的相关性一般，而和渗透率有较好的负相关关系（R2是0.709），即随着孔喉半径比的变大，渗透率急剧下降。孔喉半径比较小时，孔喉间的差异程度弱，连通性好，渗透率较高，在驱替过程中孔喉对油（气）的束缚能力较小，降低了被捕获的几率，油（气）在通过细小的喉道时受到的阻力较小，从而降低了开采难度。

图4　孔喉非均质性特征参数与物性参数相关关系图Fig.4 Relationship between the pore heterogeneity characteristic parameters and physical property parameters

通过分析分选系数与物性参数之间的相关性，结果表明（见图4），渗透率与孔喉分选系数之间具有较好的正相关性（R2是0.676），孔喉分选系数与孔隙度之间的相关性一般。分选系数太高或太低都会减弱流体在储层中的渗流能力。分选系数太小，虽然孔喉分布均匀，但主要存在一些微细喉道，它们对流体在储层中的渗流基本不起任何作用，此时储层物性很差；随着分选系数的增加，孔喉类型由单一型过渡到混合型，此时对渗透率贡献明显的大喉道数量增加，极大地改善了储层渗流性能；分选系数太大时，在一定程度上增强了孔隙结构的非均匀程度，对储层物性起破坏作用。

分析均值系数与物性参数的相关关系之后，可以发现：均值系数与渗透率的负相关关系（R2是0.317）好于与孔隙度的负相关关系（R2是0.211）。储层物性随着均值系数的增大而变差（见图4）。一般来讲，在中、高渗储层中，均值系数与物性具有良好的负相关关系；而在低渗透储层中，由于孔喉特征较为复杂，导致均值系数与物性之间没有表现出明显的负相关性。

4　结论

（1）对长6储层的孔喉特征通过对比分析发现：样品的渗透率不同时，储层孔隙半径的分布范围基本一致，分布频率也无明显差异；喉道半径以及孔喉半径比的分布特征存在明显差异。储层渗透性较好时，喉道半径分布区间较宽，峰值喉道半径较大，粗喉道贡献率较大。

（2）研究区域储层物性差，孔隙、喉道半径较小，微观孔喉存在较强的非均质现象。不同孔喉特征参数与孔隙度、渗透率都有一定的相关性。对于低渗透砂岩储层而言，各孔喉特征参数对渗透率影响程度要远远高于其对孔隙度的影响程度。其中孔喉半径比、平均喉道半径、主流喉道半径和分选系数对渗透率影响更大。

（3）长6储层喉道对储层物性的控制、对储层渗流能力的贡献要远高于孔隙，因此在油气田开发过程中需重视孔喉间的配置关系，对于渗透率不同的储层应依据喉道的分布特征及发育程度，而采取相应的开采挖潜措施。

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Micro-pore throat characteristics and the impact on the physical property research of Chang 6 formation in Huaqing area

MA Miao1，2，SUN Wei1，2，LIU Dengke1，2，ZHAO Yu1，2，WANG Bin1，2，ZHANG Fan1，2
（1.State Key Laboratory of Continental Dynamics，Xi'an Shanxi 710069，China；2.Department of Geology，Northwest University，Xi'an Shanxi 710069，China）

In order to study the relationships between micro-pore throat characteristics and properties in the low permeability sandstone reservoir，the author takes Chang 6 reservoir of Huaqing area as an example.Firstly，analyze the relationship between porosity and permeability，based on this，the author makes use of advanced constant speed mercury injection technology，further study the different permeability sandstone reservoir micro-pore throat distribution characteristics.The influence from microscopic pore structure characteristics to percolation capacity has been clear.The result shows that，Chang 6 reservoir pore throat size distribution heterogeneity is strong，the pore radius distribution is relatively concentrated，butthe distribution of throat radius and the pore throat radius ratio characteristic difference is more apparent.The lower the permeability，the smaller the throat radius distribution range，the distribution range is wider than pore throat radius，the stronger the pore heterogeneity. The influence on permeability of throat characteristic parameters are the average throat radius，pore throat radius ratio，sorting coefficient and mainstream throat radius.This indicates that，reservoir quality and percolation capacity are mainly controlled by throat size and distribution，Chang 6 reservoir permeability is restricted by the growing degree heterogeneity of the throat.

the constant-rate mercury injection；micro pore throat；physical property；low permeability sandstone reservoir

TE122.23

A

1673-5285（2016）10-0106-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.10.024

2016－08-18

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”，项目编号：2011ZX05044；陕西省科技统筹创新工程，项目编号：2011KTZB01-04-01。

马淼（1990-），在读硕士研究生，陕西省榆林市绥德县人，2015年毕业于西安石油大学勘查技术与工程专业，现主要从事油气田地质与开发、储层微观孔隙结构特征研究工作，邮箱：18792837568@163.com。