基于压汞实验资料研究低渗透储层微观特征——以鄂尔多斯盆地陇东地区长81储层为例

孙瑛莹



基于压汞实验资料研究低渗透储层微观特征——以鄂尔多斯盆地陇东地区长81储层为例

孙瑛莹

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

对鄂尔多斯盆地陇东地区长81低渗储层21个样品进行压汞测试，主要从毛管压力曲线形态、孔喉分布特征和孔隙结构分形特征三个方面对储层微观特征进行研究。根据毛管压力曲线形态和压汞参数，将研究区储层分为四种储层类型。根据孔喉分布直方图的峰型、峰形宽窄和峰型高度研究了储层的非均质程度。通过数据分析发现，长81储层分形维数和孔隙度、渗透率没有负相关关系，说明低渗储层微观非均质性和物性不是简单的负相关关系。

陇东地区；长81储层；孔喉分布；分形维数

1 研究区概况

陇东地区位于鄂尔多斯盆地西南部，构造上属于陕北斜坡和天环向斜西南部。长8油层组形成于湖盆鼎盛期，该层砂岩储层是盆地石油聚集最为集中的层位[1]。沉积以河流和三角洲为主，研究区发育上、下两套巨厚层河流相和三角洲平原亚相的浅灰色灰质中砂岩-细砂岩韵律层，层理构造发育，中间夹薄层泥岩和暗色泥岩。盆地的沉降中心位置为厚层泥岩和薄层砂岩互层[2]。长81储层孔隙度2.86%～16.68%，平均孔隙度7.99%；储层渗透率0.005×10-3~1.292×10-3μm2，平均渗透率0.180×10-3μm2。通过研究储层宏观非均质性发现，长81储层有较强层内非均质性，3个小层层间渗透率平均值接近，其小层的层间非均质性较弱，另外长81储层横向非均质性较强。研究区长81储层的成岩作用以压实和压溶作用、胶结作用、充填作用、溶蚀作用为主，前三项为破坏性成岩作用，溶蚀作用为建设性成岩作用。依据储层分类标准，长81储层砂体为低孔-特低孔-超低孔、特低渗-超低渗储层，其强非均质性和复杂性的孔隙结构不利于油气勘探开发[3]。

2 压汞曲线形态

通过对鄂尔多斯盆地陇东地区压汞资料的分析，主要参考排驱压力、中值压力、中值半径和退汞效率四个参数对储层进行分类研究，根据孔喉结构参数和压汞曲线形态，将研究区储层划分为四种类型[4-5]。

Ⅰ类为低排驱压力–中细喉型，岩性以中粒岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主。毛管压力曲线中间平台段较长，平台段明显，位置低（图1），孔喉分选不太好。排驱压力较小，小于0.3 MPa，中值压力相对较小，小于1 MPa，孔喉中值半径一般为0.6~1.2 μm，最大进汞量大于80%。具有Ⅰ类孔喉结构的地层为物性较好的储层，在研究区分布较少。

Ⅱ类较低排驱压力-细喉型，岩性以细-中粒岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主。毛管压力曲线中间平台段较长，位置较低，曲线形态分布集中（图1），孔喉分选较好。排驱压力较小，为1~2 MPa，中值压力相对较小，为1~6 MPa，孔喉中值半径一般为0.3~0.6 μm，最大进汞量为70%～80%。具有Ⅱ类孔喉结构的储层物性比Ⅰ类储层差，分布较少。

Ⅲ类较高排驱压力-微细喉型，岩性以细岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主。毛管压力曲线形态一致，中间平台段短而陡，位置较高（图1），孔喉分选较差。排驱压力较大，为2~2.5 MPa，中值压力相对较小，为6~10MPa，孔喉中值半径一般为0.08~0.30μm，最大进汞量为50%~70%，具有Ⅲ类孔喉结构的地层为物性差的储层，在研究区分布较广泛。

Ⅳ类较高排驱压力-微喉型，岩性以细岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主。毛管压力曲线形态差异较大，没有中间平台段，曲线非常陡，曲线形态有差异（图1），孔喉分选很差。排驱压力大，为2~10 MPa，中值压力为0，孔喉中值半径小于0.08 μm，最大进汞量为10%~50%，具有Ⅳ类孔喉结构的地层为物性差的储层，在研究区分布最为广泛。

3 孔喉分布

根据李道品孔喉分类标准[5]，研究区长81储层孔隙组合类型主要为大-中孔微喉型。喉道分为微细喉道、微喉道、吸附喉道，研究区喉道类型以微孔喉为主。喉道是孔隙系统中相对较小的、连通两个孔隙的狭窄通道[6]。在同一储层中，由于岩石的颗粒接触关系、颗粒大小、形状及胶结类型不同，其喉道的类型也不相同。通过观察镜下铸体薄片，对孔喉分布直方图形态进行分析，建立岩石模型（图2），对一类储层的镜下孔喉特征，颗粒分布，岩石的非均质程度进行刻画。

图1 鄂尔多斯盆地陇东地区长81压汞曲线特征

图2 鄂尔多斯盆地陇东地区长81储层微观特征

Ⅰ类储层以中细喉为主，从镜下薄片观察发现，粒间孔较发育，长石溶蚀普遍，长石、石英均再生长，孔隙以中孔隙为主，喉道孔以隙缩小型为主，属于中孔配细喉（图2）。Ⅰ类储层孔隙度8%~20%，渗透率为（0.1~10.0）×10-3μm2，孔喉分布直方图属于单峰型，峰形较宽，单峰高度显著，峰值主要分布为5~50 μm，孔喉发育良好，非均质程度弱，此类储层占研究区储层很小一部分。

Ⅱ类储层以细喉为主，从镜下薄片观察发现，石英颗粒沿局部再生长，具粒间孔及长石溶孔，孔隙以中、小孔隙为主，喉道以孔隙缩小型、缩颈型为主，属于小孔配细喉（图2）。Ⅱ类储层孔隙度为8%~11%，渗透率为（0.06~0.10）×10-3μm2，孔喉分布直方图属于明显的单峰型，峰形较窄，单峰高度显著，峰值主要分布为0.7~6 μm，孔喉发育较好。此类储层孔隙度与渗透率分布集中，压汞曲线形态也同样接近，可能是因为采样集中，距离较近。

Ⅲ类储层以微细喉为主，从镜下薄片观察发现，颗粒分选不好，黏土发育，粒间孔连通性不好，孔隙以小孔隙为主，喉道以缩颈型、片状为主，属于小孔配微细喉（图2）。Ⅲ类储层孔隙度为4%~8%，渗透率为（0.02~0.10）×10-3μm2。孔喉分布直方图属于单峰型，峰形较窄，单峰高度不显著，峰值主要分布为0.7～6.0 μm，有较强非均质性。相较于Ⅱ类储层，虽然峰值分布相近，但是Ⅲ类储层单峰高度较低，说明孔喉分布更加分散。

Ⅳ类储层以微喉为主，从镜下薄片观察发现，分选差，孔隙分布零星，过于致密使得铸体很少压入。孔隙以微小孔隙为主，喉道以缩颈型、片状为主，属于微小孔配微喉（图2）。Ⅳ类储层孔隙度为3%~6%，渗透率为（0.002~1.000）×10-3μm2，孔喉分布直方图属于多峰型，峰形宽，单峰高度不显著，峰值主要分布在0.4~3.0 μm，说明孔喉分布分散，有较强非均质性。Ⅳ类储层分选差孔喉小，孔喉配置差，但是其中也有渗透率很高的样品，说明在低渗储层中，分选越差，渗流性能反而越好，这与常规储层分选越好物性越好的特点相反。

4 分形特征

随着对低渗储层研究的进一步深入，需要更精细地表征孔喉分布，通过毛管压力曲线、孔喉分布图、观察扫描电镜和镜下薄片等方法研究分形特征。分形概念的提出是对自然界中非规整几何图形规律的总结, 指连续的却不可微的几何维数严格超过拓扑维数的形态的集合[7]。

根据分形几何原理, 如果储层孔喉分布符合分形结构，储层中孔径大于的孔隙数目(大于)与有幂函数关系[8]，（）∝–D, 式中为分形维数。通过建立毛细管模型，综合毛管压力的定义和汞饱和度的定义，得到公式Hg=αc-（2-）

通过数学整理得：

若岩石样品中的三维孔隙结构具有分形特征, 则汞饱和度与毛细管压力之间应存在幂率关系，在双对数坐标系下二者为一条直线，直线的斜率代表岩石样品的分形维数，分形维数分布范围越大，储层非均质性越强。按照上述方法，对研究区长81储层的21块岩石样品分形维数进行计算，根据储层分类标准，对分形维数和对应的岩石样品物性关系进行研究[9]。

Ⅰ类储层分形维数为2.073 3~2.441 8，2大于0.95（图3），该类储层代表相对高孔高渗的较好储层，高孔隙度反而对应高分形维数值。

Ⅱ类储层分形维数为2.017 5~2.639 0，2大于0.89，孔隙度渗透率接近分形维数却相差很大，说明样品非均质程度差异很大。

Ⅲ类储层分形维数为2.191 0~2.462 6，2大于0.96，低渗透率对应分形维数低值，非均质程度低渗透率反而低，这与常规储层相反。

Ⅳ类储层分形维数为2.691 1~2.871 2，2大于0.90，高分形维数，渗透率也可以很大。长81储层分形维数和孔隙度、渗透率没有负相关关系，说明低渗储层微观非均质性和物性不是简单的负相关。

图3 分形维数与物性散点图

5 结论

（1）根据毛管压力曲线形态、孔喉分选、排驱压力、中值压力、孔喉中值半径和最大进汞量等参数，将研究区长81储层分为四种类型：Ⅰ类为低排驱压力-中细喉型，Ⅱ类为较低排驱压力-细喉型，Ⅲ类为较高排驱压力-微细喉型，Ⅳ类为较高排驱压力-微喉型。

（2）孔喉分布直方图峰型、峰形宽窄、峰形高度反映了储层的非均质程度，单峰型孔喉分布更加集中，峰形越宽孔喉的非均质性越强。在低渗储层中，分选越差，渗流性能反而好，这与常规储层分选越好物性越好的特点相反。

（3）低渗储层中，具有低孔高分形维数的储层，有较强的非均质性，渗流能力反而越好。通过数据分析发现，长81储层分形维数和孔隙度、渗透率没有负相关关系，说明低渗储层微观非均质性和物性不是简单的负相关关系。

[1] 杨华，付金华，何海清，等．鄂尔多斯华庆地区低渗透岩性大油区形成与分[J]．石油勘探与开发，2012，39（6）：641–645。

[2] 刘博．鄂尔多斯盆地陇东地区长8段储层物性及演化研究 [D]．陕西西安：西北大学，2008．

[3] 李凤杰，王多云，徐旭辉．鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组储层特征及影响因素分析[J]．石油实验地质，2005，27（4）：365–370.

[4] 李百强，邱雅洁，李洋，等．鄂尔多斯盆地华庆地区长9储层微观孔隙结构特征[J]．西安石油大学学报(自然科学版)，2015，31（5）：10–15，6．

[5] 李道品．低渗透油田开发概论[J]．大庆石油地质与开发，1997，16（3）：36–40，79．

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[7] 纪发华，张一伟．分形几何学在储层非均质性描述中的应用[J]．石油大学学报：自然科学版，1994 , 18（5）：161 –167 .

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[9] 李云省，邓鸿斌，吕国祥．储层微观非均质性的分形特征研究[J]．天然气工业，2002，22（1）：37–40，8．

编辑：赵川喜

1673–8217（2017）05–0084–04

TE122.2

A

2017–03–13

孙瑛莹，1993年生，西安石油大学地球科学与工程学院在读硕士研究生。

国家重大专项（2011ZX05044）。